Извлечение винной кислоты, спирта и виноградного красителя из отходов

Свободная винная кислота Н₂С₄Н₄О₆ хорошо растворима в воде Однако в отходах виноделия значительная часть ее находится в виде трудно растворимых солей: кислого виннокислого калия и виннокислого кальция.

Для извлечения винная кислота должна быть переведена в раствор в свободном состоянии или в виде хорошо растворимой соли. С этой целью обычно применяют обработку минеральными кислотами (H₂SO₄, HCl) или кальцинированной содой.

После удаления механических загрязнений раствор обрабатывают известковым молоком, хлористым кальцием или комбинацией обоих реагентов. Образующийся виннокислый кальций СаС₄Н₄O₆·4Н₂O (виннокислая известь, ВКИ) выпадает в осадок, который собирают и сушат. Свободную винную кислоту можно осаждать также мелом.

Ниже приведены основные реакции винной кислоты и ее соединений при извлечении из отходов виноделия.

По реакциям XI-XIII осаждается лишь половина винной кислоты. Если в растворе содержится смесь ее с битартратом калия, то вначале вносят хлористый кальций (реакция XII), а затем осаждают свободную винную кислоту по реакции VII.

Таблица 83. Технологические схемы переработки отходов виноделия

Отделение, промывка, сушка и хранение ВКИ проводятся так же, как описано в схеме I. Применяется также сушка винных дрожжей с использованием сушилок различных типов.

Осадки, выпадающие при хранении виноградного сока, могут перерабатываться по схеме III.

При утилизации коньячной барды применяют осаждение винной кислоты хлористым кальцием и известковым молоком либо только хлористым кальцием (в последнем случае барду предварительно нейтрализуют кальцинированной содой).

Извлечение винной кислоты из барды методом осаждения дает низкий выход ВКИ.

Ионообменный способ извлечения винной кислоты

Способ основан на применении синтетических ионообменных смол, которые представляют собой высокомолекулярные органические нерастворимые вещества, способные обменивать свои подвижные ионы на ионы из раствора.

Смолы основного характера по своей способности обменивать анионы получили название анионитов. Смолы с кислотными свойствами, способные обменивать катионы, называются катионитами.

Метод ионообмена особенно эффективен при извлечении веществ, находящихся в растворе в небольшой концентрации. В частности он применим для получения винной кислоты из коньячной барды и выжимочных экстрактов.

Основные стадии процесса: извлечение винной кислоты анионитом, вытеснение ее из смолы реагентом в виде концентрированного раствора (десорбция), осаждение кальциевой соли (ВКИ).

На первой стадии винная кислота адсорбируется на смоле, одновременно освобождаясь от значительной части сопутствующих кислот и других примесей. Эта операция протекает более успешно, а обменная емкость анионита используется полнее, если в растворе находятся кислоты в свободном состоянии. Вытеснение кислот из их солей достигается обработкой раствора катионитом.

Обработка катионитом в водородной форме:

R - элементарное звено катионита или анионита (условно). Извлечение винной кислоты анионитом в гидроксильной форме:

Десорбция раствором соляной кислоты:

Из полученного раствора винную кислоту осаждают известковым молоком (15% СаО). Отработанные смолы регенерируют, а затем повторяют цикл.

Катионит регенерируют раствором соляной кислоты:

Анионит регенерируют раствором щелочи:

RCI + NaOH ↔ ROH + NaCI.

Извлечение винной кислоты анионитом в хлоридной форме:

Десорбция раствором поваренной соли:

Осаждение винной кислоты из раствора ее натриевой соли проводят хлористым кальцием.

Ионообменный способ позволяет извлечь более 85% винной кислоты, содержащейся в сырье. Содержание винной кислоты в ВКИ 52-57%.

Характеристика виннокислотного сырья

Виннокислая известь. Сухой, легко рассыпающийся порошок пепельного или кремового цвета. Реакция нейтральная или слабо-кислая (по лакмусу). Содержание винной кислоты в виннокислой извести I сорта не менее 48%, II сорта не менее 40%. Нерастворимых примесей не более 25%, коэффициент загрязнения не более 3%.

Коэффициентом загрязнения виннокислотного сырья называют отношение суммарного количества соединений железа, алюминия и фосфора к количеству винной кислоты, выраженное в процентах.

Винный камень. Содержание винной кислоты в винном камне I сорта не менее 60%, II сорта - не менее 50%. Нерастворимых примесей соответственно не более 3 и 5%, при коэффициенте загрязнения не более 1 и 2%. Реакция кислая.

Дрожжи винные сушеные. Содержание винной кислоты в дрожжах I сорта не менее 28%, II сорта - не менее 24%. Нерастворимых примесей не более 50% (на сухое вещество), коэффициент загрязнения не более 2% для обоих сортов.

Все подробности белай олег викторович на сайте.