Виннокислая известь (ВКИ), виннокислый кальций, тартрата тетрагидрат кальция, СаС4Н406-4Н20, основное виннокислотное сырье для получения винной кислоты. Молекулярная масса 260,2. В чистом виде виннокислая известь — белое кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде, хорошо растворимое в минеральных кислотах. В абсолютно сухой, химически чистой ВКИ может содержаться 57,7% винной кислоты. Технически виннокислая известь бывает в форме кристаллов (при выпадении из чистых растворов) или аморфного порошка (при извлечении из загрязненных растворов). При сильном нагреве разлагается, в остатке после прокаливания остается мел; легко разрушается некоторыми микроорганизмами. Виннокислая известь должна отвечать следующим требованиям: быть сухой (содержание влаги не более 3%), легко рассыпающейся, без следов плесени и запаха гнили, обладать нейтральной реакцией. Качественные показатели ВКИ 1-го сорта: содержание винной кислоты не менее 50%, нерастворимых примесей не более 8%, коэффициент загрязнения не более 2; 2-го сорта— соответственно 42, 15, 3. Виннокислую известь получают в основном из выжимок виноградных, дрожжевых осадков, барды коньячной в потоке или отстойным методом. В выжимках и дрожжевых осадках винная кислота находится в виде кислого виннокислого калия и виннокислого кальция, в коньячной барде — в основном в виде кислого виннокислого калия. Для извлечения винной кислоты ее переводят в раствор в свободном состоянии или в виде хорошо растворимой соли обработкой серной или соляной кислотами или же кальцинированной содой:
СаС4Н406 + H2S04 = Н2С4Н406 + CaS04
Получение ВКИ из виноградных выжимок кислотным методом.
Выжимку экстрагируют в потоке умягченной горячей водой, подкисленной серной кислотой из расчета 0,8—1 кг на 1 кг содержащейся винной кислоты. В диффузионном соке при этом остаются непрореагировавшие соли винной кислоты; при нейтрализации они могут дать средний виннокислый калий, который остается в растворе над осадком виннокислой извести и теряется при сливе жидкости, уменьшая выход виннокислой извести на 35— 40%:
2КНС4Н406 + Са(ОН)2 = СаС4Н406 + К2С4Н406 + 2Н20, 2КНС4Н406 + CaCO2 = СаС4Н406 + К2С4Н4Об + Н2О + СO2.
Поэтому в горячий чистый диффузионный сок предварительно вносят хлористый кальций в твердом виде или в виде 20%-го раствора в количестве 2—3 кг на 100 дал сока. Протекает след. реакция:
2КНС4Н406 + СаС12 — СаС4Н406 + Н2С406 + 2KC1.
После добавления хлористого кальция в нейтрализуемый раствор при температуре не ниже 50°С быстро добавляют известковое молоко или сухой молотый мел, постоянно перемешивая, не допуская их избытка. Образуется осадок ВКИ:
Н2С4Н406 4- Са(ОН)2 = = 4СаС4Н406 + 2Н20;
Н2С4Н406 + СаС03 = СаС4Н4Об + Н20 + СO2.
Известковое молоко свежего гашения готовят при концентрации сухой извести 8%; к кускам негашеной извести в отдельный резервуар с мешалкой добавляют воду из расчета 12 кг воды на 1кг извести. Нейтрализацию проводят до слабокислой реакции (рН = 5,5), конец которой определяют рН-метром с помощью универсальной индикаторной бумаги или индикатора бромкрезоловый зеленый (синий). Полученный осадок виннокислой извести промывают холодной водой и отделяют путем центрифугирования в центрифугах отстойного типа, собирают и сушат (см. Сушка вторичных продуктов виноделия). При щелочном методе выжимку экстрагируют горячей водой с добавлением кальцинированной соды, поддерживая слабощелочную реакцию раствора (рН = 7,5). В результате образуются легко растворимые винносегнетовая и кислая натриевая соли (калий-натрий виннокислый):
2КНС4Н406 + Na2C03 = 2KNaC4H406 + C02 + Н20; Н2С4Н406 + Na2C03 = Na2C4H406 + C02 + Н20.
Сода растворяет в первую очередь кислый виннокислый калий, затем очень медленно реагирует с виннокислым кальцием. Полностью извлечь виннокислые соединения щелочным методом из выжимок не всегда удается. Опасным является также быстрое плесневение раствора, которое приводит к снижению выхода винной кислоты. Поэтому для осаждения ВКИ полученный виннокислый раствор быстро обрабатывают хлористым кальцием, которого задается в 2 раза больше по массе, чем соды:
KNaC4H406 + СаС12 = 4-СаС4Н406 + KC1 + NaCl; Na2C4H406 + СаС12 = ФСаС4Н406 + 2NaCl.
Образующийся осадок ВКИ отделяют, собирают и сушат, как и при кислотном методе. При отстойном методе нейтрализацию проводят, как при поточном методе. Суспензия виннокислой извести отстаивается в течение 4—5 ч. Отстоявшуюся жидкость декантируют, а на осадок виннокислой извести заливают новую порцию диффузионного сока. Осадок после 2—3 нейтрализации хорошо промывают водой и направляют на сушку, а сахаросодержашую жидкость после декантации и осадка направляют на брожение и отгонку спирта.
Получение ВКИ из дрожжевых осадков. При кислотном методе горячая дрожжевая барда заливается в реакторы на одну треть их объема и обрабатывается (при температуре 65°—70°С) кислотой в количестве около 3% по массе барды или 6—9% по массе отжатых дрожжей до рН 2,0—2,5. Затем обработанную барду разбавляют горячей водой и фильтруют на рамных или автоматических фильтр-прессах ФПАКМ-25 или отстаивают в течение 8—12 ч. Чистый виннокислотный раствор направляют в реактор-нейтрализатор для получения ВКИ. Нейтрализацию проводят при температуре не ниже 45°—50°С известковым молоком 10%-ной концентрации или мелом до слабокислой реакции (рН 5,5). При щелочном методе горячую барду обрабатывают раствором кальцинированной соды при температуре не ниже 75°С и постоянном перемешивании до слабощелочной реакции (рН 7—7,5). Раствор доливают водой доверху и размешивают до однородной консистенции. После отстаивания или фильтрации чистый виннокислотный раствор нейтрализуется хлористым кальцием, которого задают в сухом виде или в виде 20%-ного раствора в 2 раза больше по массе, чем соды. Полученная обоими методами суспензия ВКИ обезвоживается в центрифугах, после промывки высушивается при температуре не выше 90°С и затаривается в мешки.
Получение ВКИ из коньячной барды производят кислотным, щелочным (содовым) или ионообменным методами. При кислотном методе горячую барду обрабатывают серной кислотой (0,8 кг на 1 кг винной кислоты, содержащейся в барде), затем фильтруют или отстаивают 4—6 ч. В чистый раствор задают хлористый кальций из расчета 0,5 кг сухого вещества на 100 дал барды, затем доливают 6%-е известковое молоко при непрерывном перемешивании до слабокислой реакции по лакмусу. Температуpa нейтрализации должна поддерживаться не ниже 45°—50°С. Полученную суспензию отстаивают 4—6 ч. Отстоявшуюся жидкость декантируют, а на осадок ВКИ заливают новую порцию профильтрованной коньячной барды и вновь нейтрализуют. Эту операцию проводят 2—3 раза. Осадок ВКИ центрифугируют, промывают холодной водой и направляют на сушку. При содовом методе коньячную барду обрабатывают 20%-ным раствором кальцинированной соды до нейтральной или слабокислой реакции в течение 1,5—2 ч. Для нейтрализации в осветлившийся раствор задают около 2 кг твердого или 4 кг 20%-го хлористого кальция на 1 кг израсходованной соды. Конец реакции определяют с помощью щавелевокислого аммония и уксусной кислоты. Отстаивание, отделение и промывку ВКИ проводят, как при кислотном методе.
Ионообменный метод получения ВКИ основан на применении синтетических ионообменных смол, способных обменивать свои подвижные ионы на ионы из раствора. Метод особенно эффективен при извлечении винной кислоты из растворов с малой ее концентрацией. Основной стадии процесса: адсорбция винной кислоты анионитом; вытеснение ее из смолы реагентом в виде концентрированного раствора (десорбция); осаждение кальциевой соли (ВКИ).
Известны 2 способа получения ВКИ с помощью ионообменных смол:
1) извлечение винной кислоты анионитом в гидроксильной форме с предварительным катионированием;
2) извлечение винной кислоты анионитом в хлоридной форме. Первый способ за счет вытеснения кислот из их солей с помощью катионита дает возможность более полно использовать обменную емкость смолы. Однако применение кислоты и щелочи для регенерации анионита усложняет практическ. выполнение процесса, а также его аппаратурное оформление. Значительно проще второй способ, который осуществляется в след. порядке: раствор, содержащий винную кислоту (коньячная барда, диффузионный сок и т.п.), осветляют, фильтруют и направляют на ионообменные фильтры, заполненные анионитом в С1-форме и соединенные последовательно в батарею. При насыщении ионами винной кислоты 1-го фильтра, по ходу прохождения раствора, он отключается на десорбцию, а свежий раствор подают Во 2-й и 3-й фильтры. Анионит в 1-м фильтре промывают холодной водой для удаления загрязнений, затем регенерируют 25%-ным раствором поваренной соли. В результате десорбции получают элюат. После полной регенерации и промывки фильтр включают в работу. Элюат подогревают до 60°С и раствором хлористого кальция производят осаждение виннокислой извести. Полученные при регенерации слабые растворы винной кислоты с поваренной солью используют при приготовлении растворов для регенерации. Последовательное включение в работу и отключение ионообменных фильтров дает возможность батарее работать непрерывно. Ионообменный метод получения виннокислой извести позволяет извлечь более 85% винной кислоты, т.е. в 2—2,5 раза больше, чем при прямом осаждении.
Литература: Разуваев Н.И. Комплексная переработка вторичных продуктов виноделия. — Москва, 1975; Аношин И. М., Мержаниан А. А. Физические процессы виноделия. — М., 1996; Грушевский Е.Н. и др. Оценка способов получения виннокислой извести из вторичных продуктов виноделия. — Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, 1983, № 2. К. А. Ковалевский, Херсон
