RU2034646C1 - Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices - Google Patents

Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices Download PDF

Info

Publication number
RU2034646C1
RU2034646C1 SU5041526A RU2034646C1 RU 2034646 C1 RU2034646 C1 RU 2034646C1 SU 5041526 A SU5041526 A SU 5041526A RU 2034646 C1 RU2034646 C1 RU 2034646C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wine
sorption
calcium
hydrogen
juices
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Михайлович Шарыгин
Владимир Михайлович Галкин
Валерий Евгеньевич Моисеев
Валерий Федотович Гончар
Олег Макарович Сараев
Геннадий Иванович Дмитриев
Василий Иванович Зинченко
Николай Георгиевич Таран
Сергей Юрьевич Дженеев
Людмила Васильевна Гнетько
Виктор Иванович Персианов
Original Assignee
Леонид Михайлович Шарыгин
Владимир Михайлович Галкин
Валерий Евгеньевич Моисеев
Валерий Федотович Гончар
Олег Макарович Сараев
Геннадий Иванович Дмитриев
Василий Иванович Зинченко
Николай Георгиевич Таран
Сергей Юрьевич Дженеев
Людмила Васильевна Гнетько
Виктор Иванович Персианов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Михайлович Шарыгин, Владимир Михайлович Галкин, Валерий Евгеньевич Моисеев, Валерий Федотович Гончар, Олег Макарович Сараев, Геннадий Иванович Дмитриев, Василий Иванович Зинченко, Николай Георгиевич Таран, Сергей Юрьевич Дженеев, Людмила Васильевна Гнетько, Виктор Иванович Персианов filed Critical Леонид Михайлович Шарыгин
Priority to SU5041526 priority Critical patent/RU2034646C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2034646C1 publication Critical patent/RU2034646C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: wine and juice production. SUBSTANCE: proposed material represents hydrated zirconium phosphate having atomic ratio P/Zr 1.8-2.1 which contains 3-20 moles of water per one atom of zirconium. Said material has spheric granulation, size of granules being 0.1-2.5 mm. Proposed material may be used in hydrogen, salt or in hydrogen-salt ion-exchange form. EFFECT: stabilizes alcohol drinks and juices, prevents their cloudiness, purifies drinks and juices against heavy metals and radiotoxic nuclides. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к винодельческой промышленности, в частности к способу сорбционной очистки виноматериалов, вин, коньячных спиртов, коньяков и виноградных соков от катионов металлов и радиоактивных нуклидов на неорганическом материале фосфате циркония. The invention relates to the wine industry, in particular to a method for the sorption purification of wine materials, wines, cognac spirits, cognacs and grape juices from metal cations and radioactive nuclides on inorganic zirconium phosphate material.

В виноделии для повышения качества продуктов переработки винограда и гарантийных сроков их хранения одной из основных проблем является стабилизация вин против металлических и кристаллических помутнений, составляющих в последнем случае 70-80% от общего количества помутнений. In winemaking, to improve the quality of grape processing products and the warranty period for their storage, one of the main problems is the stabilization of wines against metallic and crystalline opacities, which in the latter case constitute 70-80% of the total amount of opacities.

Основной причиной образования помутнений в винах, виноматериалах, соках, коньячных спиртах и коньяках является повышенное содержание таких металлов, как кальций (а также железо, медь и др.), который выпадает в осадок в виде тартрата, муката, оксалата, тартратмалата кальция. Поэтому в винодельческой промышленности максимальное содержание кальция регламентируется в зависимости от типа виноматериала. Например, предельно допустимая концентрация кальция составляет для белых столовых вин и шампанских виноматериалов 80 мг/дм3.The main reason for the formation of turbidity in wines, wine materials, juices, cognac spirits and cognacs is the increased content of metals such as calcium (as well as iron, copper, etc.), which precipitates in the form of tartrate, mucate, oxalate, calcium tartrate malate. Therefore, in the wine industry, the maximum calcium content is regulated depending on the type of wine material. For example, the maximum permissible concentration of calcium is 80 mg / dm 3 for white table wines and champagne wine materials.

Для предотвращения образования кальциевых помутнений в практике используют различные способы и приемы, обеспечивающие снижение содержания кальция до уровня, обеспечивающего длительную стабильность вин. Традиционный способ стабилизации вин против кристаллических помутнений обработка холодом, является эффективным для удаления избыточных количеств калия, однако он не позволяет стабилизировать вина против кальциевых помутнений. To prevent the formation of calcium turbidity in practice, various methods and techniques are used to ensure that the calcium content is reduced to a level that ensures long-term stability of wines. The traditional method of stabilizing wines against crystalline opacities by cold treatment is effective for removing excess amounts of potassium, but it does not allow stabilizing wines against calcium opacities.

В отечественной и зарубежной практике виноделия применяют также осадительные способы обработки виноматериалов с целью их стабилизации путем связывания кальция в нерастворимые соединения. Однако в винодельческой практике для удаления избыточного содержания кальция из виноматериалов используют более производительные сорбционные методы. In domestic and foreign winemaking practices, precipitation methods for processing wine materials are also used to stabilize them by binding calcium to insoluble compounds. However, in wine-making practice, more efficient sorption methods are used to remove excess calcium from wine materials.

Известны сорбционные способы декальцинации виноматериалов с помощью ионообменных смол, органических катионитов [1,2] В первом способе [1] для удаления ионов кальция в колонке применяют смолы типа Amberlite IR-120, Dowex-50, Duolite C-20, Zeocarb-225, Allassion CS, которые достаточно хорошо поглощают кальций из виноматериалов (до 35-40% от исходного содержания). Во втором способе [2] для удаления из вина кальция, а также магния и железа используют органический катионит преимущественно в кислой ионогенной форме, который контактирует с вином в статических условиях при перемешивании. Общим недостатком сорбционных способов на основе применения органических ионообменных катионитов является опасность попадания в виноматериалы из смол токсичных органических мономеров (продуктов деструкции), что ограничивает возможность их использования в виноделии. Known sorption methods for decalcification of wine materials using ion exchange resins, organic cation exchangers [1,2] In the first method [1], resins of the type Amberlite IR-120, Dowex-50, Duolite C-20, Zeocarb-225, are used to remove calcium ions in a column Allassion CS, which absorb calcium quite well from wine materials (up to 35-40% of the initial content). In the second method [2], organic cation exchanger is used predominantly in acidic ionic form to remove calcium, magnesium, and iron from wine, which is contacted with wine under static conditions with stirring. A common drawback of sorption methods based on the use of organic ion-exchange cation exchangers is the risk of toxic organic monomers (degradation products) entering wine materials from resins, which limits the possibility of their use in winemaking.

Известно использование в практике виноделия для обработки алкогольных напитков и виноматериалов с целью стабилизации против помутнений неорганических сорбентов типа силикагеля или бентонита, которые отличаются высокой химической стойкостью, сорбционной активностью и низкой токсичностью [3,4] Согласно способу [3] для обработки пива и слабых алкогольных напитков рекомендуется использовать пористый силикагель, содержащий 35-75 мас. воды и имеющий удельную поверхность 175-450 м2/г, удельный объем пор 1,5-2,4 см3/г в виде частиц размером 4-30 мкм. Силикагель удаляет из виноматериалов коллоидную составляющую органического происхождения, главным образом белковые и белково- фенольные комплексы. Однако он не эффективен при стабилизации вин против кристаллических и металлических помутнений, поскольку не обладает катионообменной способностью в слабокислой среде, характерной для виноматериалов.It is known that wine-making is used in practice for processing alcoholic beverages and wine materials with the aim of stabilizing inorganic sorbents such as silica gel or bentonite against turbidity, which are distinguished by high chemical resistance, sorption activity and low toxicity [3,4] According to the method [3] for processing beer and low alcohol drinks it is recommended to use porous silica gel containing 35-75 wt. water and having a specific surface area of 175-450 m 2 / g, specific pore volume of 1.5-2.4 cm 3 / g in the form of particles with a size of 4-30 microns. Silica gel removes the colloidal component of organic origin from wine materials, mainly protein and protein-phenolic complexes. However, it is not effective in stabilizing wines against crystalline and metallic opacities, since it does not have the cation exchange ability in a slightly acidic environment, which is typical for wine materials.

Действие бентонита [4] при стабилизации виноматериалов аналогично действию органических катионитов, однако оно проявляется слабее из-за низкой ионообменной способности к катионам металлов, являющихся причиной образований помутнения вин. Главным недостатком этого природного алюмосиликатного сорбента является очень низкая скорость обмена катионов, что не позволяет его эффективно использовать при поточной обработке виноматериалов в динамике с большими расходами и скоростями. Кроме того, весьма значительная набухаемость бентонита в винах приводит к заметным потерям виноматериала. The effect of bentonite [4] during the stabilization of wine materials is similar to the action of organic cation exchangers, however, it is weaker due to the low ion-exchange ability to metal cations, which cause the formation of clouding of wines. The main disadvantage of this natural aluminosilicate sorbent is the very low exchange rate of cations, which does not allow it to be effectively used in the flow processing of wine materials in dynamics with high costs and speeds. In addition, a very significant swelling of bentonite in wines leads to a noticeable loss of wine material.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сорбирующе-фильтрующий материал для стабилизации виноматериалов кислый фосфат целлюлозы [5] В известном изобретении после предварительной механической фильтрации виноматериал пропускают через слой фосфата целлюлозы со скоростью 3-4 мл/мин, в результате чего из виноматериала удаляются избыточные количества ионов кальция и железа. После операции сорбции материал направляют на регенерацию для повторного использования. Основным недостатком материала является его низкая реальная динамическая обменная емкость по кальцию, составляющая 3,2-4,2 мг/г. Кроме того, из-за неудовлетворительной химической стойкости сорбента в виноматериал в процессе фильтрации могут попадать продукты деструкции фосфат-ионы. Существенным ограничением данного материала при промышленном применении в динамическом режиме сорбции является также то, что он не поддается гранулированию: материал используют в виде волокон, нитей, ваты. Кроме того, при использовании фосфата целлюлозы происходят большие потери виноматериала ввиду большого разбухания сорбента при контакте с вином, достигающего 3-4 раз. The closest in technical essence and the achieved result is sorbent-filtering material for stabilizing wine materials cellulose acid phosphate [5] In the known invention, after preliminary mechanical filtration, the wine material is passed through a layer of cellulose phosphate at a rate of 3-4 ml / min, as a result of which the material is removed excessive amounts of calcium and iron ions. After the sorption operation, the material is sent for regeneration for reuse. The main disadvantage of the material is its low real dynamic exchange capacity for calcium, comprising 3.2-4.2 mg / g. In addition, due to the poor chemical resistance of the sorbent, degradation products of phosphate ions can enter the wine material during the filtration process. A significant limitation of this material in industrial applications in the dynamic sorption mode is also that it cannot be granulated: the material is used in the form of fibers, threads, cotton wool. In addition, when using cellulose phosphate, large losses of wine material occur due to the large swelling of the sorbent in contact with wine, reaching 3-4 times.

Задачей изобретения является подбор такого материала для очистки виноматериалов, алкогольных напитков и виноградных соков, который позволил бы повысить их стабильность к металлическим помутнениям при длительном хранении. The objective of the invention is the selection of such material for the purification of wine materials, alcoholic beverages and grape juices, which would improve their stability to metallic opacities during long-term storage.

Достигается это использованием в качестве сорбционно-фильтрующего материала для очистки виноматериалов, алкогольных напитков и виноградных соков гранулированного гидратированного фосфата циркония в водородной, солевой или водородно-солевой ионообменной форме, с атомным отношением Р/Zr, равным 1,8-2,1, содержащего 3-20 моль Н2О на 1 атом циркония, причем гранулы имеют преимущественно сферическую форму и диаметр 01,-2,5 мм.This is achieved by using as a sorption-filtering material for the purification of wine materials, alcoholic beverages and grape juices granular hydrated zirconium phosphate in hydrogen, salt or hydrogen-salt ion exchange form, with an atomic ratio P / Zr equal to 1.8-2.1, containing 3-20 mol of H 2 O per 1 zirconium atom, the granules having a predominantly spherical shape and a diameter of 01, -2.5 mm.

Необходимо отметить, что ионообменный материал на основе фосфата циркония с атомным отношением Р/Zr 1,8-2,1, содержащий воду в количестве 0,8-2 моль на один атом Zr, известен для селективного выделения цезия, стронция и уранил-ионов из кислых растворов. It should be noted that zirconium phosphate-based ion-exchange material with an atomic ratio of P / Zr of 1.8-2.1, containing water in an amount of 0.8-2 mol per Zr atom, is known for the selective separation of cesium, strontium and uranyl ions from acidic solutions.

Однако известный материал обладает неудовлетворительной кинетикой обмена, обусловленной низким содержанием воды в составе материала. Кроме того, известный материал обладает низкой механической прочностью гранул на раздавливание. В результате этих недостатков известный материал не удается использовать для эффективной очистки виноматериалов в динамическом режима: при больших скоростях очищаемой среды через колонку рабочий фильтроцикл будет невысоким ввиду раннего появления проскока кальция в эффлюент и забивания колонки в результате разрушения гранул. However, the known material has poor kinetics of metabolism due to the low water content in the composition of the material. In addition, the known material has low mechanical crush strength of the granules. As a result of these shortcomings, the known material cannot be used for effective purification of wine materials in the dynamic mode: at high speeds of the medium being cleaned through the column, the working filter cycle will be low due to the early appearance of calcium leakage into the effluent and clogging of the column as a result of granule destruction.

Изобретательский уровень настоящего технического решения заключается в предложении материала, содержащего в своем составе значительно большее количество молей воды, обеспечивающее высокую пористость (25-50%), хорошие кинетические характеристики и высокие прочностные свойства. The inventive step of this technical solution is to propose a material containing a significantly larger number of moles of water, providing high porosity (25-50%), good kinetic characteristics and high strength properties.

В соответствии с изобретением рекомендуемый диапазон атомных отношений Р/Zr, равный 1,8-2,1, характеризует оптимальную концентрацию ионогенных фосфатных групп в сорбенте, при котором обеспечивается максимальная сорбционная способность материала к ионам металлов. Верхнее значение отношения Р/Zr ограничено химической природой фосфата циркония и технологическими возможностями его получения, нижнее значение заметным снижением обменной емкости по металлам. Интервал заявленных содержаний воды в фосфате циркония определяется кинетическими и прочностными свойствами ионообменного материала, являющимися важными при его использовании в динамическом режиме сорбции. При содержаниях воды ниже 3 моль на 1 моль циркония уменьшается пористость материала, что приводит к значительному ухудшению его кинетических характеристик. В результате этого при эксплуатации колонок, загруженных материалом, в режиме больших скоростей значительно снижается динамическая обменная емкость. Верхний предел содержаний воды в фосфате циркония обусловлен техническими трудностями получения ионообменного материала в виде механически прочных гранул. In accordance with the invention, the recommended range of atomic ratios P / Zr, equal to 1.8-2.1, characterizes the optimal concentration of ionogenic phosphate groups in the sorbent, which ensures maximum sorption ability of the material to metal ions. The upper value of the P / Zr ratio is limited by the chemical nature of zirconium phosphate and the technological capabilities of its production, the lower value by a noticeable decrease in the exchange capacity for metals. The range of declared water contents in zirconium phosphate is determined by the kinetic and strength properties of the ion-exchange material, which are important when it is used in the dynamic sorption mode. At water contents below 3 mol per 1 mol of zirconium, the porosity of the material decreases, which leads to a significant deterioration in its kinetic characteristics. As a result of this, when operating columns loaded with material in high-speed mode, the dynamic exchange capacity is significantly reduced. The upper limit of the water content in zirconium phosphate is due to technical difficulties in obtaining ion-exchange material in the form of mechanically strong granules.

Для обеспечения оптимальной гидродинамики процесса в сорбционной колонне рекомендуется использовать фосфат циркония в виде гранул сферической формы, имеющих диаметр 0,1-2,5 мм. Верхнее значение размера гранул ограничено технологическими возможностями синтеза материала с удовлетворительными прочностными свойствами, нижнее значение техническими неудобствами, связанными с эксплуатацией такого мелкозернистого материала в колоночном режиме (засорение дренажей, возрастание перепада давлений). To ensure optimal hydrodynamics of the process in a sorption column, it is recommended to use zirconium phosphate in the form of spherical granules having a diameter of 0.1-2.5 mm. The upper value of the granule size is limited by the technological capabilities of the synthesis of the material with satisfactory strength properties, the lower value is the technical inconvenience associated with the operation of such a fine-grained material in the column mode (clogged drainage, increase in pressure drop).

Предлагаемый материал можно использовать в водородной форме. При этом диапазон значений рН, при котором можно его использовать, находится в интервале от 3,0 для столовых до 4,4 для десертных виноматериалов. При применении фосфата циркония в Н+-форме наблюдается незначительное повышение кислотности виноматериала за счет освобождения ионов водорода из сорбента в результате поглощения катионов из фильтруемого виноматериала. При этом в реальных условиях, как показывают наши опыты, снижение рН среды не превосходит значения 0,1-0,3 в зависимости от пропущенного объема, типа обрабатываемого виноматериала и его химического состава. Особенно благоприятным этот процесс является для виноматериалов с плоским вкусом, имеющих высокие значения рН более 3,6.The proposed material can be used in hydrogen form. Moreover, the range of pH values at which it can be used is in the range from 3.0 for tablespoons to 4.4 for dessert wine materials. When using zirconium phosphate in the H + form, a slight increase in the acidity of the wine material is observed due to the release of hydrogen ions from the sorbent as a result of the absorption of cations from the filtered wine material. Moreover, in real conditions, as our experiments show, a decrease in the pH of the medium does not exceed 0.1-0.3, depending on the missed volume, the type of wine material being processed and its chemical composition. This process is especially favorable for wine materials with a flat taste having high pH values of more than 3.6.

В случае высококислотных виноматериалов, например шампанских, для которых снижение рН нежелательно, рекомендуется использовать фосфат циркония в солевой, частично нейтральной, форме. В этом случае фосфат циркония перед использованием переводят предварительно известным способом из Н+-формы, например, в Na+ или К+-форму. Предпочтительнее переводить материал в натриевую форму, поскольку содержание Na в виноматериалах (обычно 40 100 мг/дм3) значительно ниже, чем калия примерно в 10-20 раз. Кроме того, при повышенных концентрациях калия в виноматериалах появляется опасность образования кристаллических помутнений на основе битартрата калия. При переводе фосфата циркония в натриевую форму количество металла в твердой фазе можно варьировать, принимая во внимание химический состав, значение рН и объем виноматериала, подлежащего сорбционной обработке. Верхний предел содержания натрия в сорбенте ограничен возможностью его попадания в эффлюент в заметных количествах (в результате вытеснения ионов натрия из твердой фазы поглощаемыми ионами, например, кальция или магния), что отрицательно сказывается на органолептических показателях виноматериала; нижний же предел незначительным влиянием вводимого в сорбент натрия на эффект снижения значения рН в обрабатываемом виноматериале.In the case of highly acidic wine materials, such as champagne, for which a decrease in pH is undesirable, it is recommended to use zirconium phosphate in a salt, partially neutral form. In this case, zirconium phosphate is transferred before use in a previously known manner from the H + form, for example, to the Na + or K + form. It is preferable to convert the material into sodium form, since the Na content in wine materials (usually 40 to 100 mg / dm 3 ) is significantly lower than potassium by about 10-20 times. In addition, with increased concentrations of potassium in wine materials, there is a danger of the formation of crystalline opacities based on potassium bitartrate. When converting zirconium phosphate to the sodium form, the amount of metal in the solid phase can be varied, taking into account the chemical composition, pH, and volume of wine material to be sorbed. The upper limit of the sodium content in the sorbent is limited by the possibility of it entering the effluent in appreciable quantities (as a result of displacement of sodium ions from the solid phase by absorbed ions, for example, calcium or magnesium), which negatively affects the organoleptic characteristics of the wine material; the lower limit is the insignificant effect of sodium introduced into the sorbent on the effect of lowering the pH value in the processed wine material.

Материал можно использовать в смешанной солевой форме. Такой способ деметаллизации виноматериалов рекомендуется при повышенных содержаниях в них кальция и пониженных концентрациях магния и натрия. В этом случае фосфат циркония предпочтительнее использовать в натриево-магниевой форме, поскольку выделяемый в виноматериал при сорбционной обработке магний (в противовес кальцию) не образует помутнений. Следует отметить, что при переводе фосфата циркония в натрий-магниевую форму суммарное количество названных металлов в твердой фазе варьируется в зависимости от соотношения концентраций кальция и магния, значения рН и макроэлементного состава исходного виноматериала. The material can be used in mixed salt form. This method of demetallization of wine materials is recommended for high concentrations of calcium and low concentrations of magnesium and sodium. In this case, it is preferable to use zirconium phosphate in the sodium-magnesium form, since magnesium (as opposed to calcium) released into the wine material during sorption processing does not form turbidity. It should be noted that when converting zirconium phosphate to the sodium-magnesium form, the total amount of these metals in the solid phase varies depending on the ratio of calcium and magnesium concentrations, pH, and macroelement composition of the initial wine material.

Предлагаемый сорбционно-фильтрующий материал рекомендуется получать с использованием золь-гель технологии. The proposed sorption-filtering material is recommended to be obtained using sol-gel technology.

Пример получения материала в Н+-форме. Материал можно получить, например, следующим образом. Раствор хлорида циркония с исходной концентрацией 1,0 моль/дм3 заливали в катодное пространство двухкамерного электролизера, отделенное от анодного органической анионооб- менной мембраной МА-40. В анодное пространство подавали 0,2 моль/дм3 раствора соляной кислоты. В качестве материалов электродов применяли: для катода платину и для анода графит. Электролиз проводили при мембранной плотности тока 360 А/м2 в течение 6 ч до достижения в католите атомного отношения хлора к цирконию, равного 0,64. Синтезированный золь с помощью стеклянного капилляра с внутренним диаметром 0,16 мм капельно диспергировали в концентрированный рствор аммиака, получая после отмывки деионизованной водой сферогели гидроксида циркония, которые обрабатывали 1 моль/дм3 раствором ортофосфорной кислоты в течение 20 ч при периодическом перемешивании (объемное соотношение твердое жидкое 1 4). Гранулы промывали водой от избытка фосфатов и сушили на воздухе до относительной влажности 30,2% оцениваемой по потере массы при прокаливании навески образца при 1000оС. Получали прочные белые стеклообразные гранулы сферической формы диаметром 0,40-1,0 мм состава Zr(HPO4)2,01 ˙ 6,8 H2O (иначе Р/Zr 2,01, Н2О/Zr 7,8) с удельным объемом пор 0,25 г/см3 и с механической прочностью на раздавливание 13 МПа.An example of obtaining material in the H + form. The material can be obtained, for example, as follows. A solution of zirconium chloride with an initial concentration of 1.0 mol / dm 3 was poured into the cathode space of a two-chamber electrolyzer separated from the anode organic anion-exchange membrane MA-40. 0.2 mol / dm 3 hydrochloric acid solution was fed into the anode space. The following materials were used as electrode materials: platinum for the cathode and graphite for the anode. Electrolysis was carried out at a membrane current density of 360 A / m 2 for 6 h until the atomic ratio of chlorine to zirconium in catholyte reached 0.64. The synthesized sol was dispersed dropwise into a concentrated ammonia solution using a glass capillary with an inner diameter of 0.16 mm, and after washing with deionized water, spherogels of zirconium hydroxide were treated, which were treated with 1 mol / dm 3 phosphoric acid solution for 20 h with periodic stirring (solid volume ratio) liquid 1 4). Pellets were washed by excess water phosphates and dried in air to a relative humidity of 30.2% estimated by weight loss on ignition at 1000 sample sample C. Obtained white glassy solid granules are of spherical form with diameter 0,40-1,0 mm composition Zr (HPO 4 ) 2.01 ˙ 6.8 H 2 O (aka P / Zr 2.01, H 2 O / Zr 7.8) with a specific pore volume of 0.25 g / cm 3 and with a mechanical crushing strength of 13 MPa.

П р и м е р ы 1,2. Оценка эффективности синтезированного, как описано выше, материала была проведена в динамических условиях на виноградном соке, полученном из виноградного сорта Ркацители урожая 1990 г. Виноградный сок имел следующие кондиции: содержание сахаров 14% концентрация титруемых кислот 7,8 г/дм3, концентрация кальция 126 мг/дм3, железа 17,3 мг/дм3. В две стеклянные колонки с внутренним диаметром 7,9 мм загружали по 5,0 г гранулированного фосфата циркония (Н+-форма) и фосфата целлюлозы (для сравнения) и с постоянной скоростью 100 мл/ч пропускали 1,0 дм3 виноградного сока, отбирая на анализ фракции эффлюента через каждый час.PRI me R s 1.2. Evaluation of the effectiveness of the material synthesized as described above was carried out under dynamic conditions on grape juice obtained from the 1990 Rkatsiteli grape variety. Grape juice had the following conditions: sugar content 14%, the concentration of titratable acids was 7.8 g / dm 3 , and the concentration of calcium 126 mg / dm 3 , iron 17.3 mg / dm 3 . In two glass columns with an inner diameter of 7.9 mm, 5.0 g of granular zirconium phosphate (H + form) and cellulose phosphate (for comparison) were loaded and 1.0 dm 3 of grape juice was passed at a constant speed of 100 ml / h, selecting for analysis of the effluent fraction every hour.

Содержание кальция и железа в эффлюенте определяли атомно-абсорбционным методом. По результатам анализа фракций рассчитывали усредненное значение конечной (после колонки) концентрации металла в очищенном соке и динамическую обменную емкость материала. Затем фракции объединяли и обработанный сок после каждой колонки отправляли на испытания холодом для оценки стабильности. Испытания холодом проводились при температуре -2 +3оС в течение 3 сут в соответствии с "Методикой испытаний виноматериалов и вин на склонность к помутнениям", утвержденной Главвино Минпищепром СССР 17.11.67.The content of calcium and iron in the effluent was determined by atomic absorption method. Based on the results of the analysis of fractions, the average value of the final (after the column) metal concentration in the purified juice and the dynamic exchange capacity of the material were calculated. Then the fractions were combined and the processed juice after each column was sent for cold tests to assess stability. Cold tests were carried out at a temperature of -2 +3 о С for 3 days in accordance with the "Methodology for testing wine materials and wines for a tendency to cloudiness", approved by Glavvino Ministry of Food Industry of the USSR 11/17/67.

Результаты опытов приведены в табл.1; состав материала в табл.2. The results of the experiments are given in table 1; the composition of the material in table.2.

Из представленных данных очевидно следует, что предлагаемый материал более эффективен, чем известный. Полученный виноградный сок устойчив к металлическим помутнениям вследствие повышенной сорбционной способности ионообменника к кальцию и железу (примерно в два раза). В процессе сорбционной обработки виноградного сока фосфатом циркония наблюдается снижение значения рН (в нашем случае с 3,3 в исходном до 3,12) и увеличение титруемой кислотности, которая, однако, изменяется в пределах, регламентируемых ОСТ 18-142-73 "Виноматериалы виноградные обработанные". Тестовые испытания показали, что такая обработка не оказывает никакого влияния на прозрачность, цвет и букет как этого виноградного сока, так и всех других виноматериалов, приведенных в последующих примерах. Колориметрические анализы эффлюента подтвердили высокую химическую стойкость фосфата циркония: во всех обработанных виноматериалах не отмечалось повышение концентрации фосфора (фосфоромолибдатный метод), а концентрация циркония была ниже предела обнаружения, равного 10 мкг/л (определение с арсеназо-3). From the data presented it obviously follows that the proposed material is more effective than the known. The resulting grape juice is resistant to metallic clouding due to the increased sorption ability of the ion exchanger to calcium and iron (about two times). During sorption processing of grape juice with zirconium phosphate, a decrease in pH (in our case, from 3.3 in the initial to 3.12) and an increase in titratable acidity are observed, which, however, varies within the limits regulated by OST 18-142-73 "Grape wine materials processed. " Test tests showed that such processing does not have any effect on the transparency, color and bouquet of both this grape juice and all other wine materials given in the following examples. Colorimetric analyzes of the effluent confirmed the high chemical resistance of zirconium phosphate: in all processed wine materials there was no increase in phosphorus concentration (phosphoromolybdate method), and the zirconium concentration was below the detection limit of 10 μg / L (determination with arsenazo-3).

П р и м е р 3-11. С целью оптимизации состава материала было синтезировано 9 образцов фосфата циркония по методике согласно примеру 1. При этом образцы 3, 4, 6, 9, 10, 11 отличались от образца 1 только степенью обезвоживания, а образцы 6, 7 и 8 объемным соотношением твердой фазы к жидкой (Т:Ж) при фосфатировании гель-сфер гидроксида циркония. Образец 5 химически модифицировали фосфатами при Т:Ж 1:6, образец 7 при Т:Ж 1:2,5, а образец 8 при Т: Ж 1:2,0, за счет чего изменялась концентрация фосфатных групп (молярное отношение Р/Zr) в сорбенте. PRI me R 3-11. In order to optimize the composition of the material, 9 samples of zirconium phosphate were synthesized according to the procedure according to example 1. Moreover, samples 3, 4, 6, 9, 10, 11 differed from sample 1 only in the degree of dehydration, and samples 6, 7 and 8 in volumetric ratio of the solid phase to liquid (T: G) when phosphating the gel spheres of zirconium hydroxide. Sample 5 was chemically modified with phosphates at T: W 1: 6, sample 7 at T: W 1: 2.5, and sample 8 at T: W 1: 2.0, due to which the concentration of phosphate groups changed (molar ratio P / Zr) in the sorbent.

Образцы опробовались в динамических условиях (подобно примерам 1-2) для определения обменной емкости по кальцию на столовом виноматериале для вина "Рислинг-Тамани" урожая 1989 г. Через колонку с сорбентом в количестве 5 см3 было пропущено 0,75 дм3 вина со скоростью 20 колоночных объемов в час.Samples were tested in dynamic conditions (similar to examples 1-2) to determine the exchange capacity for calcium on table wine material for Riesling-Tamani wine of the 1989 vintage. 0.75 dm 3 of wine was passed through a column with a sorbent in an amount of 5 cm 3 20 column volumes per hour.

Из данных табл.2 следует, что с точки зрения сорбционной способности наиболее эффективным является сорбент, имеющий молярное отношение Р/Zr 1,8-2,1 и Н2О/Zr 3-20.From the data of table 2 it follows that from the point of view of sorption ability, the most effective is a sorbent having a molar ratio P / Zr of 1.8-2.1 and H 2 O / Zr 3-20.

П р и м е р 12. Использование фосфата циркония в натриевой форме для обработки коньяка. PRI me R 12. The use of zirconium phosphate in sodium form for the processing of cognac.

Получали образец материала с химическим составом, как в примере 6, но с размером сферических гранул 2,0-2,5 мм, для чего диспергирование золя в аммиак проводили через капилляр большего размера 0,8 мм. При переводе в солевую форму 10 г сорбента загружали в колонку с внутренним диаметром 10 мм, пропускали 100 мл 0,1 моль/дм3 раствора хлорида натрия и промывали дистиллированной водой от электролита.Received a sample of material with a chemical composition, as in example 6, but with a spherical granule size of 2.0-2.5 mm, for which the dispersion of the sol into ammonia was carried out through a larger capillary of 0.8 mm. When transferring to the salt form, 10 g of the sorbent was loaded into a column with an inner diameter of 10 mm, 100 ml of a 0.1 mol / dm 3 sodium chloride solution was passed and washed with distilled water from the electrolyte.

Материал применяли для очистки коньяка ординарного ("три звездочки") от кальция в динамических условиях, как в примере 1. Коньяк был приготовлен из коньячных спиртов трехлетней выдержки с кондициями: объемная доля этилового спирта 40% содержание сахара 1,5% концентрация кальция 42 мг/дм3. После очистки средняя концентрация кальция в коньяке составляла 5,8 мг/дм3. Испытания холодом подтвердили, что в пробе коньяка, прошедшего сорбционную обработку, кристаллических помутнений тартрата кальция обнаружено не было.The material was used to clean ordinary cognac ("three stars") from calcium under dynamic conditions, as in example 1. Cognac was prepared from three-year-old cognac spirits with conditioning: volume fraction of ethyl alcohol 40% sugar content 1.5% calcium concentration 42 mg / dm 3 . After purification, the average concentration of calcium in cognac was 5.8 mg / dm 3 . Cold tests confirmed that no crystalline turbidity of calcium tartrate was found in the cognac sample that underwent sorption treatment.

П р и м е р 13. Использование фосфата циркония в смешанной водород-солевой форме для обработки виноматериала. Получали образец сорбента по химическому составу как в примере 4, но с размером сферических гранул 0,1-0,2 мм, для чего диспергирование золя в аммиак проводили через капилляр с внутренним диаметром 0,2 мм. Перевод в Н+-Na+-Mg2+ форму осуществляли в статических условиях путем контактирования 10 мл сорбента со 100 мл раствора, содержащего 1,25 г/дм3 хлорида магния и 0,19 г/дм3 хлорида натрия, при перемешивании. По истечении двухчасовой выдержки раствор нейтрализовали путем постепенного введения 0,01 моль/дм3 раствора гидроксида натрия до значения рН, равного 3,54. Сорбент отделяли от маточного раствора, промывали водой и сушили на воздухе до определенной влажности. В конечном итоге получали сферогранулированный материал состава ZrNa0,04Mg0,31 H1,65(PO4)2,01 ˙ 2H2O.PRI me R 13. The use of zirconium phosphate in mixed hydrogen-salt form for the processing of wine material. A sorbent sample was obtained by chemical composition as in example 4, but with a spherical granule size of 0.1-0.2 mm, for which the dispersion of the sol into ammonia was carried out through a capillary with an inner diameter of 0.2 mm. Translation into the H + -Na + -Mg 2+ form was carried out under static conditions by contacting 10 ml of the sorbent with 100 ml of a solution containing 1.25 g / dm 3 of magnesium chloride and 0.19 g / dm 3 of sodium chloride, with stirring. After two hours, the solution was neutralized by the gradual introduction of 0.01 mol / dm 3 sodium hydroxide solution to a pH value of 3.54. The sorbent was separated from the mother liquor, washed with water and dried in air to a certain humidity. Ultimately, a spherical granular material of the composition ZrNa 0.04 Mg 0.31 H 1.65 (PO 4 ) 2.01 ˙ 2H 2 O.

Через 50 мл сорбента в солевой форме со скоростью 30 колоночных объемов в час пропускали 1,0 дм3 виноматериала для вина "Каберне Тамани" урожая 1990 г.1.0 dm 3 of wine material for Cabernet Tamani wine, harvest 1990, was passed through 50 ml of the sorbent in salt form at a speed of 30 column volumes per hour.

Результаты испытаний приведены в табл.3. The test results are shown in table.3.

Из данных табл.5 следует, что применение предлагаемого материала не только стабилизирует виноматериал за счет удаления избыточных содержаний кальция, железа и калия, но также способствует его более глубокой очистке от микропримесей тяжелых металлов (медь, хром, кобальт). Помимо деметаллизации виноматериала, как видно из данных таблицы, материал позволяет эффективно извлекать также и радионуклид цезия-137, имеющий период полураспада 30 лет. Оценку эффективности дезактивации виноматериала проводили путем измерения гамма-активности озоленного остатка пробы до и после колонки на низкофоновом германиево-литиевом детекторе. Как было установлено, небольшое увеличение в эффлюенте концентраций натрия и магния не отражается на качестве и органолептических показателях виноматериала. From the data of Table 5 it follows that the use of the proposed material not only stabilizes the wine material by removing excess calcium, iron and potassium, but also contributes to its deeper purification from trace elements of heavy metals (copper, chromium, cobalt). In addition to the demetallization of wine material, as can be seen from the table, the material also allows efficient extraction of cesium-137 radionuclide, which has a half-life of 30 years. Assessment of the effectiveness of the deactivation of wine material was carried out by measuring the gamma activity of the ashed sample residue before and after the column on a low-background germanium-lithium detector. It was found that a slight increase in the effluent concentrations of sodium and magnesium does not affect the quality and organoleptic characteristics of the wine material.

Таким образом, предлагаемый сорбционно-фильтрующий материал для очистки виноматериалов позволяет с высокой эффективностью использовать его в технологии виноделия для стабилизации вин, соков, коньяков против кристаллических (обусловленных избыточными содержаниями кальция и калия) и металлических (обусловленных избытком железа и меди) помутнений. Материал может быть полезен при очистке от тяжелых металлов и радиотоксичных нуклидов не только виноградных соков и алкогольных напитков, но также и безалкогольных напитков, спиртов. Thus, the proposed sorption-filtering material for the purification of wine materials allows it to be used with high efficiency in winemaking technology to stabilize wines, juices, cognacs against crystalline (due to excess calcium and potassium) and metallic (due to excess iron and copper) turbidity. The material can be useful when cleaning from heavy metals and radiotoxic nuclides, not only grape juices and alcoholic drinks, but also soft drinks, alcohols.

Claims (2)

1. СОРБЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВИНОМАТЕРИАЛОВ, АЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКОВ И ВИНОГРАДНЫХ СОКОВ, содержащий фосфорнокислые группы, отличающийся тем, что он представляет собой гранулированный гидратированный фосфат циркония в водородной, солевой или водородно-солевой ионообменной форме с атомным отношением P/Zr 1,8 2,1, содержащий 3 20 моль Н2О на 1 атом циркония.1. SORPTION-FILTERING MATERIAL FOR PURIFICATION OF WINE MATERIALS, ALCOHOLIC BEVERAGES AND GRAPE JUICES, containing phosphoric acid groups, characterized in that it is a granular hydrated zirconium phosphate in the hydrogen, saline or hydrogen-ion-exchanged P-ionic form with the ion-hydrogen exchange of 1.8 P 2.1, containing 3 to 20 mol of H 2 O per 1 zirconium atom. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он имеет сферическую форму гранул с диаметром гранулы 0,1 2,5 мм. 2. The material according to p. 1, characterized in that it has a spherical shape of the granules with a granule diameter of 0.1 to 2.5 mm
SU5041526 1992-03-25 1992-03-25 Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices RU2034646C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5041526 RU2034646C1 (en) 1992-03-25 1992-03-25 Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5041526 RU2034646C1 (en) 1992-03-25 1992-03-25 Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2034646C1 true RU2034646C1 (en) 1995-05-10

Family

ID=21603874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5041526 RU2034646C1 (en) 1992-03-25 1992-03-25 Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034646C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3100G2 (en) * 2006-01-06 2007-03-31 Национальный Институт Виноградарства И Винификации Process for alcoholic beverage demetalation
RU2531233C1 (en) * 2013-08-15 2014-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Технофильтр" Method of sorption purification of alcohol-containing drinks

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Кац В.М., Ланкау Е.П., Ротенберг С.А. Методы стабилизации вин. - М.: ЦИНТИпищепром, 1967. *
2. Авторское свидетельство СССР N 322365, кл. C 12H 1/00, 1971. *
3. ЕПВ (ЕР) N 231897, C 01B 33/157, 1987. *
4. Зинченко В.М., Мехузиа Н.Н. Стабилизация виноградных вин. М.: Агропромиздат, 1987. *
5. Авторское свидетельство СССР N 279550, кл. C 12C 1/08, 1970. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3100G2 (en) * 2006-01-06 2007-03-31 Национальный Институт Виноградарства И Винификации Process for alcoholic beverage demetalation
RU2531233C1 (en) * 2013-08-15 2014-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Технофильтр" Method of sorption purification of alcohol-containing drinks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4775541A (en) Ion exchange method of treating liquid fermentation products to reduce the content of coloring matter therein
US3940498A (en) Chill-proofing with synthetic magnesium silicates
US6001406A (en) Method for stabilizing a beverage containing haze causing substances
US8512475B2 (en) Liquid sugar from raw granulated cane sugar purifying process
EP0124685A2 (en) Treating beer to prevent chill haze and metal contamination
CA2480037A1 (en) Removing agent for heavy metal in water
JP2017051194A (en) Stabilization of liquid food and beverages
RU2034646C1 (en) Sorption and filtrating material for purifying half-finished wine product, alcohol drinks and grape juices
CA1227691A (en) Precoat filter and method for neutralizing sugar syrups
Horáček et al. Purification of waste waters containing low concentrations of heavy metals
US4540715A (en) Surfactant and alkali metal citrate composition for recharging a water softener
US5310568A (en) Active charcoal packets for purification of impure aqueous media
JPS6260942B2 (en)
US5106638A (en) Process for decolorizing and demineralizing fruit juice and must
CN1305559C (en) Super large pore ball shaped cellulose fixed tannin adsorbent and its preparation method and application
US2754212A (en) Method of stabilizing wines
US11364454B2 (en) Filter media for the removal of particles, ions, and biological materials, and decolorization in a sugar purification process, and use thereof
US2105701A (en) Process for purification of beverages
EP2040562B1 (en) Process for separating proteins from liquid media using thermally modified clay materials
JPS5963200A (en) Selective removal of extractable sulfonic acid resin using acrylic anion exchange resin
EP0625927B1 (en) Adsorbent material and the use thereof for the clarification of aqueous liquids
RU2046630C1 (en) Method and apparatus for sorption cleaning of wine materials
Saunders Demineralised water for pharmaceutical purposes
JP3465291B2 (en) Method for producing water for beverage and food production
RU2160777C1 (en) Bear clarification method

Legal Events

Date Code Title Description
REG Reference to a code of a succession state

Ref country code: RU

Ref legal event code: MM4A

Ref document number: 2034646

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: C1

Effective date: 20020326