CC BY
18
УДК 676.11.082.3 В.В. Заляжных
Заляжных Владимир Васильевич родился в 1960 г., окончил в 1982 г. Архангельский лесотехнический институт, кандидат технических наук, доцент кафедры стандартизации, метрологии и сертификации Архангельского государственного технического университета. Имеет более 20 печатных трудов в области биохимической переработки растительного сырья, гидролизных сред и сульфитных щелоков.
ВЛИЯНИЕ АНИОНИТНОЙ ОБРАБОТКИ СУЛЬФИТНОГО ЩЕЛОКА НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ БРАЖНОГО ДИСТИЛЛЯТА
Показано, что бражный дистиллят из сульфитного щелока, обработанного аниони-том АН-31, содержит примесей, ухудшающих качество товарного спирта, значительно меньше, чем полученный при продувке паром и воздухом.
щелок сульфитный, анионитная обработка, сбраживание, бражный дистиллят.
Традиционные способы подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке (например продувка паром и воздухом), отличаясь большой энергоемкостью, не обеспечивают высокой степени десульфита-ции, что обусловливает низкое качество вырабатываемого из него спирта. Высокая степень десульфитации (с целью биосинтеза антибиотиков) достигается при обработке щелока по следующим схемам: продувка паром - под-кисление серной кослотой - вторая продувка паром; подкисление серной кислотой - продувка паром [5]. Однако такой способ не менее энергоемок и, кроме того, связан со значительным расходом серной кислоты.
Ранее нами предложено [2] проводить десульфитацию путем обработки сырого щелока анионитами. При этом возможно получение сусла с низким содержанием соединений SO2. Кроме того, в обработанном аниони-том щелоке снижается содержание тиосульфат-иона - возможного источника сероводорода, придающего неприятный запах товарному спирту [6]. С учетом низкой энергоемкости и возможности получения технических лиг-носульфонатов высокого качества [3] такой способ подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке может быть оценен как достаточно перспективный.
В настоящей статье представлены результаты исследования влияния ионообменной и традиционной (продувка паром и воздухом) десульфитации щелока на содержание в бражном дистилляте примесей, ухудшающих качество товарного спирта.
Для экспериментов использовали щелок от кислых сульфитных варок Архангельского ЦБК. Ионообменную десульфитацию щелока аниони-
том АН-31 проводили по методике, изложенной в [6] (удельная нагрузка на ионит 28,6 м3/(т-ч) или 9л/(л-ч), гидромодуль 43). В традиционной технологии использовали продувку паром в течение 2 мин при температуре кипения с последующей часовой продувкой воздухом при температуре t = 80 ... 90 оС. После нейтрализации сусло сбраживали при t = 31 ... 33 оС периодическим способом в течение 22 ч дрожжами Saccharomyces cerevisiae. После отделения дрожжей из спиртовой бражки отгоняли дистиллят в количестве 50 % от объема.
Бражку исследовали по общепринятым методикам на кислотность, содержание РВ, SO2 [1], спирт в ней определяли флотационным методом [1], альдегиды в дистилляте - с гидроксиламином [1] при вторичной отгонке (в количестве 50 % от объема) с добавкой 1 мл 10 %-го №ОН на 50 мл дистил-
Таблица 1
Вид обработки рН Сумма соединений Б02 Фурфурол
%
Сырой щелок 2,70 0,315 0,024
Продувка паром и 3,30 0,242 0,018
воздухом
Ионирование 6,05 0,136 0,015
лята, фурфурол в щелоках и дистиллятах - по оптической плотности при длине волны 280 нм [4]. Из щелоков фурфурол отгоняли с паром по известным методикам, а бражной дистиллят фотометрировали непосредственно, разбавляя его 0,1 н раствором №ОН для разрушения фурфуролбисульфит-ного соединения. Необходимость создания щелочной среды в этом случае подтверждается следующим: оптическая плотность раствора фурфурола при 280 нм составляет 0,590, после введения в него 0,25 г/л сульфита натрия и подкисления до рН 4 она снижается до 0,135, но после подщелачивания до концентрации 0,1 н (по №ОН) оптическая плотность вновь возрастает до 0,580 (с учетом разбавления раствора), т. е. почти до исходной величины.
Для сравнительной оценки легко окисляемые вещества в дистиллятах оттитровывали 0,01 н раствором Ктп04 до устойчивой окраски, не исчезающей в течение 20 . 30 с.
Как видно из представленных в табл. 1 данных, ионированный щелок содержит соединений SO2 значительно меньше, чем подготовленный по традиционной технологии. Кроме того, фурфурола в ионированном щелоке на 25 % меньше, чем в сыром, и почти столько же, как в щелоке, продутом паром и воздухом. Исходя из этого, можно предположить, что ионит в числе других компонентов щелока поглощает и фурфурол, возможно в виде альде-гидбисульфитного соединения.
Ионированный щелок подкисляли серной кислотой до рН 4,5 и вводили питательные соли: NH4H2PO4 (60 мг/л по Р2О5) и (КЩ)2804 (20 мг/л по азоту). Продутый паром и воздухом щелок подщелачивали раствором аммиака до рН 4,55 и добавляли NH4H2P04 (60 мг/л по Р2О5). Оба продукта сбраживали на спирт.
Как видно из данных табл. 2, содержание общих РВ в ионированном щелоке несколько меньше, чем в продутом паром и воздухом. Возможные причины этого - сорбция ионитом части лигносульфонатов и альдегидби-сульфитных соединений, распад части сахаров при ионировании щелока
Таблица 2
Порядковый Вид Сусло Спиртовая бражка Выход спирта,
номер обработки РВ, рН РВ, рН Спирт, л/100 кг РВ
опыта щелока % % % об. сброженных общих
1 Продувка 2,94 4,55 1,66 4,35 0,68 53,1 23,1
2 « 2,94 4,55 1,66 4,40 0,68 53,1 23,1
3 Ионирование 2,83 4,55 1,50 4,50 0,71 53,4 25,1
4 « 2,83 4,55 4,50 1,50 0,71 53,4 25,1
Таблица 3
Поряд- Вид Соединения SO2, % Кислот- Легко Фурфу- Альде-
ковый обработки Непосред- Легко ность, окисляемые рол гиды по
номер щелока ственно отщепля- Сумма мг-экв/л вещества, СН3СНО
опыта титруемые емые мг О2/л мг/л
1 Продувка 0,015 0,017 0,032 16 25,6 40 176
2 « 0,014 0,016 0,030 15 22,4 39 168
3 Ионирование 0,004 0,015 0,019 11 7,2 20 145
4 « 0,004 0,016 0,020 10 7,2 19 145
вследствие высокой величины рН и некоторое разбавление щелока водой, находившейся в колонке с ионитом. Выход спирта из ионированного щелока несколько выше, чем из продутого паром и воздухом, однако при доверительной вероятности 0,95 разница в значениях не превышает погрешности метода, т. е. не является значимой. Концентрация спирта в бражке после сбраживания ионированного щелока выше, чем у продутого паром и воздухом, причем эта разница выше погрешности метода определения.
Как видно из представленных в табл. 3 данных, полученный при отгонке 50 % (от объема) бражки дистиллят из ионированного щелока (опыты
3 и 4), содержит значительно меньше загрязняющих примесей, чем дистиллят из щелока, продутого паром и воздухом (опыты 1 и 2). Следует отметить, что дистиллят опытов 1 и 2 имел резкий запах, а дистиллят опытов 3 и
4 - более слабый.
По-видимому, при уменьшении гидромодуля ионообменной обработки щелока и (или) удельной нагрузки на ионит возможно получение еще менее загрязненного дистиллята.
Таким образом, можно ожидать, что анионообменная обработка сульфитного щелока позволит повысить качество вырабатываемого из него спирта при сокращении расхода №ОН для нейтрализации кислот в спиртовой колонне и снижении количества побочных продуктов перегонки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Емельянова Е.З. Химико-технический контроль гидролизных производств. - М.: Лесн. пром-сть, 1976. - 328 с.
2. Заляжных В.В. Обработка сульфитного щелока анионитом АН-31 // Лесн. журн. - 2000. - № 5-6. - С. 158-165. - (Изв. высш. учеб. заведений).
3. Заляжных В.В. Поглощение лигносульфоновых кислот при обработке сульфитных щелоков анионитом АН-31 // Лесн. журн. - 2001. - № 1. - С. 120-124. -(Изв. высш. учеб. заведений).
4. Инструкция по химико-техническому контролю гидролизного производства для научно-исследовательских групп ЦЗЛ: Отчет по теме 6/7 за 1979 г. - Л.: ВНИИгидролиз, 1980. - С. 105-106.
5. Сапотницкий С.А., Глущенко Н.В. Облагораживание сульфитного щелока для биосинтеза антибиотиков // Сб. тр. НИИГС. - 1963. - Т.11. - С. 102-105.
6. Шарков В.И. Гидролизное производство. - Том 3. - М.; Л.: Гослесбум-издат, 1950. - 552 с.
Архангельский государственный технический университет
Поступила 21.05.97
V.V. Zalyazhnykh
Influence of Anion Treatment of the Sulfite Liquor on the Wash Distillate Pollution
Wash distillate obtained by treatment of sulfite liquor with anion resin AN-31 is shown to contain much less, additions worsening the quality of the commercial alcohol than the one produced by air- and vapor-blowing.
