Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИННОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ВИННОКИСЛОЙ ИЗВЕСТИ

Изобретение относится к области получения пищевых кислот, а именно к технологии получения винной кислоты.

Виннокислая известь (ВКИ) представляет собой плохо растворимую в воде кальциевую соль винной кислоты с загрязнениями в виде соединений железа, алюминия, меди, мышьяка и свинца, красящих веществ и нерастворимых механических примесей.

Известен способ получения винной кислоты из виннокислой извести, предусматривающий ее взаимодействие при нагревании с кальцинированной содой в водном растворе до щелочной реакции среды, последующее отделение образовавшегося карбоната кальция фильтрованием, а также сорбцию катионов металлов посредством сильнокислотного катионита в водородной форме, выпаривание очищенного раствора и кристаллизацию, необесцвеченный раствор виннокислого натрия перед подачей на сорбцию обрабатывают необесцвеченным раствором винной кислоты собственного производства до рН<7, после чего полученный раствор сразу дегазируют и после сорбции катионов металлов из раствора виннокислого натрия полученный раствор винной кислоты подвергают обесцвечиванию активированным углем (Патент №2087461, опубл. 20.08.1997).

Недостатком данного способа является технологическая сложность исполнения, а также его высокая себестоимость за счет использования ионообменной колонки.

Прототипом изобретения является способ получения винной кислоты, включающий осаждение виннокислых растворимых соединений солями кальция с образованием виннокислой извести, отделение и промывку осадка, его расщепление серной кислотой, затем фильтрование с образованием раствора неочищенной винной кислоты и осадка, промывание осадка, смешивание полученных промывных вод с раствором неочищенной винной кислоты, получение неочищенных кристаллов винной кислоты путем концентрирования полученного раствора, его отстаивания, фильтрования и второго концентрирования, кристаллизацию, перекристаллизацию с целью очистки (Вулихман А.А., Миркинд А.Л. Получение виннокислых соединений из отходов виноделия. - М.: Пищепромиздат, 1956, с. 256-271).

Недостатком данного способа является необходимость очистки технической винной кислоты, обусловленная выделением излишнего количества железа и других металлов осаждением гексацианоферратом калия (желтой кровяной солью), в результате чего образуются отходы, содержащие берлинскую лазурь, которая в определенных условиях (в присутствии воды, в кислой среде, при повышенной температуре) может разлагаться с образованием цианистоводородной кислоты, тем самым представляя опасность для здоровья людей, и применение освинцованного оборудования, устойчивого к воздействию серной кислоты, также необходима очистка от остатков серной кислоты.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего снизить затраты на получение винной кислоты из виннокислой извести.

Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление технологического процесса за счет исключения очистки раствора винной кислоты от соединений металлов, а также снижение коррозийного воздействия на оборудование.

Технический результат достигается тем, что в способе получения винной кислоты из виннокислой извести, включающем расщепление виннокислой извести, ее фильтрование с образованием раствора неочищенной винной кислоты и осадка, промывание осадка, смешивание полученных промывных вод с раствором неочищенной винной кислоты, концентрирование полученного раствора, его отстаивание, фильтрование, концентрирование, кристаллизацию, расщепление осуществляют ортофосфорной кислотой, взятой в избытке 2% по отношению к винной кислоте, имеющейся в виннокислой извести, при постоянном перемешивании и температуре 70-72°С, первое концентрирование проводят до плотности раствора 1,28-1,30 г/см³, а второе концентрирование - до плотности раствора 1,43-1,45 г/см³.

Упрощение и удешевление технологического процесса получения винной кислоты из виннокислой извести достигают за счет исключения очистки раствора винной кислоты от соединений металлов. Извлечение винной кислоты при расщеплении виннокислой извести ортофосфорной кислой происходит по реакции:

3CaC₄H₄O₆+2H₃PO₄=3H₂C₄H₄O₆+Са₃(PO₄)₂

В результате этой реакции получают раствор технической винной кислоты и нерастворимого осадка - фосфата кальция. Одновременно пройдут реакции взаимодействия содержащихся в растворе солей железа (II), железа (III) и меди с остаточными количествами ортофосфорной кислоты с образованием нерастворимых осадков. Ионные уравнения данных реакций можно представить в следующем виде:

Таким образом, выпадут 4 осадка, суммарный осадок можно представить как их смесь:

Таким образом, благодаря использованию ортофосфорной кислоты вместо серной можно исключить очистку желтой кровяной солью, которая связывает ионы металлов с образованием аморфного труднофильтруемого осадка берлинской лазури. Внесение ортофосфорной кислоты в избытке 2% по отношению к винной кислоте, имеющейся в суспензии виннокислой извести, является оптимальным. Увеличение или уменьшение количества ортофосфорной кислоты не позволит достичь желаемого технического результата.

При использовании ортофосфорной кислоты для расщепления виннокислой извести отпадает необходимость применения освинцованного оборудования, т.к она безопасна для металлов и защищает их от коррозии.

Способ реализуется следующим образом.

Расщепление виннокислой извести осуществляют в реакторах-расщепителях. Водный раствор ортофосфорной кислоты нагревают до температуры 70-72°C и при постоянном перемешивании добавляют порциями виннокислую известь в виде водной суспензии. При этом раствор ортофосфорной кислоты взят в избытке 2% по отношению к винной кислоте, имеющейся в суспензии виннокислой извести.

Реакционная масса густеет за счет образования нерастворимых фосфата кальция (Са₃(PO₄)₂) и фосфатов металлов. Длительность реакции составляет 3-3,5 часа. Плотность раствора по окончании расщепления составляет 1,15 г/см³.

Затем полученный раствор при непрерывном перемешивании направляют на фильтрование с образованием раствора неочищенной винной кислоты и осадка. После чего осадок промывают водой с целью вымывания остатков винной кислоты, полученные при этом промывные воды смешивают с полученным при фильтровании раствором технической винной кислоты. Осадочный шлам отправляют на утилизацию.

Для получения винной кислоты полученный раствор технической винной кислоты направляют на первое концентрирование в вакуум-резервуаре при температуре 75-80°C. При концентрировании выпадает осадок фосфатов, который может загрязнить винную кислоту. Концентрирование проводят до плотности раствора 1,28-1,30 г/см³, после чего раствор сливают в отстойник для отстаивания в течение 4-6 часов. Далее раствор фильтруют и полученный фильтрат направляют на второе концентрирование, которое проводят до достижения плотности раствора 1,43-1,45 г/см³. Полученный концентрированный раствор направляют на кристаллизацию в кристаллизаторе с водяной рубашкой и мешалкой в течение 6-13 ч. Выход целевого продукта составляет 90-95%.

Пример 1. Расщепление виннокислой извести с содержанием винной кислоты 50% масс. осуществляют в реакторах-расщепителях. Водный раствор ортофосфорной кислоты концентрацией 30-35% нагревают до температуры 70-72°C и при постоянном перемешивании добавляют порциями виннокислую известь в виде водной суспензии в количестве 1000 г. При этом раствор ортофосфорной кислоты взят в избытке 2% по отношению к винной кислоте, имеющейся в суспензии виннокислой извести. Реакционная масса густеет за счет образования нерастворимых фосфата кальция (Ca₃(PO₄)₃) и фосфатов металлов. Длительность реакции составляет 3-3,5 часа. Плотность раствора по окончании расщепления составляет 1,15 г/см³.

Затем полученный раствор при непрерывном перемешивании направляют на фильтрование с образованием раствора неочищенной винной кислоты и осадка. После чего осадок промывают водой с целью вымывания остатков винной кислоты, полученные при этом промывные воды смешивают с полученным при фильтровании раствором технической винной кислоты. Осадочный шлам отправляют на утилизацию.

Для получения винной кислоты полученный раствор технической винной кислоты направляют на первое концентрирование в вакуум-резервуаре при температуре 75-80°C. При концентрировании выпадает осадок фосфатов, который может загрязнить винную кислоту. Концентрирование проводят до плотности раствора 1,28 г/см³, после чего раствор сливают в отстойник для отстаивания в течение 4-6 часов. Далее раствор фильтруют и полученный фильтрат направляют на второе концентрирование, которое проводят до достижения плотности раствора 1,43 г/см³. Полученный концентрированный раствор направляют на кристаллизацию в кристаллизаторе с водяной рубашкой и мешалкой в течение 6-13 ч. Выход целевого продукта составляет 90%.

Пример 2. Расщепление виннокислой извести с содержанием винной кислоты 50% масс. осуществляют в реакторах-расщепителях. Водный раствор ортофосфорной кислоты концентрацией 30-35% нагревают до температуры 70-72°C и при постоянном перемешивании добавляют порциями виннокислую известь в виде водной суспензии в количестве 1000 г. При этом раствор ортофосфорной кислоты взят в избытке 2% по отношению к винной кислоте, имеющейся в суспензии виннокислой извести.

Реакционная масса густеет за счет образования нерастворимых фосфата кальция (Ca₃(PO₄)₃) и фосфатов металлов. Длительность реакции составляет 3-3,5 часа. Плотность раствора по окончании расщепления составляет 1,15 г/см³.

Затем полученный раствор при непрерывном перемешивании направляют на фильтрование с образованием раствора неочищенной винной кислоты и осадка. После чего осадок промывают водой с целью вымывания остатков винной кислоты, полученные при этом промывные воды смешивают с полученным при фильтровании раствором технической винной кислоты. Осадочный шлам отправляют на утилизацию.

Для получения винной кислоты полученный раствор технической винной кислоты направляют на первое концентрирование в вакуум-резервуаре при температуре 75-80°C. При концентрировании выпадает осадок фосфатов, который может загрязнить винную кислоту. Концентрирование проводят до плотности раствора 1,29 г/см³, после чего раствор сливают в отстойник для отстаивания в течение 4-6 часов. Далее раствор фильтруют и полученный фильтрат направляют на второе концентрирование, которое проводят до достижения плотности раствора 1,44 г/см³. Полученный концентрированный раствор направляют на кристаллизацию в кристаллизаторе с водяной рубашкой и мешалкой в течение 6-13 ч. Выход целевого продукта составляет 93%.

Пример 3. Расщепление виннокислой извести с содержанием винной кислоты 50% масс. осуществляют в реакторах-расщепителях. Водный раствор ортофосфорной кислоты концентрацией 30-35% нагревают до температуры 70-72°С и при постоянном перемешивании добавляют порциями виннокислую известь в виде водной суспензии в количестве 1000 г. При этом раствор ортофосфорной кислоты взят в избытке 2% по отношению к винной кислоте, имеющейся в суспензии виннокислой извести.

Реакционная масса густеет за счет образования нерастворимых фосфата кальция (Ca₃(PO₄)₃) и фосфатов металлов. Длительность реакции составляет 3-3,5 часа. Плотность раствора по окончании расщепления составляет 1,15 г/см³.

Затем полученный раствор при непрерывном перемешивании направляют на фильтрование с образованием раствора неочищенной винной кислоты и осадка. После чего осадок промывают водой с целью вымывания остатков винной кислоты, полученные при этом промывные воды смешивают с полученным при фильтровании раствором технической винной кислоты. Осадочный шлам отправляют на утилизацию.

Для получения винной кислоты полученный раствор технической винной кислоты направляют на первое концентрирование в вакуум-резервуаре при температуре 75-80°C. При концентрировании выпадает осадок фосфатов, который может загрязнить винную кислоту. Концентрирование проводят до плотности раствора 1,29 г/см³, после чего раствор сливают в отстойник для отстаивания в течение 4-6 часов. Далее раствор фильтруют, и полученный фильтрат направляют на второе концентрирование, которое проводят до достижения плотности раствора 1,45 г/см³. Полученный концентрированный раствор направляют на кристаллизацию в кристаллизаторе с водяной рубашкой и мешалкой в течение 6-13 ч. Выход целевого продукта составляет 95%.