[Иван Мальцев]

Писал уже,но повторюсь.

В водочном производстве применяют березовый активный уголь марки БАУ и кокосовый марки КАУ, получаемый термообработкой в токе водяного пара. В настоящее время сырьем для получения углей БАУ (уголь активированный древесный дробленый, ГОСТ 6217-74) служит древесный уголь марки А, получаемый из твердых лиственных пород деревьев, преимущественно из березы. В России основной объем древесного угля производят из смеси лиственных пород древесины, причем твердые породы (бук, дуб, вяз) в сырье практически отсутствуют. В этой связи существует проблема как с сырьем в производстве древесного угля, который необходим для получения активных углей, так и с увеличением выпуска древесного и активированного угля. Применяют также другие виды сырья: лесосечные отходы хвойных и лиственных пород древесины, гидролизного лигнина, гранулы из древесной пыли, бамбука, скорлупы кокосовых орехов, фруктовых косточек и других материалов.

Активные угли всегда содержат химически связанный кислород от 1,5 до 10%.

Органическое вещество углей состоит в основном из углерода (до 96%) и небольших количеств водорода (1–2,5%), азота (0,3– 1,5%) и серы (от 0 до 1%). В состав минеральных веществ входят железо, алюминий, магний, калий, кальций и кремний. Некоторые из минеральных веществ, особенно окислы железа и магния, могут играть роль катализаторов различных химических реакций.

Нормируется масса 1 л угля, которая должна быть не больше 220 г (при определении без уплотнения). Пористость и масса единицы объема угля взаимосвязаны: чем больше пористость, тем меньше масса. Снижение массы активного угля марки БАУ до величины меньшей 200 г/л резко уменьшает его механическую прочность.

Хороший активный уголь при кипячении с ректификованным спиртом, при настаивании водно-спиртовой смеси и раствора едкой щелочи не должен их окрашивать и придавать посторонние вкус и запах.

Для определения активности угля по требованиям ГОСТ разбавленный раствор уксусной кислоты (0,025 моль/дм3) пропускают через уголь. При этом кислота адсорбируется на угле, а прошедший раствор имеет щелочную реакцию. Когда адсорбционная способность угля будет исчерпана, проходящий через уголь раствор будет иметь кислую реакцию, что определяется по изменению окраски бромтимолового синего, добавленного в кислоту. Количество (в см3) кислоты, адсорбированное 50 г угля, считается единицей его угля. Имеются также другие способы (раскисление перманганата калия – проба Ланга, поглощение газообразного хлора и пр.).

Сорбируемость органических веществ возрастает в ряду с ростом молекулярной массы:

Гликоли < Спирты < Кетоны < Сложные эфиры < Альдегиды < Недиссоциированные кислоты < Ароматические соединения

Влияние температуры на сорбцию из водных растворов далеко не однозначно. Дело в том, что при сорбции на микропористых сорбентах веществ, размеры молекул которых близки к эффективным размерам пор, проникновение этих молекул в поры зависит от их кинетической энергии. При достаточной энергии (температуре) молекулы сорбата проникают в окна пор и сорбируются; в противном случае происходит лишь незначительное поглощение на поверхности мезо- и макропор. Иными словами, сорбционная емкость повышается с ростом температуры; это явление называется "активированной адсорбцией". В то же время физическая сорбция, как любой экзотермический процесс, в целом, ухудшается с ростом температуры. Поэтому суммарное влияние фиксируемое проявление этих двух явлений (активной и физической адсорбции) может иметь экстремум (максимум) при определенной температуре. При сорбции из водных растворов этот пик размыт (например, от 20-70ºС сорбция фенола увеличивается, а уксусной кислоты уменьшается).

Для количественной оценки эффективности действия угля при обработке им водно-спиртовых растворов знание одной лишь сорбционной способности недостаточно. Известны случаи, когда уголь с высокой сорбционной способностью не обеспечивал получения водки высокого качества и, наоборот, уголь с меньшей сорбционной способностью давал лучшие результаты.

Улучшение дегустационных показателей водки при очистке сортировки углем объясняется адсорбцией углем примесей спирта, придающих ему неприятные запах и вкус. Определенную положительную роль играет содержащийся в порах угля кислород воздуха, который окисляет этиловый и другие спирты в соответствующие альдегиды и кетоны, а затем – в кислоты, образующие со спиртами сложные эфиры.
Физическая адсорбция вызывается межмолекулярными, или Ван-Дер-Ваальсовыми силами, и происходит главным образом в микропорах активного угля.

Уксусный альдегид из водных растворов адсорбируется свежим углем почти полностью, отработавшим углем – несколько меньше. При адсорбции из водно-спиртовых растворов с 0,0005%-ной начальной концентрацией альдегида наблюдается незначительное его нарастание, происходящее за счет окисления спирта; при концентрации 0,001–0,005% содержание альдегида в растворе незначительно уменьшается. Следовательно, новообразование уксусного альдегида и его адсорбция в значительной мере компенсируют друг друга.
Адсорбция активными углями из водно-спиртовых растворов изоамилового и вторичного бутилового спирта, фурфурола, уксусной кислоты, ацетальдегида и этилацетата происходит тем сильнее, чем выше молекулярная масса примеси и чем ниже крепость спирта.

Кроме физической адсорбции, уголь обладает химической сорбцией, или хемосорбцией. Необратимая сорбция кислорода углем приводит к образованию окислов основного характера которые при взаимодействии с водой дают основание. Гидроксильные ионы, переходящие с поверхности угля в раствор, удерживаются противоположными зарядами поверхности, образуя двойной электрический слой. Такое строение некоторых участков поверхности угля подтверждается значительно большей сорбцией углем марки БАУ кислот, чем щелочей. В пользу этого говорит и лучшая адсорбция кислот свежим углем по сравнению с отработавшим на очистке водочных сортировок.

Известно, что в процессе обработки водно-спиртовых растворов активным углем происходят реакции окисления непредельных соединений и спиртов, реакции этерификации и омыления сложных эфиров.

Какова последовательность состояний, через которые проходит каждая из систем реагент – реагирующая молекула, превращаясь в продукты реакции, иными словами,– каков механизм реакций в условиях обработки водно-спиртовых растворов активным углем, достоверно неизвестно.

При продолжительном контактировании с углем в сортировке возрастает содержание альдегидов. Для его снижения рекомендуется при динамическом способе обработки в колонки укладывать слой силикагеля, который является лучшим адсорбентом альдегидов, чем активный уголь.

Альдегиды являются промежуточным продуктом каталитического окисления этилового спирта и его примесей. Образовавшиеся альдегиды частично адсорбируются на поверхности активированного угля, окисляются до кислот с образованием сложных эфиров, другая часть альдегидов остается в растворе. Новообразование сложных эфиров относится к положительному воздействию активированного угля на органолептические свойства водок.

Большинство реакций катализируется оксидами металлов, всегда содержащимися как примесь в активированном угле. Окислителями могут быть как ионы О2—, посылаемые в раствор адсорбированным на угле кислородом, так и молекулярный кислород, всегда содержащийся в водно-спиртовых растворах, активируемый катализаторами - оксидами металлов.

В некоторых случаях процессы окисления, а затем и этерификации, усиливают за счет нанесения на поверхность активированного угля коллоидно-диспергированного серебра (Тарасов А. В., Завьялов Ю. Ф., Месхи Р. Г.). При этом скорость фильтрации сортировок через слой активированного угля (динамический способ обработки) повышается в 2-2,5 раза.

Каталитические свойства активированного угля зависят от крупности фракции угля, времени контакта и первоначального количества микропримеси в сортировке. Наиболее интенсивный рост альдегидов наблюдается в случае использования порошкообразного угля. При проведении обработки сортировки во взвешенном слое активированного угля оптимальным временем контакта следует считать 15-20 мин, когда скорость каталитического разложения спирта еще не превышает скорости сорбционного процесса.