RAFINAREA ALCOOLULUI BRUT

RAFINAREA ALCOOLULUI BRUT

In urma distilarii rezulta ca produs intermediar alcoolul brut, care are o concentratie alcoolica de 80÷85% vol. si contine o serie de impuritati, mai mult sau mai putin volatile, fie provenite din plamada fermentata, fie formate chiar in cursul procesului de distilare.

Rafinarea reprezinta operatia de purificare si concentrare a alcoolului brut, in vederea obtinerii unui produs de puritate superioara denumit alcool etilic rafinat.

Prin rafinare alcoolul se concentreaza, devine limpede, fara gust si miros strain. Alcoolul rafinat trebuie sa aiba o concentratie alcoolica de minimum 96%, nu trebuie sa contina alcool metilic si furfural, iar continutul sau in acizi, esteri, aldehide si alcooli superiori trebuie sa fie foarte scazut.

Pentru a se realiza o purificare avansata a alcoolului este necesar ca la rafinare sa se aiba in vedere doua aspecte principale: temperaturile de fierbere ale impuritatilor si solubilitatile lor in amestecul de alcool - apa.

Impuritatile din alcoolul brut au temperaturi de fierbere repartizate intre 20,2⁰C (aldehida acetica) si 161,6⁰ (furfural), insa in realitate distilarea lor se face intr-un domeniu de temperaturi mult mai restrans, deoarece majoritatea formeaza amestecuri azeotrope cu apa, cu temperaturi de fierbere mult mai joase decat a substantei pure.

Impuritatile se vor repartiza in coloana in functie de temperaturile lor de fierbere si solubilitatea lor, astfel:

impuritatile mai volatile decat alcoolul etilic vor fi ridicate de vaporii alcoolici spre partea superioara a coloanei, unde vor fi evacuati in stare de vapori sub forma de frunti;

impuritatile mai putin volatile se vor concentra spre partea inferioara a coloanei formand cozile.

Asadar prin rafinarea alcoolului brut se obtin trei fractiuni:

fruntile;

alcoolul rafinat;

cozile.

Operatia de rafinare a alcoolului brut se executa in instalatii speciale, care in functie de constructie si modul de functionare, sunt de doua tipuri:

instalatii cu functionare discontinua (periodica);

instalatii cu functionare continua.

1. Rafinarea discontinua

Se realizeaza in instalatii speciale (figura 16).

Se compune din blaza 1, coloana de rafinare 2, deflegmatorul 3, condensatorul racitor 4, felinarul de control 6 si regulatorul de abur 7. Blaza 1 este prevazuta cu o serpentina de incalzire indirecta cu abur 8, un barbotor de abur direct 9, un racord de umplere 10 si de evacuare a apei de luter 11, un manometru 12, o sticla de nivel 13.

Coloana de rafinare 2 este formata din 40÷50 talere cu site care permite obtinerea unui alcool rafinat cu taria de minimum 96% vol. alcool.

Fig.1 Instalatie de rafinare discontinua

Conducerea rafinarii discontinue se realizeaza astfel:

se introduce in blaza o cantitate masurata de alcool brut si se dilueaza cu apa de luter pana la 40÷50⁰ alcoolice;

se realizeaza incalzirea alcoolului brut mai intai cu abur direct timp de 10÷20 minute si apoi cu abur indirect 30÷60 minute pana ce se incalzeste mai mult de 2/3 din coloana, ceea ce arata ca vaporii alcoolici au ajuns in deflegmator;

se da drumul apoi la debitul maxim de apa de racire in condensator si deflegmator, realizandu-se o condensare totala a vaporilor alcoolici ce intra in deflegmator, care se intorc in coloana sub forma de reflux extern. Prin aceasta franare a distilarii, care dureaza 1÷3 ore, se realizeaza o marire a concentratiei alcoolice spre varful coloanei, impiedicandu-se ridicarea impuritatilor grele si concentrandu-se in varful coloanei fruntile;

se micsoreaza apoi debitul apei de racire si se incepe colectarea alcoolului frunti, timp de 2÷3 ore, care are la inceput o concentratie alcoolica de 92÷94% vol. si o culoare verzuie, iar spre sfarsit devine incolor, iar concentratia creste la 95÷96% alcool vol.;

se distila in continuare alcoolul rafinat, care trebuie sa aiba concentratia alcoolica de minimum 96% vol. La inceput se lucreaza la capacitatea maxima a coloanei, apoi pe masura ce se micsoreaza continutul blazei in alcool, se mareste treptat debitul de apa de racire, astfel incat sa nu se produca o scadere a concentratiei alcoolice pe talere. Distilarea alcoolului rafinat dureaza circa 40 ore;

in momentul in care concentratia alcoolica la felinarul de control scade si se constata organoleptic aparitia cozilor, incepe colectarea acestora, operatie care dureaza 1÷2 ore;

cand la felinarul de control alcoolul devine tulbure, datorita prezentei uleiului de fuzel, care in solutie alcoolica diluata emulsioneaza, se poate colecta si acesta, trimitandu-se direct intr-un rezervor separat, fara a se mai trece prin aparatul de control. Uleiul de fuzel poate fi purificat in continuare cu ajutorul separatoarelor de ulei de fuzel sau prin tratare cu o solutie de clorura de sodiu, astfel incat concentratia sa in ulei de fuzel sa fie de minimum 85%;

la sfarsitul rafinarii, cand concentratia lichidului de la felinarul de control scade sub 2% alcool vol. se goleste apa de luter din blaza si se incepe o noua sarja. Durata totala a unei sarje este de circa 48 ore.

Alcoolul etilic rafinat este trecut in aparate de control speciale pentru alcool rafinat si apoi in rezervoarele de depozitare, iar alcoolul frunti si cozi sunt trecute prin aparatul de control aferent intr-un rezervor comun de depozitare formand alcoolul tehnic.

Rafinarea discontinua are dezavantajul unei productivitati mai scazute, a unui consum specific de abur mai ridicat si a unor pierderi mai mari de alcool.

2. Rafinarea continua

Cele mai raspandite instalatii de rafinare a alcoolului brut sunt instalatiile cu doua coloane tip Barbet, care se caracterizeaza printr-o productivitate mai ridicata, un consum mai redus de abur si obtinerea unui alcool de calitate superioara, constanta, cu pierderi mai scazute in alcool.

Schema instalatiei de rafinare continua tip Barbet este prezentata in figura 17.

Alcoolul brut diluat cu apa de luter in rezervorul 1 este preincalzit in schimbatorul de caldura 2 cu apa de luter fierbinte de la coloana de rafinare si intra apoi la mijlocul coloanei de frunti sau epurare 3.

In coloana de frunti se realizeaza in partea inferioara talerului de alimentare 3a antrenarea aldehidelor si esterilor care formeaza fruntile din alcoolul brut, care se concentreaza in partea superioara a coloanei 3b si in deflegmatorul 4, sunt trecute apoi in condensatorul racitor 5 si apoi la felinarul de frunti Pe la partea inferioara rezulta un lichid alcoolic eliberat de frunti, denumit epurat, cu o tarie alcoolica de circa 40% vol., care trece apoi in coloana de rafinare.

Coloana de epurare este prevazuta de obicei cu 12 talere in partea inferioara de epuizare si 12 talere in partea superioara de concentrare a fruntilor. Epuratul rezultat din coloana de frunti este introdus pe talerul de alimentare a coloanei de rafinare 7. Aceasta este incalzita la baza cu abur direct care epuizeaza total epuratul in alcool in zona 7a obtinandu-se pe la baza apa de luter care se evacueaza prin regulatorul de apa de luter 8.

Vaporii alcoolici rezultati din epurat care mai contin inca resturi de frunti, se concentreaza la partea superioara a coloanei de rafinare 7b pe un numar mare de talere (50÷60) si sunt trecuti apoi in deflegmatorul 9 unde se face concentrarea resturilor de frunti, care sunt trecute apoi in condensatorul 10 si reintoarse in coloana de frunti 3.

Alcoolul rafinat se separa sub forma lichida de pe talerele primului segment de sus al coloanei de rafinare si este trecut in racitorul de alcool rafinat 11 si apoi la felinarul de control 12, dupa care ajunge la aparatul de control si in rezervorul de alcool rafinat.

O parte din impuritatile grele se separa sub forma lichida ca ulei de fuzel de pe talerele coloanei de rafinare unde concentratia alcoolica este de 47÷48%vol. Uleiul de fuzel rezultat este trecut in racitorul 13, apoi la felinarul de control 14 si in final la separatorul de ulei de fuzel 15, lichidul alcoolic separat de ulei reintorcandu-se in coloana pentru recuperarea alcoolului.

Alcoolul cozi se colecteaza tot sub forma lichida de pe talerele inferioare ale zonei 7b a coloanei de rafinare si este trecut tot in racitorul 13 si apoi la felinarul de cozi 1

In practica fruntile de la felinarul 6 si cozile de la felinarul 16 sunt trecute impreuna la acelasi aparat de control a cantitatilor rezultate si apoi in rezervorul de depozitare a alcoolului tehnic. In unele cazuri se renunta in practica la colectarea uleiului de fuzel, care se evacueaza astfel cu apa de luter. Apa de luter contine acizi volatili si alte substante mai putin volatile decat alcoolul etilic. Continutul in alcool al apei de luter trebuie sa fie de max. 0,1%.

Fig.17.    Instalatie de rafinare continua (tip Barbet)

Printr-o exploatare corecta a instalatiei, respectandu-se debitele de alimentare cu alcool brut, abur si apa de racire cat si debitele de scurgere a alcoolului rafinat, fruntilor si cozilor se obtine un produs de calitate superioara, iar pierderile in alcool se pot reduce mult sub limita de 1,4%, chiar pana la 0,2%.

Depozitarea alcoolului rafinat si a subproduselor

Atat alcoolul rafinat cat si subprodusele (alcool tehnic, ulei de fuzel) sunt depozitate in rezervoare speciale amplasate intr-un depozit de alcool, separat de sectiile de productie, cu care comunica prin conducte. Depozitarea alcoolului trebuie efectuata cu grija pentru a evita pierderile in alcool, respectandu-se strict normele de protectie a muncii si paza contra incendiilor. In acest scop este necesar ca depozitul sa fie bine izolat pentru a se reduce cat mai mult pierderile prin evaporare in timpul verii. Rezervoarele de alcool se pot amplasa si in aer liber.

Pentru depozitarea alcoolului si a subproduselor se folosesc rezervoare de forma cilindrica (verticale sau orizontale).