ОЧИСТКА СПИРТОВЫХ РАСТВОРОВ

[Agalian]

У человека далекого от химии возник наболевший вопрос. Очистка спиртового раствора (термин винокуров СС - спирт сырец  ), полученного путем дистилляции браги, перед последующей ректификации путем применения только пищевой соды.

Интересны Ваши мнения, а также целесообразность использования данного способа промежуточной очистки. 

[aversun]

У человека далекого от химии возник наболевший вопрос. Очистка спиртового раствора (термин винокуров СС - спирт сырец  ), полученного путем дистилляции браги, перед последующей ректификации путем применения только пищевой соды.

Интересны Ваши мнения, а также целесообразность использования данного способа промежуточной очистки. 

А что может очистить питьевая сода? Практически ничего, кроме изменения рН. Ну, в крайнем случае, высадить гидроокиси некоторых металлов, только откуда им тут взяться.

Изменено 20 Мая, 2016 в 07:32 пользователем aversun

[Agalian]

читал на форумах и столкнулся с такой статьей : При химической очистке спирта-сырца во избежание окисления спирта до уксусного альдегида следует оперировать наиболее мягкими реагентами, так например полностью заменив щелочи (КОН и NaOH) на пищевую соду (NaHCO3), использовать калия перманганат (KMnO4) и не использовать калий дихромат (K2Cr2O7), не дающий выпадения осадка, который коагулирует примеси в отличие от перманганата. При этом, для определения количества потребности химических реагентов, необходимо исходить из начальных концентраций свободных кислот, эфиров и альдегидов содержащихся в очищаемом спирте-сырце.

   Немного теории:
   Реакции этерификации являются обратимыми и в щелочной среде сдвигаются в сторону исходных веществ. Поэтому омыление сложных эфиров может проходить не только при действии щелочей, но и при воздействии на них содой, однако, в этом случае скорость реакции омыления эфиров будет ниже, чем при действии щелочей, при этом сода будет являться в отличие от щелочей более пассивным катализатором при окислении этанола до уксусного альдегида. В тоже время скорость реакции омыления сложных эфиров содой при нагревании выше, чем скорость окисления этанола до уксусного альдегида в присутствии соды, а в случае со щелочью скорости этих реакций сопоставимы между собой. И даже в случае полной замены всей щелочи в очистке спирта-сырца на соду, если реакции омыления в этом случае не пройдут до конца, то лучше будет, если в спирте при повторной перегонке будет большее содержание сложных эфиров но меньшее содержание уксусного альдегида, чем большее содержание альдегида и меньшее эфиров при использовании щелочи. В конечном итоге спирт будет и лучше пахнуть, и на вкус не будет ощущаться горечи.  Что касается предельного количества перманганата вносимого в спирт-сырец  для окисления альдегидов, то лучше внести недостаток перманганата в спирт-сырец, чем его избыток. В предельном случае, лучше вообще отказаться от внесения в спирт-сырец перманганата и придерживаться технологии отработанной годами промышленниками.

   Немного практики:
   В промышленности используют едкий натр вместо соды, только лишь потому, что в больших масштабах внесение едкого натра вместо соды являет собой больший экономический эффект, при этом ЦХЛ аналитическим путем определяет точное потребное количество едкого натра необходимого для очистки. В домашних условиях у нас нет либо возможности, либо желания проводить какие-либо анализы, поэтому мы ищем универсальные пропорции «свой философский камень» реагентов потребных для очистки спирта-сырца. Согласно  В.Л. Яровенко / «Технология спирта». М.: Колос-Пресс, 2002 г.  в спитах-сырцах в зависимости от исходного сырья наблюдается следующее количество примесей в пересчете на безводный спирт:
   - летучие кислоты – от 30 до 120 мг/л (преимущественно уксусная);
   - альдегиды – от 20 до 300 мг/л, редко до 500, очень редко до 1000 мг/л (преимущественно уксусный);
   - эфиры – от 200 до 500 мг/л, редко до 700 мг/л (преимущественно усксусноэтиловый).
   Эти же данные подтверждает и ГОСТ Р 52193-2003.
   Используя эти исходные данные, постараемся рассчитать потребное количество реагентов.

1) Наиболее легко протекает реакция нейтрализации содержащихся в спирте кислот. (С образованием газообразных веществ и трудно растворимых осадков реакции идут необратимо). Поскольку в основном содержится уксусная, привожу расчет на неё:
СН3СООН + NaHCO3 = CH3COONa + H2O + CO2
М(СН3СООН)=60 г/моль;
М(NaHCO3)=84 г/моль.
   Принимаем максимально возможное содержание уксусной кислоты необходимой для нейтрализации 120 мг/л безводного спирта, т.к. избыток соды не вреден.
   Тогда m(NaHCO3)=120х 84/60 = 168 мг/л. 

2) Рассчитаем максимально необходимое количество соды для проведения реакции омыления сложных эфиров. Поскольку в основном содержится уксусноэтиловый, привожу расчет на него:
СН3СООС2Н5 + NaHCO3 = CH3COONa + C2H5OH + СО2
М(СН3СООС2Н5)=88 г/моль;
М(NaHCO3)=84 г/моль.
   Принимаем максимально возможное содержание эфира необходимого для омыления 700 мг/л безводного спирта, т.к. избыток соды не вреден.
   Тогда m(NaHCO3)=700х84/88=668 мг/л. Здесь следует отметить, что при избытке соды скорость реакции омыления протекает быстрее. Практически следует увеличить необходимую навеску соды в 2 раза. Такой избыток не скажется на ухудшении свойств очищенного спирта.

3) Рассчитаем минимально необходимое количество соды и перманганата для проведения реакции окисления альдегидов. Поскольку в основном содержится уксусный, привожу расчет на него:
4КMnO4 + 6CH3CHO + 2NaHCO3 = 4CH3COOK + 2CH3COONa + 4MnO2 + 4H2O + 2CO2
М(КMnO4)=158 г/моль;
М(СН3СНO)=44 г/моль;
М(NaHCO3)=84 г/моль.
   Принимаем гарантированное содержание уксусного альдегида в спирте сырце 20 мг/л безводного спирта, т.к. избыток перманганата вреден и при окислении всего альдегида в дальнейшем участвует в окислении спирта.
4n(КMnO4)=6n(СН3СНO)
   Тогда m(КMnO4)=(20х4х158)/(6х44)=48 мг/л. Здесь стоит отметить, что в случае действительного содержания уксусного альдегида в спирте 20 мг/л безводного, при увеличении навески перманганата в 2 раза от полученного результата (т.е. 96 мг/л), избыток перманганата превратит этанол в уксусный альдегид в том же количестве, т.е. до содержания 20 мг/л. (Т.е. ровно столько же сколько и было до очистки. В случае большего избытка перманганата, количество произведенного им альдегида будет увеличиваться пропорционально). Чаще начальная концентрация альдегидов в спирте-сырце выше, поэтому можно не опасаясь ухудшив качество спирта вводить перманганат в количестве 96 мг/л безводного спирта.
Тогда необходимая навеска соды для создания щелочной среды составит m(NaHCO3)=(96х2х84)/(4х158)=26 мг/л Здесь следует отметить, что практически для создания требуемой щелочной среды необходимую навеску соды следует увеличить в 2 раза.

   Резюме:
1) Полностью заменяем щелочь на соду, чтобы не спровоцировать повышенное содержание уксусного альдегида в очищаемом продукте.

2) Как правило, средняя общая потребность в соде для очистки спирта-сырца составит в пересчете на безводный спирт
168+668х2+26х2=1556 мг/л
Общая потребность в перманганате составит не более 96 мг/л безводного спирта.

3) Порядок введения реагентов:
   В начале вводим при перемешивании в спирт-сырец половину необходимого количества соды 0,75-0,8 г/л безводного спирта, через 20 минут вводят раствор перманганата из расчета не более 0,1 г перманганата на 1 л безводного спирта, через 6-12 часов вводим оставшуюся половину соды, перемешиваем и после отстаивания фильтруем и перегоняем.
   Соответственно необходимые количества NaHCO3 + КMnO4 + NaHCO3 для 40% спирта-сырца будут составлять 0,3 + 0,04 + 0,3 г.

 

Вот и возник у меня вопрос, о целесообразности использования ТОЛЬКО СОДЫ.

проще говоря стоит у меня около 10 литров СС (после первой перегонки), планирую его пустить на ректификацию... Стоит ли сыпать в него пищевую соду, и какие могут пойти химические реакции, при  последующем воздействии на получившийся раствор температуры (ректификацию). 

[aversun]

Я писал выше, чт сода изменяет рН, но изменение рН для пищевой соды всего до 8, т.е. весьма мало, по сравнению со щелочами. Правда, если нагревать раствор пищевой соды, то при температуре выше 60°С бикарбонат натрия разлагается до карбоната натрия и повышение рН тогда достигает 12

Изменено 20 Мая, 2016 в 10:13 пользователем aversun

[Agalian]

CH3COONa ацетата натрия в данном случае выпадать в осадок буудет или будет растворен в растворе?

при кипении ацетатат натрия будет переходить в летучие фракции?

[aversun]

CH3COONa ацетата натрия в данном случае выпадать в осадок буудет или будет растворен в растворе?

при кипении ацетатат натрия будет переходить в летучие фракции?

При вашей концентрации не будет.

Не будет переходить.

[N№4]

читал на форумах и столкнулся с такой статьей :

 Содой устанешь омылять, реакции просто незаметно. Жалко щёлочи, насыпьте извести гашёной или её смесь с содой. 

[mypucm]

Смесь извести с содой? Кому-то нужен мел? Хотя, рациональное зерно есть: щелочь в растворе будет. Кроме того. Мел, конечно, не активированный уголь, но кое-какие примеси поглотит. Возможно, этот вариант стоит практической апробации. Только потом фильтровать надо будет...