книги из ГПНТБ / Огородник С.Т. Обработка вин фосфорным эфиром целлюлозы

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНСТИТУТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ПРОПАГАНДЫ ГОСПЛАНА ТУРКМЕНСКОЙ ССР

О Г О Р О Д Н И К С. Т., БАЛКУЛИ Б. Б.

О Б Р А Б О Т К А ВИН ФОСФОРНЫМ ЭФИРОМ Ц Е Л Л Ю Л О З Ы

ИЗДАТЕЛЬСТВО „ТУРКМЕНИСТАН" Ашхабад 1973

\№№°™"а~пР~

ЭК З Е М П Л Я Р

"" ^ 3 9 1 4 3

Работа выполнена ио Всесоюзном научно-исследователь­ ском институте виноделия и виноградарства „Магарач" и Ашхабадском винзаводе Управления винодельческой промыш­ ленности и совхозов МПП ТССР

другими нежелательными веществами, что привело к частому появлению таких пороков, как металлические кассы, искажение букета пли вкуса вина. В настоящее время самым эффективным способом удаления избы­ точного содержания металлов из пин считается обра­ ботка их желтой кровяной солью (ЖКС). Недостатком этого способа обработки является трудность установ­ ления необходимой дозы ЖКС. Ошибки в определении количества ЖКС, вводимого в вино, могут привести к образованию в нем токсических цианистых соединений.

Попытки заменить ЖКС ионообменными смолами не дали положительных результатов из-за отрицатель­ ного влияния их на химический состав и вкусовые ка­ чества вин. Кроме того, существующие способы очист­

достаточно развитой поверхностью адсорбции. К этому виду ионообменников относится предлагаемый нами фосфорный эфир целлюлозы.

Внедрение фосфорного эфира целлюлозы в качестве деметаллизирующего средства для обработки вин даст возможность заменить желтую кровяную соль и этим самым повысит гигиенические качества вин.

3

Кислый фосфат целлюлозы получают взаимодействи­ ем целлюлозы, взятой в виде ткани, пряжи, ваты, бу­ маги или картона, с ортофосфорной кислотой и карба­ мидом (мочевиной). Обработанные материалы отлича­ ются устойчивостью, биологически инертны.

Несмотря на простоту изготовления химическая природа и адсорбционные свойства фосфорилированной целлюлозы мало изучены. Кривые потенциометрического титрования указывают на присутствие двух ионогенных групп, одна из которых титруется как сильная кислота, другая как слабая. Из сопоставления положе­

набухания сорбента. Синтез однозамещенного продук­ та можно представить следующей схемой:

О

II

ц е л . — O H + H 8 P 0 4 + C O ( N H , ) , — ц е л . - О - Р - ОН-|- II

OHNH 3

- I - СО, + Н 2 0

При образовании двузамещенных групп ко второму гидроксилу кислоты присоединяется еще одна молеку­ ла целлюлозы:

OHNH8

I

цел.—О —Р—О—цел. II

О

Фосфорнокислый эфир целлюлозы достаточно устой­ чив к действию воздуха, высоких температур дистил­ лированной воды и органических растворителей.

В кислой и щелочной среде из-за наличия относи­ тельно лабильных связей происходит частичный гидро-

4

лення ФЭЦ является низкая степень взаимодействия целлюлозного материала с фосфорной кислотой, вслед­ ствие чего в готовом продукте процент содержания фосфора, а, следовательно, и количество активных групп относительно низкое. В литературе есть указания, что поверхность целлюлозных волокон можно сделать бо­ лее чувствительной к воздействию кислот предвари­ тельной обработкой щелочью.

Нами был испытан этот прием на 2-х материалах: вате и фильтровальной ткани „бельтинг". Перед обра­ боткой реакционной смесью материалы промывали в

теплой водой до нейтральной реакции, после чего ма­ териал загружали в сосуд с реакционной смесью.

Операция обработки целлюлозы щелочью повысила содержание фосфора на 20—25 96.

Содержание фосфора в ионите в большой мере за­ висит и от соотношения реагирующих компонентов, главным образом концентраций фосфорной кислоты и мочевины. Наши опыты в этом направлении показали, что оптимальное взаимодействие фосфора, с.целлюлозой имеет место при следующем составе раствора: фосфор­ ной кислоты 18,4%, мочевины 49,6% и воды 32% .

Получение ионита предусматривает использование реактивов высшей степени очистки, что для промыш­ ленных масштабов изготовления трудно осуществимо. Чтобы испытать влияние чистоты реактивов на техно­ логические свойства ионитов, были изготовлены образ­ цы ионообменника с использованием фосфорной кисло­ ты и мочевины марки „ч" и „чда". В наших опытах чистота реактивов не повлияла на степень связывания

раствором в течение 30 минут при температуре 80°С дос­ таточна, чтобы достичь максимально возможного связы­ вания фосфора. Дальнейшее увеличение продолжитель­ ности варки не повлияло на содержание фосфора в иони­ те. Толстая фильтровальная ткань „бельтинг" реагирует медленнее. Увеличение обработки от 30 минут до 1 часа повысило содержание фосфора в ионите от 0,9 до 2%,

6

что, однако, не вызвало соответствующего роста вели­ чины обменной емкости (QE). Наоборот, ОЕ ткани, подвергавшейся 30-минутной варке, оказалась несколь­ ко выше. Это явление может быть объяснено харак­ тером связей активных групп. Вероятно, при более про­ должительной варке происходит образование эфиров с двумя группами, замещенными целлюлозой, а также поперечными связями, что обуславливает снижение об­ менной емкости.

Интенсивность взаимодействия целлюлозного мате­ риала с реакционным раствором, помимо других фак­ торов, зависит также и от соотношения веса материала к объему раствора. В условиях массового производст­

ного., его расходования, был поставлен следующий опыт: в свежеприготовленном растворе определяли содержа­ ние;, .фосфора и азота, и производили в нем 10 после­ дующих варок фильтрбумаги, соблюдая постоянную величину гидромодуля равной 1 : 10. После каждой

7

Как видно из полученных данных, содержание фосфора и азота в растворе благодаря испарению при нагревании не понижается, а в отдельных случаях несколько повышается. Колебания в составе раствора при повторных варках не повлияли на основные показа­

но, реакционный раствор можно расходовать полностью,

приготовленного раствора. Контроль за концентрацией можно вести по плотности раствора и титруемой кис­ лотности.

При изготовлении ионита в лабораторных условиях обычно применяется дистиллированная вода. В усло­ виях производства такая вода не всегда доступна, и требуются дополнительные затраты на ее получение. Чтобы установить возможность частичной замены дис­ тиллированной воды простой при изготовлении ионита, мы сравнивали основные показатели 10 образцов иони­ та, промывка которых от остатков реакционной смеси производилась простой водой, с показателями ионитов, приготовленных в тех же условиях, но промытых дистиллированной водой. Результаты показали, \то

8

промывка простой водой, хотя и в незначительной ме­

дой существует возможность частичного насыщения активных групп ионита катионами, которые при акти­ вации кислотой полностью не замещаются, что приво­ дит к постепенному снижению обменной емкости. В данном случае следует рекомендовать промывку водой, очищенной от катионов металлов на ионитах или дру­ гим способом.

Промытый ионит переводят в Н-форму обработкой кислотой, концентрация которой должна быть доста­ точно высокой, чтобы активировать все ионообменные группы, но в то же время не повредить волокна цел­ люлозного материала. Мы использовали для активации

Таблица 3

Основные показатели ионита из фильтрбумаги в зависимости

но несколько повышает содержание фосфора в вине (табл. 3). Последнее не может быть результатом уси­ ления гидролиза ионита в кислой среде. По этой при­ чине оптимальной концентрацией кислоты для перево­ да в Н-форму нужно считать"©;5—1 %. Наряду с кон­ центрацией кислоты процесс активации обусловлен также продолжительностью контакта раствора кислоты с ионитом. Такие опыты были проведены с 3 образца­ ми ионитов, изготовленных на основе ткани „бельтинг".

9