Косточковый активный уголь, применяемый в ликероводочной отрасли

При применении новых марок активных углей (АУ), получаемых из фруктовых косточек, скорлупы кокоса и грецких орехов, основной задачей является отработка и подбор оптимальных технологических режимов обработки сортировки, так как эти режимы значительно отличаются от режимов использования древесных активных углей БАУ. Данный активный уголь разработан нами, выпускается в промышленном масштабе с 1997 года под маркой КАУ-В по ТУ 6-00209591-458-97, включен в ГОСТ Р 51355-99 на водку и на его использование получен патент в 1996 году.

В данной статье отражены особенности при использовании косточковых активных углей по обработке сортировки, которые были получены при лабораторных, опытно-промышленных испытаниях, а также в ходе десятилетнего промышленного применения на ликероводочных заводах.

Особенности структуры косточковых активных углей

В ликероводочной промышленности наряду с древесными активными углями находят применение для обработки водно-спиртовых растворов (сортировок) косточковые активные угли. Данные активные угли обладают значительно более высокой удельной поверхностью (1,5-2 раза) по сравнению с древесными активными углями БАУ, за счет чего эффективнее происходят адсорбция органических примесей из раствора и каталитические процессы образования новых веществ. Удельная поверхность может достигать для косточковых активных углей 1000-1500 м²/г в зависимости от назначения. Для сравнения удельная поверхность древесных активных углей БАУ составляет 500-700 м2/г.

Ниже приведены сравнительные характеристики косточковых и древесных активных углей (табл.1).

Таблица 1

Косточковый активный уголь (КАУ) получают путем карбонизации исходной скорлупы кокоса или фруктовых косточек и последующей активации водяным паром при высоких температурах (выше 800 С). Производимые таким способом косточковые активные угли обладают аналогичными свойствами, как и древесные активные угли, приводящими к тому, что при запуске колонны с активным углем по обработке сортировки существует период вывода колонны на режим в основном связанный с повышенным альдегидообразованием. В перечень этих свойств входят:

• высокая щелочность активного угля, а также высокие значения рН активных углей после парогазовой активации — 10-11 единиц;
• наличие минеральных примесей в структуре активного угля (содержание зольных элементов) и в особенности содержание водорастворимой золы, которое у косточковых активных углей колеблется в диапазоне 0,7-0,9 % массовых;
• присутствие пылевидных частиц активного угля, образующихся при дроблении и рассеве готового активного угля (частиц размером менее 1,0 мм).

Для косточкового активного угля также необходимо проводить предварительную подготовку для уменьшения времени вывода колонны с косточковым активным углем в режим, а следовательно и уменьшения потерь при запуске колонны.

При заполнении колонны с активным углем (прошедшим предварительную подготовку) сортировкой следует выдерживать определенные скоростные режимы и последовательность запуска колонны для более полного удаления воздуха (скорость при заполнении колонны 10-20 дал/час), предотвращения разогрева колонны, насыщения микропор активного угля молекулами этилового спирта для более быстрого набора крепости (после заполнения колонны выдержка в течение 2 часов). В конечном счете соблюдение всех этих условий способствует снижению процесса альдегидообразования при запуске колонны со свежим активным углем в работу и уменьшению потерь сортировки.

О тличительные особенности в использовании косточковых активных углей при обработке сортировки древесных.

С точки зрения сорбционных и химических процессов, протекающих на поверхности активного угля принципиальных различий между КАУ-В и БАУ нет. Химические реакции, и их последовательность на поверхности косточковых активных углей происходят также, как и на древесных активных углях. Данный механизм был приведен в первой статье (Ликероводочное производство и виноделие № 9, 2004 г.). Отличие состоит в различных технических характеристиках данных активных углей и в случае использования стандартной колонны скоростные режимы обработки сортировки и ресурс работы существенно различаются. В таблице 2 показаны различия при использовании активных углей КАУ-В и БАУ в стандартной колонне.

Таблица 2

Как следует из представленных результатов, за счет высокого насыпного веса в колонну входит практически в два раза больше активного угля КАУ-В, чем БАУ-ЛВ. Соответственно все параметры обработки сортировки на колонне с АУ КАУ-В отличаются от АУ БАУ-ЛВ. Так объемная скорость обработки почти в два раза выше на угле КАУ-В. Положительным моментом является то, что производительность обработки сортировки в колонне на активном угле КАУ-В увеличивается практически в два раза. При этом и ресурс работы колонны также возрастает. Из практики известно, что на одной колонне с КАУ-В можно обрабатывать до 300 тысяч декалитров сортировки и более.

Следует отметить тот факт, что из-за высоких прочностных свойств активный уголь КАУ-В можно подвергать термической регенерации, восстанавливать свойства и повторно использовать для обработки сортировки, что невозможно сделать с древесными активными углями БАУ.

Впервые данный активный уголь КАУ-В был опробован на заводе ОАО «Пермалко». С 1993 по 1996 год проводились опытно-промышленные испытания опытной партии косточкового активного угля УАК (уголь активный косточковый), а с 1997 года уже непосредственно промышленное использование под маркой КАУ-В. В настоящее время в России данный активный уголь используют более десятка ликероводочных предприятий.

Из сравнения двух марок активных углей для ликероводочного производства вытекает следующее:

• замена древесного активного угля на косточковый позволяет увеличить производительность очистного отделения на ликероводочном предприятии в два раза, ничего не меняя в оборудовании;
• уменьшить количество загрузок угля в колонну и соответственно выгрузок , так как одна колонна с косточковым активным углем по производительности заменяет две колонны с древесными активными углями, а по ресурсу работы сопоставима с работой 3-4 колонн с древесными активными углями;
• имеется возможность повторного использования косточкового активного угля после термической регенерации;
• изменение органолептических показателей полученной водки (многие отмечают присущий сладковатый привкус).

Практически десятилетний опыт промышленного использования косточкового активного угля КАУ-В в ликероводочном производстве и учитывая мнение технологов ряда ликероводочных предприятий дает нам основание отразить ряд моментов, связанных с низким использованием косточкового активного угля. Наряду с экономическими причинами, приведшими к снижению загруженности ликероводочных предприятий, следует отметить и использование импортных кокосовых активных углей (в том числе 207 С) для обработки сортировки, не предназначенных для этих целей. Все импортные кокосовые активные угли предназначены для очистки воды и в этом плане они могут быть эффективно использованы. Для обработки же сортировки помимо сорбционных свойств необходима еще соответствующая химия поверхности. Проведенный анализ и практические испытания показывают, что на данный момент в полной мере этим требованиям удовлетворяет лишь косточковый активный уголь отечественного производства, одним из таких является КАУ-В, который в настоящее время производит ЗАО «Техносорб».