ЭлБиб

иноделие

иноградарство

6/2007

виноделие

Новая технология утилизации

отходов коньячного производства

с помощью электродиализа

М. Н. ИСЛАМОВ, Т. А. ИСМАИЛОВ, М. А. ХАЛАЛМАГОМЕДОВ

Дагестанский государственный технический университет

З. Н. КИШКОВСКИЙ

Московский государственный университет пищевых производств

тходы винодельческого производ-

ства (выжимка, дрожжевые осадки,

винный камень, коньячная барда)

являются основными источниками получе-

ния винной кислоты, которая широко при-

меняется в химической, пищевой, полигра-

фической, текстильной, радиотехнической,

фармацевтической и оборонной промыш-

ленности (

Н. И. Разуваев

, 1975).

В настоящее время в винодельческой

промышленности для извлечения винно-

кислых соединений используют химические

методы утилизации отходов (кислотный

и щелочной), которые имеют существенные

недостатки, связанные с необходимостью

применения большого количества химиче-

ских реагентов, длительностью реакций,

коррозией оборудования и т.д. Кроме того,

получаемая затем из виннокислой извести

кристаллическая винная кислота не соот-

ветствует экологическим нормам.

Для извлечения виннокислых соедине-

ний из вторичного сырья виноделия пред-

лагали также использовать ионообмен [1].

Однако он не нашел широкого применения

в производстве из-за малой технологично-

сти процесса.

Мы изучали возможность использова-

ния метода электродиализа для извлече-

ния виннокислых соединений из коньяч-

ной барды и диффузионного сока, полу-

ченного при экстрагировании выжимок.

Это наиболее эффективный электрохими-

ческий мембранный способ разделения

растворов без добавления химических

реагентов [2].

Для проведения экспериментальных

исследований собрали установку, в состав

которой входили: многокамерный элект-

родиализный аппарат рамочного типа,

выпрямитель электрического тока, насо-

сы и система коммуникаций с емкостями

для обрабатываемой жидкости и промежу-

точных растворов — концентратов.

Для разделения камер деионизации

и концентрирования в электродиализ-

ном аппарате использовали ионоселек-

тивные мембраны марок МА-40 и МК-40,

выпускаемые НПО «Азот» (г. Щекино).

Предварительные исследования проводи-

Таблица 1

ли на модельных растворах винной кислоты

концентрацией 1–10 г/дм

. Были изучены

влияние различных режимов электродиализ-

ной обработки на изменение концентрации

винной кислоты

ВК

в камерах деионизации

и концентрирования, степень обессолива-

ния деионизата

∆

, активная кислотность

pH и температура

обрабатываемого раст-

вора.

Режимы обработки регулировали по

плотности тока (

) в пределах 40–60 А/м

и удельной производительности ЭДА (

)

от 35 до 125 дм

/(м

·ч).

При обработке растворы винной кисло-

ты разбивали на

два потока

первый

цирку-

лировал через камеры деионизации,

вто-

рой

— через камеры концентрирования.

По нашим данным, наибольшая степень

обессоливания (83,3 %) достигается при

плотности тока 60 А/м

и удельной произ-

водительности ЭДА 35 дм

/(м

·ч) (табл. 1)

Однако при указанном режиме темпера-

тура повышается до 30 °С при снижении рН

обрабатываемого раствора на 0,9, что сви-

детельствует о возникновении концентра-

ционной поляризации на поверхности мем-

бран в рабочих камерах электродиализного

аппарата.

Поляризация объясняется превышени-

ем величины плотности тока предельного

значения [3]. Она обусловлена различием

скоростей миграции ионов под действи-

ем электрического тока в фазе раствора

и мембраны, вследствие чего происходит

перенос через мембраны продуктов раз-

ложения воды (ионов Н

и ОН

–

) и на поверх-

ности мембран выпадают кристаллы вин-

нокислых соединений. Поэтому в качестве

оптимальной была принята величина плот-

ности тока, равная 50 А/м

Таким образом, предварительные иссле-

дования на модельных растворах показали

возможность концентрирования виннокис-

лых соединений в промежуточных каме-

рах с целью их последующего выделения

из раствора при помощи охлаждения.

В дальнейшем коньячную барду, полу-

ченную из Кизлярского коньячного заво-

да, обрабатывали в электродиализных

аппаратах. Исходную барду с содержанием

винной кислоты 5,4 г/дм

предварительно

фильтровали при комнатной температуре,

затем направляли двумя потоками для цир-

куляции соответственно в камерах деиони-

зации и концентрирования электродиализ-

ного аппарата.

Циркуляцию барды через камеры кон-

центрирования проводили до достиже-

ния концентрации виннокислых соедине-

ний, близкой к насыщенным растворам.

Деионизат по мере обессоливания через

каждый час обработки заменяли свежей

коньячной бардой.

Полученные результаты показывают,

что удельная производительность электро-

диализного аппарата для концентриро-

вания виннокислых соединений в барде

должна составлять около 6 дм

/(м

·ч),

что соответствует шести ступеням концент-

рирования (табл. 2).

, А/м

дм

/(м

·ч)

, °С

ВК

, г/дм

∆

в деионизате в концентрате

— 21,5

3,38

5,4

125

22,0

3,38

3,9

6,7

27,8

22,5

3,37

2,4

8,3

55,5

23,5

3,37

1,3

9,5

75,9

125

22,0

3,38

3,8

6,9

29,6

23,0

3,37

2,2

8,5

59,3

24,5

3,36

1,0

9,7

81,5

125

23,0

3,36

3,8

6,9

29,6

25,5

3,33

2,1

8,4

61,1

3,29

0,9

9,5

83,3

Ступени

концентрирования

дм

/(м

·ч)

ВКС

, г/дм

∆

Выход

по току,%

в деионизате

в концентрате

—

5,4

35,0

1,2

9,6

77,8

79,4

17,5

1,2

13,8

77,8

79,4

III

11,7

1,2

17,9

77,8

79,4

8,75

1,3

21,9

75,9

77,5

7,0

1,4

25,6

74,1

75,6

5,8

1,6

29,0

70,4

71,8

Таблица 2

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека