Kwas winowy wapno (TLO), winian wapnia, tetrahydrat wapnia, CaC4H406-4H20, podstawowy surowiec do produkcji kwasu winowego. Jego masa cząsteczkowa wynosi 260,2. W czystej postaci kwas winowy jest białą substancją krystaliczną, słabo rozpuszczalną w wodzie, dobrze rozpuszczalną w kwasach mineralnych. Całkowicie suchy, chemicznie czysty kwas winowy może zawierać 57,7% kwasu winowego. Technicznie, wapno winne występuje w postaci krystalicznej (gdy jest wytrącane z czystych roztworów) lub jako bezpostaciowy proszek (gdy jest ekstrahowane z zanieczyszczonych roztworów). Rozkłada się przy silnym ogrzewaniu, pozostawiając kredę w pozostałościach po kalcynacji; łatwo niszczony przez niektóre mikroorganizmy. Wapno winne musi spełniać następujące wymagania: być suche (zawartość wilgoci nie więcej niż 3 %), łatwo kruche, bez śladów pleśni i zapachu zgnilizny, mieć odczyn obojętny. Wskaźniki jakości VKI 1. klasa: zawartość kwasu winowego nie mniej niż 50%, nierozpuszczalnych zanieczyszczeń nie więcej niż 8%, współczynnik zanieczyszczenia nie więcej niż 2; 2. klasa - odpowiednio 42, 15, 3. Wapno winne otrzymuje się głównie z wyciskania winogron, osadu drożdżowego, koniaku bardowskiego w strumieniu lub metodą sedymentacyjną. W wytłokach i osadzie drożdżowym kwas winowy występuje w postaci kwaśnego potasu winowego i wapnia winowego, w brandy bard - głównie w postaci kwaśnego potasu winowego. W celu ekstrakcji kwasu winowego rozpuszcza się go w postaci wolnego kwasu winowego lub jako wysoce rozpuszczalną sól poprzez traktowanie kwasem siarkowym, solnym lub sodą kalcynowaną:

CaC4H406 + H2S04 = H2C4H406 + CaS04

Kwasowa metoda ekstrakcji WPI z ekstraktów winogron.

Ekstrahowany w strumieniu zmiękczonej, gorącej wody, zakwaszony kwasem siarkowym w stosunku 0,8-1 kg na 1 kg zawartego kwasu winowego. W rozproszonym soku pozostają nieprzereagowane sole kwasu winowego; po zobojętnieniu mogą one dać średnio-winny potas, który pozostaje w roztworze nad osadem wapna winnego i jest tracony podczas odsączania cieczy, co zmniejsza wydajność wapna winnego o 35-40%:

2KNS4H406 + Ca(OH)2 = CaC4H406 + K2C4H406 + 2H20, 2KNS4H406 + CaCO2 = CaC4H406 + K2C4H4Ob + H2O + CO2.

Dlatego w gorącym czystym soku dyfuzyjnym uprzednio wprowadzono chlorek wapnia w postaci stałej lub w postaci 20% roztworu w ilości 2-3 kg na 100 dal soku. Reakcja przebiega w następujący sposób:

2KNS4H406 + CaC12 - CaC4H406 + H2C406 + 2KC1.

Po dodaniu chlorku wapnia, do zobojętnionego roztworu w temperaturze co najmniej 50°C szybko dodaje się mleko wapienne lub suchą mieloną kredę, stale mieszając, aby nie dopuścić do powstania nadmiaru. Tworzy się osad WKI:

H2C4H406 4- Ca(OH)2 = 4CaC4H406 + 2H20;

H2C4H406 + CaC03 = CaC4H4Ob + H20 + CO2.

Przygotowuje się świeżo gaszone mleko wapienne o stężeniu suchego wapna 8%; do kawałków wapna palonego w oddzielnym zbiorniku z mieszadłem dodaje się wodę w ilości 12 kg wody na 1 kg wapna. Zobojętnianie przeprowadza się do lekko kwaśnego odczynu (pH = 5,5), którego koniec określa się za pomocą pH-metru z uniwersalnym papierkiem wskaźnikowym lub wskaźnikiem zieleni bromokrezolowej (niebieskim). Powstały osad winianu przemywa się zimną wodą i oddziela przez odwirowanie w wirówkach sedymentacyjnych, zbiera i suszy (patrz Suszenie wtórnych produktów winiarskich). W metodzie alkalicznej wytłoki ekstrahuje się gorącą wodą i sodą kalcynowaną, uzyskując roztwór o lekko zasadowym odczynie (pH = 7,5). W wyniku tego powstają łatwo rozpuszczalne sole winianu i siarczanu sodu (winian sodowo-potasowy): 2KNS4H406 + Na2C03 = 2KNaC4H406 + C02 + H20; H2C4H406 + Na2C03 = Na2C4H406 + C02 + H20. Soda rozpuszcza najpierw kwaśny potas winny, a następnie bardzo powoli reaguje z wapniem winnym. Nie zawsze jest możliwe całkowite wyekstrahowanie związków winowych z prasy metodą alkaliczną. Niebezpieczne jest również szybkie formowanie się roztworu, co zmniejsza wydajność kwasu winowego. Dlatego w celu wytrącenia WKI otrzymany roztwór kwasu winowego szybko poddaje się działaniu chlorku wapnia, którego masę ustala się na dwukrotność masy sody:

KNaC4H406 + CaC12 = 4-CaC4H406 + KC1 + NaCl; Na2C4H406 + CaC12 = FSaC4H406 + 2NaCl.

Powstały osad VKI jest oddzielany, zbierany i suszony jak w metodzie kwaśnej. W metodzie sedymentacyjnej neutralizację przeprowadza się jak w metodzie przepływowej. Zawiesinę winianu pozostawia się do odstania na 4-5 godzin. Osadzony płyn dekantuje się, a na osad wapna winnego wylewa się nową partię soku dyfuzyjnego. Po 2-3 neutralizacji osad przemywa się dobrze wodą i pozostawia do wyschnięcia, a ciecz zawierającą cukier po dekantacji i wytrąceniu kieruje się do fermentacji i destylacji alkoholu.

Uzyskiwanie VKI z osadu drożdżowego. Metodą kwasową gorący zaczyn drożdżowy wlewa się do reaktorów do 1/3 ich objętości i traktuje (w temperaturze 65-70°C), kwasem w ilości ok. 3% wag. zaczynu lub 6-9% wag. wyciśniętych drożdży do pH 2,0-2,5. Następnie przetworzony destylat jest rozcieńczany gorącą wodą i filtrowany na ramie lub automatycznej prasie filtracyjnej FPACM-25 lub pozostawiony do odstania na 8-12 godzin. Czysty roztwór winianu kierowany jest do reaktora neutralizacji w celu wytworzenia VKI. Neutralizację przeprowadza się w temperaturze co najmniej 45°-50°C za pomocą mleka wapiennego o stężeniu 10% lub kredy do uzyskania lekko kwaśnego odczynu (pH 5,5). W metodzie alkalicznej, gorący destylat jest traktowany roztworem sody kalcynowanej w temperaturze nie niższej niż 75 ° C i jest stale mieszany do lekko alkalicznego odczynu (pH 7-7,5). Roztwór uzupełnia się wodą i miesza do uzyskania jednorodnej konsystencji. Po sedymentacji lub filtracji, czysty roztwór winianu jest neutralizowany chlorkiem wapnia, który jest podawany w postaci suchej lub w postaci 20% roztworu w ilości dwukrotnie większej niż soda. Zawiesinę WKI otrzymaną obiema metodami odwadnia się w wirówkach, przemywa i suszy w temperaturze nie przekraczającej 90°C oraz pakuje do worków.

VKI jest produkowany z ziaren brandy metodą kwasową, zasadową (sodową) lub jonowymienną. W przypadku metody kwaśnej, gorącą bardę poddaje się działaniu kwasu siarkowego (0,8 kg na 1 kg kwasu winowego zawartego w bardach), a następnie filtruje się lub osadza na 4-6 godzin. Do klarownego roztworu dodaje się chlorek wapnia w ilości 0,5 kg suchej substancji na 100 dali smoły, następnie dodaje się 6 % mleka wapiennego, ciągle mieszając, aż do uzyskania lekko kwaśnego odczynu w skali lakmusowej. Temperatura neutralizacji powinna być utrzymywana na poziomie co najmniej 45°-50°C. Powstałą zawiesinę pozostawia się na 4-6 godzin. Osadzony płyn jest dekantowany, a nowa porcja przefiltrowanej brandy bard zalewana jest osadem WKI i ponownie neutralizowana. Operacja ta jest wykonywana 2-3 razy. Osad WKI jest odwirowywany, płukany zimną wodą i suszony. Przy metodzie sodowej brandy bard poddaje się działaniu 20% roztworu sody kalcynowanej do odczynu obojętnego lub słabo kwaśnego przez 1,5-2 godziny. Do neutralizacji w sklarowanym roztworze podaje się około 2 kg stałego lub 4 kg 20% chlorku wapnia na 1 kg zużytej sody. Koniec reakcji określa się za pomocą amonu szczawiowego i kwasu octowego. Osadzanie, oddzielanie i przemywanie VKI przeprowadza się jak w metodzie kwasowej.

Metoda jonowymienna do odzyskiwania WKI opiera się na zastosowaniu syntetycznych żywic jonowymiennych zdolnych do wymiany jonów ruchomych na jony z roztworu. Metoda ta jest szczególnie przydatna do ekstrakcji kwasu winowego z roztworów o niskim stężeniu. Główne etapy procesu to adsorpcja kwasu winowego przez wymieniacz anionowy, jego wypieranie z żywicy w postaci stężonego roztworu (desorpcja) oraz wytrącanie soli wapnia (VKI).

Istnieją 2 znane metody otrzymywania VKI za pomocą żywic jonowymiennych: 1) ekstrakcja kwasu winowego za pomocą anionorodnika hydroksylowego z uprzednią kationizacją;

2) ekstrakcja kwasu winowego za pomocą wymieniacza anionowego w postaci chlorku. Ze względu na wypieranie kwasów z ich soli przez żywicę kationowymienną, pierwsza metoda daje możliwość pełniejszego wykorzystania zdolności wymiennej żywicy. Jednakże użycie kwasu i zasady do regeneracji wymiennika anionowego utrudnia praktyczną realizację procesu, jak również jego konstrukcję sprzętową. Druga metoda jest znacznie prostsza: roztwór zawierający kwas winowy (destylat brandy, sok dyfuzyjny, itp.) jest klarowany, filtrowany i przesyłany do filtrów jonowymiennych, które są wypełnione wymieniaczem anionowym w formie C1 i połączone szeregowo w baterię. Gdy pierwszy filtr zostanie nasycony jonami kwasu winowego w trakcie przechodzenia roztworu, zostaje wyłączony w celu desorpcji, a świeży roztwór jest podawany na drugi i trzeci filtr. Anionit w filtrze 1 przemywa się zimną wodą w celu usunięcia zanieczyszczeń, a następnie regeneruje się go 25% roztworem chlorku sodu. W wyniku desorpcji powstaje eluat. Po całkowitej regeneracji i umyciu filtr jest ponownie uruchamiany. Eluat jest podgrzewany do 60 °C, a roztwór chlorku wapnia jest stosowany do wytrącenia kamienia. Otrzymane podczas regeneracji roztwory słabego kwasu winowego są wykorzystywane do przygotowania roztworów regeneracyjnych. Sukcesywna aktywacja i dezaktywacja wymienników jonitowych umożliwia ciągłą pracę. Metoda jonowymienna ekstrakcji winianów pozwala na wyekstrahowanie ponad 85 % kwasu winowego, tj. 2 do 2,5 razy więcej niż metoda bezpośredniego strącania.

Literatura: Razuvaev N.I. Kompleksowe przetwarzanie wtórnych produktów produkcji wina. - Moskwa, 1975; Anoshin I. M., Merzhanian A. A. Fizyczne procesy produkcji wina. - Moskwa, 1996; Grushevskii E.N. et al. Ocena metod otrzymywania wapna winnego z wtórnych produktów winiarstwa. - Ogrodnictwo, uprawa winorośli i winiarstwo Mołdawii, 1983, nr 2. K. A. Kowalewski, Chersoń