Способ очистки спиртных напитков от сивушных масел и устройство для его осуществления
METHOD FOR PURIFYING ALCOHOLIC BEVERAGES FROM FUSEL OILS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Область техники
Изобретение относится к спиртовой промышленности и предназначено для электрохимической очистки спиртных напитков от сивушных масел.
Уровень техники
Из уровня техники известны способы очистки жидкостей, в частности, спиртных напитков от примесей, в том числе от сивушных масел.
Известен способ уменьшения содержания сивушных масел в алкогольной жидкости, раскрытый в заявке РФ №2018117658 (дата публикации: 14.11.2019). Известный способ заключается в прокачивании жидкости через очистительное гидромеханическое устройство, в первой камере которого винтовым потоком истирают кластеры сивушных масел, продавливают жидкость в микроканалы, впрыскивают в камеру разрежения и подвергают молекулы сивушных масел кавитационному диспергированию, прокачивают жидкость через ломаные щели решетчатого фильтра третьей камеры, осуществляют окончательное диспергирование молекул сивушных масел, подают жидкость в емкость, выдерживают 30 дней, повторно проверяют на хроматографе на содержание сивушных масел, а при уменьшении их не менее чем на 10% выдают жидкость для окончательной переработки или готовым продуктом.
Известен способ очистки спирта-сырца для приготовления алкогольных напитков, раскрытый в заявке РФ на изобретение №94026331 (дата публикации: 20.07.1996). Известный способ заключается в химической обработке спирта-сырца марганцевокислым калием в щелочной среде, пропусканием через песчаный фильтр, макропористый угольный фильтр. Далее продукт разбавляют и направляют на ионообменную очистку с дополнительным разбавлением. Окончательную очистку осуществляют на микропористом угольном фильтре.
Известны способы очистки спиртных напитков, заключающиеся в добавлении в спирт-сырец перед ректификацией марганцовокислого калия в присутствии щелочи (И.Стабников. Перегонка и ректификация этилового спирта. Изд. "Пищевая пром. М. 1969), в пропускании через фильтрующий пакет, представляющий собой алмазный порошок или смесь алмазной крошки с активированным углем (патент РФ №2328524, дата публикации: 10.07.2008), в предварительной фильтрации раствора от взвешенных частиц на керамических или патронных фильтрах, последующем пропускании его через активированный уголь и ионообменную смолу, в качестве которой используют слабоосновный анионит (патент РФ 2238313, дата публикации: 20.10.2004), в фильтрации через песочный фильтр, загруженный модифицированным кварцевым песком обратно-мицеллярным раствором наноструктурных частиц серебра, угольную колонку с активированным углем и окончательную фильтрацию водки (патент РФ 2243258, дата публикации: 27.12.2004), в смешивании спирта с жидким бромом, выдерживании в течение 3х часов и проведении дистилляции или ректификации известным способом (авторское свидетельство СССР №99565, дата публикации: 01.01.1954), в пропуске жидкостей через катионитовый фильтр с последующей обработкой ионами водорода, полученными при пропуске через очищаемую жидкость постоянного электрического тока с потенциалом, не приводящим к разложению органических веществ, содержащихся в жидкости, но достаточным для разложения (электролиза) воды, при этом исходную жидкость обрабатывают ионами водорода в катодной камере электродиализатора с одной катионитовой диафрагмой (авторское свидетельство СССР №182110, дата публикации: 25.05.1966), в обработке жидкости активированным углем и фильтрации через песочный материал (авторское свидетельство СССР №626119, дата публикации: 30.09.1978).
Однако общий недостаток известных решений заключается в недостаточной степени очистки жидкости от содержащихся в ней примесей, при этом в них для очистки спиртного напитка необходимо добавление в него веществ и смешивание с ними или использование фильтра в виде материала или вещества, например, песка.
Известна установка для электрохимической обработки жидкой среды, раскрытая в патенте РФ №2119802 (дата публикации: 10.10.1998). Известная установка содержит проточную электролизную ячейку с монополярными электродами положительной и отрицательной полярностей, которые подключены к источнику постоянного электрического тока и расположены по обеим сторонам от элемента, разделяющего ячейку на анодную и катодную электродные камеры с подсоединенными к их патрубкам трубопроводными линиями (анодную и катодную). Установка также снабжена обводной линией, дополнительной выходной линией со сливным концом, а также переключателем потока, к которому подсоединен выходной конец анодной отводящей линии, входной патрубок каталитического реактора и входной конец дополнительной выходной линии, при этом обводная линия подсоединена к выходному патрубку анодной камеры, или к ее отводящей линии, или к дополнительной выходной линии, а ее выходной конец соединен с выходной линией и с выходным патрубком каталитического реактора.
Известен электролизер для проведения электрохимических окислительно-восстановительных процессов жидких сред, содержащих металлы переменной валентности, раскрытый в патенте РФ №161511 (дата публикации: 20.04.2016). Известное устройство включает в себя корпус с установленными коаксиально в нем цилиндрическими анодом, катодом и диафрагмой, разделяющей межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры, с отдельными вводами и выводами в и из электродных камер. Каждая из камер снабжены циркуляционным контуром, а электролизер также содержит приспособления для регулирования температуры растворов в межэлектродном пространстве, при этом электролизер выполнен модульным из, по крайней мере, одной электрохимической ячейки.
Известна электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов, установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов, раскрытые в патенте РФ №2176989 (дата публикации: 20.12.2001). Известная ячейка для обработки водных растворов содержит вертикальные цилиндрические внутренний полый и внешний электроды, нижнюю и верхнюю диэлектрические втулки, по оси которых выполнены отверстия, а на поверхность втулок выведены соответственно входной и выходной каналы, сообщающиеся с камерой внешнего электрода, диафрагму из керамики, коаксиально установленную между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, входной и выходной патрубки камеры внутреннего электрода и средства для взаимной фиксации положения элементов ячейки. Известное устройство содержит циркуляционный катодный контур.
Известно устройство для электрохимической обработки воды, раскрытое в патенте РФ на полезную модель №196322 (дата приоритета: 25.09.2019, дата публикации: 25.02.2020) - прототип.Известное устройство содержит емкость для обрабатываемой воды и проточный электрохимический реактор с двумя электродными камерами - анодной и катодной, разделенными проницаемой диафрагмой, при этом емкость для обрабатываемой воды соединена с электродными камерами через трубку для подачи воды, и насос, а на входе одной из электродных камер установлен блок регулировки протока воды, представленный клапаном.
Недостатком прототипа является недостаточная степень очистки жидкости от содержащихся в ней примесей, поскольку наличие в электрохимическом реакторе мембраны снижает интенсивность разложения соединений, содержащихся в спиртном напитке.
Раскрытие сущности изобретения
В основу настоящего изобретения положена техническая задача создания устройства для проведения очистки спиртного напитка от сивушных масел при помощи электролиза.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении степени очистки спиртного напитка от сивушных масел.
Изобретение раскрывает способ очистки спиртных напитков от сивушных масел, в котором подают спиртной напиток в проточный электрохимический безмембранный реактор, где за счет электролиза осуществляют реакцию разложения содержащихся в упомянутом напитке соединений сивушных масел на ионы с одновременным образованием оксидов углерода, затем подают полученный раствор в проточный электрохимический мембранный реактор с анодной и катодной электродными камерами, где на аноде осаждают отрицательно заряженные ионы содержащихся в растворе веществ, а очищенный спиртной напиток поступает на выход катодной камеры.
Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящего изобретения представлены в следующих частных вариантах осуществления.
В частности, спиртной напиток подают из электрохимического безмембранного реактора в анодную камеру электрохимического мембранного реактора.
В частности, спиртной напиток подают из электрохимического безмембранного реактора одновременно в анодную и катодную камеру электрохимического мембранного реактора.
Изобретение также раскрывает устройство очистки спиртных напитков от сивушных масел, состоящее из соединенных гидравлическим контуром емкости для обрабатываемого спиртного напитка, насоса с возможностью перемещать упомянутый напиток в гидравлическом контуре устройства, и проточного электрохимического мембранного реактора, внутренний объем которого разделен проницаемой мембраной на анодную и катодную электродные камеры. В отличие от прототипа, устройство дополнительно содержит проточный электрохимический безмембранный реактор, вход которого соединен с насосом, а выход которого соединен с проточным электрохимическим мембранным реактором.
Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящего изобретения представлены в следующих частных вариантах осуществления.
В частности, выход электрохимического безмембранного реактора соединен с входом анодной камеры электрохимического мембранного реактора.
В частности, выход электрохимического безмембранного реактора соединен одновременно с входом анодной и катодной камеры электрохимического мембранного реактора.
В частности, одна из камер электрохимического мембранного реактора содержит блок регулировки протока жидкости.
В частности, блок регулировки протока жидкости представлен клапаном.
В частности, блок регулировки протока жидкости установлен на входе анодной камеры проточного электрохимического мембранного реактора.
В частности, блок регулировки протока жидкости установлен на входе катодной камеры проточного электрохимического мембранного реактора.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение проиллюстрировано двумя фигурами, где:
на ФИГ.1 представлено устройство для очистки спиртных напитков от сивушных масел, в котором выход проточного электрохимического безмембранного реактора соединен с анодной камерой проточного электрохимического мембранного реактора.
на ФИГ.2 представлено устройство для очистки спиртных напитков от сивушных масел, в котором выход проточного электрохимического безмембранного реактора соединен одновременно с анодной и катодной камерами проточного электрохимического мембранного реактора.
На чертежах использованы следующие обозначения:
1 - емкость для обрабатываемого спиртного напитка;
2 - проточный электрохимический безмембранный реактор;
3 - проточный электрохимический мембранный реактор;
4 - трубка для подачи спиртного напитка из емкости в проточный электрохимический безмембранный реактор;
5 - насос;
6 - трубка для подачи раствора из электрохимического безмембранного реактора в электрохимический мембранный реактор;
7 - анодная камера проточного электрохимического мембранного реактора;
8 - катодная камера проточного электрохимического мембранного реактора;
9 - мембрана проточного электрохимического мембранного реактора;
10 - трубка для подачи очищенного спиртного напитка;
11 - блок регулировки протока жидкости.
Осуществление изобретения
ФИГ.1 иллюстрирует один из вариантов осуществления устройства очистки спиртных напитков от сивушных масел. Заявленное Устройство состоит из соединенных гидравлическим контуром емкости 1 для обрабатываемого спиртного напитка, насоса 5 с возможностью перемещать упомянутый напиток в гидравлическом контуре устройства, проточного электрохимического безмембранного реактора 2 и проточного электрохимического мембранного реактора 3, содержащего анодную 7 и катодную 8 электродные камеры, которые разделены проницаемой мембраной 9. Емкость 1, насос 5 и реактор 2 соединены через трубку для подачи спиртного напитка 4. Реактор 2 соединен с анодной камерой 7 проточного электрохимического мембранного реактора 3 трубкой для подачи раствора 6. На входе анодной камеры 7 проточного электрохимического мембранного реактора 3 может быть установлен блок регулировки протока жидкости 11, представленный клапаном. На выходе катодной камеры 8 реактора 3 установлена трубка для подачи очищенного спиртного напитка 10.
ФИГ.2 также иллюстрирует один из вариантов осуществления устройства очистки спиртных напитков от сивушных масел. Заявленное Устройство состоит из соединенных гидравлическим контуром емкости 1 для обрабатываемого спиртного напитка, насоса 5 с возможностью перемещать упомянутый напиток в гидравлическом контуре устройства, проточного электрохимического безмембранного реактора 2 и проточного электрохимического мембранного реактора 3, содержащего анодную 7 и катодную 8 электродные камеры, которые разделены проницаемой мембраной 9. Емкость 1, насос 5 и реактор 2 соединены через трубку для подачи спиртного напитка 4. Реактор 2 соединен одновременно с анодной 7 и катодной 8 электродными камерами проточного электрохимического мембранного реактора 3 трубкой для подачи раствора 6. На входе анодной 7 или катодной 8 электродной камеры проточного электрохимического мембранного реактора 3 может быть установлен блок регулировки протока жидкости 11, представленный клапаном. На выходе катодной камеры 8 реактора 3 установлена трубка для подачи очищенного спиртного напитка 10.
Устройство работает следующим образом.
Емкость 1 для обрабатываемого спиртного напитка, которая соединена с насосом 5 и проточным электрохимическим безмембранным реактором 2, предварительно заполняют спиртным напитком. После того, как включают насос 5, спиртной напиток под давлением подают в реактор 2 по трубке 4. Одновременно с этим на анод и катод реактора 2 подается напряжение. За счет этого поступающие в реактор 2 потоки спиртного напитка подвергаются химической реакции электролиза. В результате электролиза происходит реакция разложения сивушных масел, содержащихся в спиртном напитке, на ионы углерода (С), водорода (Н) и кислорода (O). После этого в безмембранном реакторе 2 образуются оксиды, в том числе оксид углерода (II) и оксид углерода (IV), при этом часть оксидов улетучивается, а часть остается в растворенном виде в получившемся растворе.
После проведения электролиза спиртного напитка, содержащего сивушные масла, в безмембранном реакторе 2 по трубке 6 получившийся раствор подают из реактора 2 в проточный электрохимический мембранный реактор 3, внутренний объем которого разделен проницаемой мембраной 9 на анодную 7 и катодную 8 электродные камеры. Одновременно с подачей полученного раствора на анод и катод реактора 3 подается напряжение. За счет этого поступающий в реактор 3 раствор повторно подвергается химической реакции электролиза. При этом на аноде осаждают отрицательно заряженные ионы (анионы), в том числе ионы кислорода (O), которые не могут пройти через мембрану 9 реактора 3, ионы хлора и других содержащихся в растворе веществ. В анодной камере 7 также происходит постепенное выделение растворенных газообразных оксидов из раствора.
Очищенный спиртной напиток поступает на выход катодной камеры 8 по трубке 10 для подачи очищенного спиртного напитка.
Подача полученного раствора из реактора 2 в реактор 3 может быть осуществлена как в анодную камеру 7 реактора 3, так и одновременно в анодную 7 и катодную 8 камеры реактора 3.
За счет электролиза уменьшается количество сивушных масел в спиртном напитке. Так, при содержании в спиртном напитке сивушных масел в количестве 3-5% от общего объема, в результате после пропускания спиртного напитка через устройство их содержание уменьшается до 1-2%.
Заявленное устройство использовано в изделии, созданном заявителями, под названием «Алконизатор».