Основы ректификации спирта в домашних условиях
Существуют два основных процесса — это дистилляция и ректификация. С помощью дистилляции получают такие напитки как коньяк или виски; с помощью ректификации получают спирт, из которого делают в основном водку и настойки.
Дистилляция это простое переиспарение жидкости: в одной емкости жидкость нагревается, превращается в пар, проходит через холодильник и конденсируется обратно в жидкость в приемную емкость.
В дистилляции мы имеем один поток: пар из куба поднимается вверх.
В ректификации два потока: пар поднимающийся из куба вверх, и сконденсированная жидкость (флегма) стекающая вниз. Можно сказать что мы дистиллируем и сразу же возвращаем дистиллят обратно в колонну. Это обеспечивается тем, что кран отбора полностью закрыт (колонная работает на себя). Ректификацию возможно проводить только имея ректификационную колонну в конструкции которой есть какие-либо элементы контакта с флегмой: насадка, тарелки и прочее. Бражная колонна или укрепляющая колонна — не есть ректификационная колонна.
Во время того как флегма спускается вниз в куб, она смачивает насадку, а значит пар идущий вверх вынужден проходить сквозь слой флегмы. Когда флегма соприкасается с паром происходит тепломассообмен. При этом легколетучие вещества переходят из флегмы в пар и поднимаются с ним по колонне выше, а высококипящие компоненты переходят из пара во флегму и опускаются ниже. Поэтому если подождать некоторое время (время работы колонны на себя), не открывая кран отбора, то вещества в колонне выстраиваются по порядку температур кипения. Произойдет расслоение. Дальше мы сможем разделить их приоткрыв кран отбора. Головы будут стоять первые в очереди на выход, т.к. имеют низкую температуру кипения. Далее будет идти спирт. После него — все что называется хвостами. Подробнее о том почему происходит тепломассообмен можно узнать из статьи.
Основными компонентами спирта-сырца являются этиловый спирт и вода, а все остальное примеси. Температура кипения этилового спирта при нормальном атмосферном давлении 78.37 C. Температура кипения воды 100 C.
Оборудование
Простая комплектация аппарата выглядит следующим образом.
- Постоянный источник нагрева. Например ТЭН или индукционная плита и регулятор мощности.
- Куб. Емкость в которой будет нагреваться спирт-сырец.
- Колонна. Минимальная длина колонны должна быть 1 метр. Чем колонна выше тем лучше будет разделение смеси.
- Насадка. Чаще всего делают так: в самый низ колонны ставят РПН, сверху насыпают СПН и утрамбовывают. СПН может быть из нержавейки или медный. Также можно использовать тарельчатую насадку.
- Дефлегматор. Холодильник который предназначен для возврата флегмы обратно в колонну.
- Узел отбора. Бывают разной конструкции: узел отбора по пару или по жидкости. Служит для отбора части флегмы выходящей из дефлегматора в приемную емкость. Разница между узлами отбора описана в статье.
- Доохладитель. В зависимости от вида узла отбора доохладитель может служить для конденсации пара который выходит из узла отбора по пару или для доохлаждения жидкой флегмы выходящий из узла отбора по жидкости.
- Шланги, прокладки, хомуты. Шланги бывают силиконовые (пищевые) и ПВХ. Для отбора спирта нужно использовать только силикон, для воды на охлаждение можно брать ПВХ.
- Посуда, термометры и спиртомеры.
- Диоптр. Не обязательно.
Точки измерения температуры
- Термометр в кубе. По нему мы можем судить о том, когда пора включать воду на охлаждение; сколько примерно абсолютного спирта осталось в кубе, как скоро будет окончание перегонки. Для того чтобы флегма начала стекать вниз, жидкости в кубе нужно превратиться в пар, прорваться через слой насадки и дойти до дефлегматора. Поэтому воду сразу включать не следует в целях экономии. Узнать примерную температуру при которой закипит спирт-сырец в кубе, можно по таблицам. Однако нужно учесть что температура в самой колонне начнет подниматься резко, важно не пропустить этот момент и включить воду. Пока колонна работает на себя температура здесь будет держаться на одном значении. Как только начнется отбор тела, в кубе количество абсолютного спирта будет уменьшаться, а температура подниматься. Это значит, что мы будем понимать сколько абсолютного спирта осталось в кубе и будем готовы к тому моменту когда нужно прекратить отбор, чтобы в отобранный спирт не попали хвосты.
- Термометр в колонне. Когда фракции разделятся внутри колонны, мы можем измерить температуру в каждой из точек колонны (сверху, посередине, снизу). Температура в разных точках может быть разной, а может показывать одинаковые значения. Все зависит от того какой фракцией наполнена колонна в данный момент времени в разных точках. Поэтому таких термометров может быть несколько. Когда в колонне будет заканчиваться спирт и начнут подходить хвосты, мы сможем это заметить по повышению температуры. При повышении на 0.1 C отбор тела можно останавливать.
Работа колонны на себя
После того как спирт-сырец залит в куб и кран отбора полностью закрыт, можно включать нагрев и чуть позже воду на охлаждение. Работа на себя происходит не долго, примерно 20 — 30 минут — этого вполне достаточно. За это время температура в колонне должна стабилизироваться и быть постоянной на протяжении всего перегона. Допускаются скачки температуры на плюс-минус 0.1 C как при стабилизации, так и при отборе голов и тела. Точное значение температуры не имеет значения, потому что она зависит от атмосферного давления, качественного состава спирта-сырца и погрешности термометра.
Процесс тепломассообмена в колонне должен происходить постоянно, как при работе на себя, так и при отборе голов и тела. Следовательно, не допускаются скачки напряжения (и как следствие изменение мощности нагрева), скачки температуры охлаждающей воды и ее объема в единицу времени.
Мощность нагрева должна быть оптимальной и постоянной. Если она будет сильно большой, то флегма начнет образовываться в таком темпе что заполнит всю колонну и дефлегматор. Это аварийный режим который называется захлеб колонны. Визуально это можно наблюдать в диоптр (флегма будет скапливаться над насадкой и подниматься все выше). В таком случае нужно уменьшить мощность. Следовательно, мощность должна быть предзахлебной или близкой к ней.
Температура воды на выходе из дефлегматора должна быть 40 — 60 C, в зависимости от аппарата. Если температура будет ниже, то флегма переохладится и будет остужать колонну — процесс тепломассобмена нарушится, и как следствие температура в колонне начнет падать. Такого допускать нельзя. Если на выходе воды нет термометра, то достаточно просто потрогать дефлегматор в самом его верху. По ощущениям он должен быть «слегка горячий», но не холодный.
Отбор голов
Головы отбираются со скоростью 2 — 3 капли в секунду. Количество голов обычно определяют как 5 — 10 % от абсолютного спирта. Дело в том, что мы не можем точно знать сколько примесей (голов) набродили дрожжи, поэтому самый верный способ — ориентироваться на запах и спиртуозность на выходе.
Запах определяется следующим образом: на ладонь капают несколько капель жидкости, растирают и сразу нюхают (т.к. головы легколетучи и быстро испаряются). Когда головы закончатся в запахе не должно остаться никаких посторонних нот. Только спирт.
Отбор тела
Флегмовое число (ФЧ) — это отношение количества дистиллята которое мы отбираем к тому количеству дистиллята (флегме) которое отправляем в колонну. Например, если отбор закрыт, то вся флегма которая образуется стекает обратно в колонну — значит ФЧ равно бесконечности. Если полностью открыть кран отбора, то ФЧ будет равно нулю (ноль флегмы уходит обратно в колонну). Оптимальным считается ФЧ равное 3, т.е. 1 часть дистиллята мы отбираем, а 3 части возвращаем. Определить ФЧ можно экспериментально измерив производительность колонны при полностью открытом кране (но не во время самого процесса ректификации!). Однако обычно производитель аппарата сам рекомендует какую скорость отбора можно выставлять на аппарате так чтобы было правильное ФЧ.
Но каким бы небыло ФЧ, ориентироваться проще по стабильности температуры в колонне. На протяжении всего отбора тела температура в колонне должна быть стабильной. Если температура пойдет вверх, а спиртуозность в кубе останется высокой (т.е. не весь спирт вышел из куба), то нужно попробовать уменьшить скорость отбора. Если это не поможет, то полностью закрыть кран отбора, подождать некоторое время пока колонна не стабилизируется и снова открыть отбор, только уже не с такой высокой скоростью.
Как только температура в кубе будет подходить к температуре кипения воды (обычно это 97 — 98 C), температура в колонне начнет постепенно повышаться с шагом в 0.1 C. Если это произошло, то отбор можно останавливать и выключать аппарат. Ректификация окончена.
Хвосты не отбирают, оставшаяся барда в кубе нигде не пригодится, поэтому ее можно сливать в канализацию. Головы можно либо также вылить, либо оставить под какие-либо нужды, т.к. они горючие. Обычно если головы оставляют, то их используют в качестве розжига или делают из них омывайку (правда очень неприятно пахнущую).
636
Многие винокуры стремятся получить в домашних условиях по возможности самый чистый и крепкий самогон. Для этого используют разные ухищрения: от двух-четырех перегонов до использования целого ряда последовательно подключенных барботеров.
Но если таким путем вопрос крепости (до 90°) решаем, то о чистоте продукта от примесей речь не идет. Чистый спирт можно получить только в том случае, если происходит ректификация спирта-сырца.
Поскольку некоторые самогонщики до сих пор путаются в понятиях и называют спиртом продукт повторной дистилляции, разберемся с понятиями.
Процесс ректификации
Суть ректификации в том, чтобы разделить смесь из множества компонентов (которой является и брага), на отдельные вещества. Происходит это за счет тепломассообмена: присутствующие в браге вещества испаряются и многократно возвращаются обратно в куб, оставляя на специальных тарельчатых и спирально-призматических насадках все, что собственно к этанолу отношения не имеет.
За счет разниц массы и температуры кипения многокомпонентную смесь удается разделить. И конечным продуктом становится очищенный и обезвоженный (вода также стекает обратно в куб) спирт (смотрите: виды спиртов).
Справка. Ректификация применима во многих отраслях, не только в спиртовой.
Так, например, разделяют нефть на бензин, солярку, смазочные вещества.
В промышленных и домашних условиях применяют ректификационные колонны. Основная разница – в объемах и величине. Если на спиртзаводе в колонне могут перерабатываться десятки тонн сырья, а процесс идет непрерывно, то дома объемы не столь глобальны, да и колонну используют время от времени.
Схематично колонна представляет собой длинную трубу, установленную над перегонным кубом вертикально. В домашних условиях эта надстройка имеет в высоту около метра, а то и больше. В трубе располагаются встроенные элементы (тарелки) и наполнитель (насадки), который можно вынимать для промывки.
За счет наполнения колонны и происходит разделение на отдельные химические элементы. При этом в любой точке колонны.
Технология
Хоть на рынке представлено много видов ректификаторов, но лучше всего остановиться на разборной колонне, которая может действовать как полноценный ректификатор, так и укрепляющая колонна или обычный дистиллятор. Крепление к кубу обычно фланцевое, модулей между собой – кламповое.
Важно. В бытовых условиях ректификационная колонна преобразует в чистый спирт сырец, то есть – продукт первой перегонки.
Значит, первый перегон – обязателен. Провести его можно как с помощью дистиллятора, так и ректификационной колонны, отключив некоторые функции.
Получив спирт-сырец при первой перегонке без разделения на фракции, его (желательно с крепостью не выше 30°С) заливают в куб, над которым устанавливают царгу, которая переходит у узел с дефлегматором (мини-охладителем под проточную воду), если конструкция неразборная. Либо дефлегматор является отдельным узлом, устанавливаемым на царгу сверху.
Далее технологический процесс происходит таким образом:
- жидкость в кубе нагревается до температуры кипения отдельных компонентов (для этилена это 78,4°С);
- пары поднимаются по колонне вверх и собираются в дефлегматоре, который охлаждает водяная рубашка;
- образующийся конденсат по колонне стекает вниз, а капли накопляются в насадке;
- снизу продолжают подниматься пары, снова взаимодействуя с конденсатом и поднимая его вверх;
- процесс повторяется многократно;
- в результате из дефлегматора спирт попадает в приемную емкость, а флегма собирается в конденсере.
[yvideo number=»zSnugVq6ZqE»]
Методы
Способы получения чистого спирта зависят от имеющейся колонны:
- Непрерывный метод применим в промышленности, в домашних условиях трудновыполним, поскольку для него потребуется от 150 и более литров спирта-сырца.
- Укрепление и очищение ректификата происходит за счет противотока пара и жидкостей, использования насадок и одновременного избавления от лишней воды, которой, судя по крепости этилена – 96°, в конечном продукте остается не более 4%.
- Пароциркуляция – лучший метод для получения домашнего ректификата, хоть он и требует лучшего оборудования и соблюдения всех правил ректификации.
- Азеотропный метод применяется редко, поскольку связан с техническими трудностями, его мы здесь рассматривать не будем.
Избавление от флегмы: работа и свойства ректификационной колонны
В бытовых условиях применяются колонны диаметром около 50 мм, промышленные занимают несколько метров в диаметре.
- Промышленная ректификация происходит непрерывно. При этом на разных уровнях колонны собирается своя фракция (метиловый спирт, ацетон, кислоты и т.п.), а этиловый спирт поступает в приемную емкость. Флегма не является единым сегментом, а разделяется на отдельные вещества и также собирается в емкости.
- Простая ректификация предполагает наполнение колонны насадками Панченкова или СНП. При этом в верхней части колонны накапливается этилен, превращающийся в холодильнике в жидкий спирт. Флегма (примеси) собираются в конденсаторе.
- Пароциркулярная ректификационная колонна – более сложный прибор по сравнению с простой. Но и продукт дает чистый и крепостью не менее 96°С. В нижней части колонны – насадка, которая поглощает и возвращает в куб пары с высокой температурой кипения. В верхней – конденсатор, к которому подводится холодная вода. Здесь конденсируются пары этилена и через узел отбора и дополнительный холодильник поступают в приемную емкость. Пары с низкой температурой кипения (эфиры) уходят через трубку связи с атмосферой вверху колонны.
Еще по теме: Как сделать ректификационную колонну своими руками?
Ректификат и дистиллят — в чем разница?
Процесс дистилляции основан на испарении из браги различных химических элементов, температура кипения которых ниже чем у воды. У метилового ядовитого спирта, некоторых эфиров и кислот, которые непременно присутствует в браге, это 65-75°С. У этилового (питьевого) – 78°С.
Поэтому все, что испаряется и затем конденсируется до 78°С – это вредоносные «головы», которые подлежат уничтожению. Чтобы их не пропустить в жидкость, предназначенную для питья, проводят повторную дробную перегонку, с разделением на фракции. Часть элементов, не относящихся к спирту или воде при этом также испаряется. Но их концентрация не столь критична, как в «головах» или «хвостах».
А ректификация – это способ получения чистого продукта, практически полностью освобожденного от примесей и воды, имеющего крепость 96°.
То есть, две алкогольные жидкости имеют в своем составе спирт. Но дистиллят обычно не превышает крепости 70%, остальные 30% это вода и примеси.
Чем отличается, что лучше для здоровья
Поскольку наш организм (в частности – печень, которая расщепляет и выводит спиртовые продукты) воспринимает любой алкоголь, как яд, то и обычный самогон и спирт-ректификат для нас губительны в больших количествах.
Но есть маленький нюанс: чем чище продукт, тем он сильнее бьет. А наличие незначительных примесей смягчает негативное воздействие. То есть, как не крути, а чистый разведенный спирт не только неприятен для питья из-за своей жесткости, но и его воздействие более разрушительно.
Осторожно. Не примите эти рассуждения как свидетельство того, что самогон полезнее.
Относительно безопасен максимально очищенный дистиллят, в котором все равно остаются небольшие остатки веществ, которые принято называть «сивушными маслами», хотя там в составе и эфиры, и технические спирты, и т.п. Но их количество не должно превышать норму.
А вот для создания настоек и экстрактов лучше – спирт, поскольку вытяжки не отягощены побочными продуктами перегонки и являются более полезными.
Многообразие алкогольных напитков
Но если бы существовал только спирт и самогон, мы бы не знали того многообразия крепкого алкоголя, который встречается сегодня на прилавках магазинов. В чем же их особенности?
Джин
Весьма интересный дистиллят. Ведь получают его не из браги, а из спирта, предварительно настоянного на можжевеловых ягодах, травах и специях.
Имеет сухой, но гармоничный вкус с четким ощущением можжевельника. Как правило, джин пьют не как самостоятельный напиток, а вводят в состав коктейлей.
Виски
Его не зря называют шотландским самогоном. Зерновую брагу перегоняют (дистиллируют) в медных аппаратах – аламбиках, затем выдерживают от 2 лет в дубовых бочках.
В Ирландии и Шотландии львиную долю производимого виски занимает ячменный. В Америке выпускают кукурузный – бурбон. В Канаде популярен ржаной, а во Франции – гречневый.
Коньяк
Создается из коньячного спирта, на самом деле являющимся дистиллятом, несмотря на название.
Вначале получают молодое вино, затем дважды перегоняют его (по аналогии с самогоном) и настаивают не менее 3 лет в бочках из дуба. Как правило, – не новых, а таких, где ранее хранилось вино или бурбон.
Водка
Продукт, созданный путем разведения спирта до 40°. Но этого недостаточно, чтобы водка была мягкой и легкой для питья.
Во всех качественных водках вы найдете умягчители (сахар, мед глюкоза), снижающие сухость и резкость разведенного спирта.
Спирт
В промышленных условиях спирт получают путем непрерывной ректификации зернового и овощного сырья. Пищевые ректификаты делятся на сорта, лучшими из которых (произведенные лишь из зернового сырья) считаются «Альфа» и «Люкс».
В домашних условиях процесс ректификации прерывается, когда из сырца изъят алкоголь. Спирт в чистом виде не употребляют, поскольку такая крепость вызывает ожоги слизистых оболочек. А вот для различных наливок, настоек, экстракции растительного сырья он незаменим. При этом крепость регулируется разведением соком и/или водой.
Среди крепкого алкоголя следует упомянуть также ром, фруктовые водки, картофельный шнапс и другие национальные самогоны. Во всем мире более популярна дистилляция и чистый спирт-ректификат для производства алкоголя не используется.
Полезные видео
Смотрите, как с помощью примитивного оборудования можно получить ректификованный спирт:
[yvideo number=»OyaRYPjnJ1U»]
Все этапы получения спирта — от правильной постановки браги до перегонки (ректификации) на самогонном аппарате с тэном:
[yvideo number=»yPpaksyWhwE»]
Далее — практическая ректификация чистого спирта 96,6% в домашних условиях на колонне с СПН:
[yvideo number=»73ai42E7FPI»]
Про дистиллят и ректификат доступно, в чем разница, что лучше, какие различия, виды напитков:
[yvideo number=»JtH-Q2dA4X4″]
Советуем почитать: При какой температуре лучше гнать самогон?
Но для российского винокура, стремящегося и к крепости, и к чистоте собственного продукта, ректификационная колонна если уже не присутствует в арсенале оборудования, то о ней непременно мечтается. Поскольку для «душевности» и веселья нет лучше родного самогона, а вот для настоек лучшей основой является спирт-ректификат.
Поэтому производите самостоятельно и употребляйте качественный продукт, в противовес магазинному алкоголю. И поделитесь статьей с друзьями по соцсетям.
С появлением высокотехнологичных бытовых аппаратов ректификация спирта в домашних условиях стала обыденной реальностью. И если раньше ректификат можно было достать только на заводе “по блату” или в аптеке (медицинский спирт, кстати, не относится к пищевым сортам), то сейчас получить этанол высокой степени очистки можно на собственной кухне.
Домашний ректификат применяется в рецептах настоек на спирту: как для лечебных, так и для создания концентратов десертных напитков.
Аппарат для ректификации
спирта может быть одного из этих типов:
- Непосредственно ректификационная колонна. Она может быть тарельчатой или колпачковой, однако ее назначение — именно ректификация. Для получения простого самогона она не очень подходит.
- Многофункциональная колонна или мини-спиртзавод. Эти модели позволяют получать различные напитки на одном аппарате в зависимости от конфигурации конструкции. Ярким представителем является, например, колонна Люкссталь 8m.
Перегонка и ректификация
этилового спирта: в чем отличие
Главным отличием процесса ректификации от обычной перегонки является многократный цикл “испарение-конденсация” для паров спирта.
Некоторые аппараты (бражные колонны) могут выдавать укрепленный дистиллят за счет локального концентрирования спиртовых паров в верхней части колонны. В ректификационной колонне предусмотрено большое количество контактных площадок для конденсации паров (тарелки, колпачки, регулярные и нерегулярные насадки).
Благодаря увеличению площади контакта примеси эффективнее конденсируются, а спиртовые пары укрепляются и испаряются.
Для получения чистого спирта на обычном дистилляторе потребовалось бы до десяти последовательных перегонок, что энергозатратно и небезопасно (перегонка спирта с концентрацией выше 30% чревата пожаром). При ректификации же эти десять перегонок происходят последовательно на разных контактных элементах колонны и разной высоте, но в одном цикле.
Принцип ректификации
спирта
Любая физическая система стремится к состоянию равновесия. Изначально содержание отдельных компонентов перегоняемой смеси в жидкой и газообразной (пар) фазах различается, но система стремится выровнять температуру, давление и концентрацию веществ в каждой из них. Поэтому пар, двигаясь вверх, при контакте с жидкостью захватывает низкокипящие вещества, а жидкость “вытягивает” из пара высококипящие компоненты.
Таким образом происходит обмен веществами и теплом (пар горячее жидкости), а также пространственное разделение веществ (пар поднимается вверх, а жидкость стекает вниз).
Технология ректификации спирта
Технология ректификации спирта в общих чертах схожа с простой перегонкой.
- На выходе из охладителя, как и при дистилляции, сначала появляются легкокипящие фракции — метанол, альдегиды, кетоны (головы).
- Затем появляется этанол — (тело).
- После него — тяжелокипящие фракции (хвосты).
Только в процессе ректификации эти фракции дробятся еще более точно, а границы их не размазываются. При желании, можно отобрать не просто “головы”, а фракцию каждого вещества из их состава по отдельности.
Коэффициент ректификации спирта
Коэффициент ректификации спирта позволяет показать, как ведет себя та или иная примесь в процессе перегонки. Он показывает, на сколько уменьшается или увеличивается содержание в паре примесей по отношению к этанолу в сравнении с их содержанием в жидкости.
Однако, этот показатель обычно не фигурирует при домашней ректификации спирта. Чаще всего мы просто ориентируемся на определенное количество голов, тела и хвостов изначально.
Схема ректификации
спирта
Кратко схема описывается
так:
- Жидкость в кубе нагревается и закипает;
- Пар поднимается в колонну и частично конденсируется на контактных площадках.
- Новые порции паров поднимаются, достигая сконденсированной жидкости, нагревают ее, увлекая выше молекулы легкокипящих веществ. Часть веществ из этой порции пара конденсируется.
- Процесс повторяется ступенчато на следующих отрезках колонны по ходу движения паров вверх.
- Последние примеси отсекаются при помощи дефлегматора, который создает нужную температуру в верхней части колонны.
- В верхней части колонны получается пар из концентрированного моновещества, далее он переходит в охладитель, где и конденсируется.
Так происходит ректификация спирта, а также любых других веществ, которые можно выделить при помощи этого процесса, например, ректификация бутиловых и других спиртов.
Ректификация спирта-сырца
По понятным причинам ректификации подвергают спирт-сырец, а не брагу. Брага долго кипит, дрожжи выделяют много неприятных запахов и насадка в процессе погона пачкается.
На практике все делают первую перегонку в режиме потстилл, а вторую перегонку с покапельным отбором голов и отсечением хвостов. Сахарный дистиллят разбавляют редко, а вот фруктово-зерновой самогон следует разбавить до 25-30%.
Крепость спирта-сырца для ректификации должна быть 18-20 градусов (в идеале), поскольку именно при таких концентрациях молекулы этанола легко “отпускают” воду, но при этом не так много затрат по энергии и времени уходит на сам процесс возгонки.
Отбор голов при
ректификации спирта сырца
Процесс ректификации спирта начинается так же, как и процесс дистилляции, с отбора голов.
Важно помнить, что перед началом отбора фракций колонну насадочного типа необходимо “прогреть”: в течение 15-20 минут идет нагрев и колонна работает “на себя”. В этот период все пары, поступающие в колонну, конденсируются в ней и в охладитель ничего не попадает. О нюансах подготовки колонны к работе можно узнать в отзывах о самогонных аппаратах от их владельцев.
С помощью регулировки нагрева куба и охлаждения дефлегматора температуру в верхней части колонны устанавливают на уровне 72-78°С. Отбор голов производят со скоростью 2-3 капли в секунду.
Когда головы отобраны, температуру в верхней части колонны повышают и при помощи увеличения нагрева куба и уменьшения подачи охлаждения на дефлегматор.
На современном оборудовании используются узлы отбора по пару и по жидкости, там принцип работы несколько отличается от дефлегматорного отбора.
Температура ректификации
спирта
Температура отбора этилового спирта при ректификации остается неизменной: этанол кипит при 78,4°С.
Головы отбирают при показателях термометра 72-78°С, а к отбору хвостов переходят в тот момент, когда температура в колонне при отборе тела начнет сама ползти вверх.
Непрерывная ректификация
спирта
Производится на специальных колоннах (НРК). Отдельные умельцы собирают такие конструкции даже в домашних условиях. Отличается она от периодической ректификации тем, что в колонне производится только укрепление пара, а в непрерывном процессе жидкая смесь исчерпывается в нижней части колонны. Из жидкости извлекаются низкокипящие компоненты и она обогащается высококипящими компонентами.
Тема НРК довольно сложная и больше интересует профессионалов. Я считаю, что в домашнем самогоноварении она неактуальная.
Двойная ректификация
спирта
Вторая ректификация спирта несколько улучшает качество продукта и производится без разбавления ректификата (96,6%). Только в том случае, если необходимо закрыть ТЭНы, можно добавить немного воды. Однако, проводится она на тарельчатых колоннах.
Часто задаваемые общие вопросы про ректификацию. В этой теме собраны короткие вопросы и ответы по ректификации в домашних условиях. Тема будет пополняться короткими вопросами и ответами.
Можно ли получить качественный спирт в домашних условиях?
Да, в домашних условиях можно получить спирт соответствующий ГОСТ и даже лучше.
Потеряются ли ароматы исходного сырья в процессе ректификации?
Это зависит от настроек оборудования и самого оборудования.
На ректификационной колонне можно получать как ароматный, так и полностью нейтральный спирт.
Для понимания процессов необходимо изучать теоретическую часть и постоянно практиковать.
Подробней Мифы про ректификацию, ректификационные и другие колонны
Темы для изучения:
Ректификация зернового спирта с сохранением и усилением аромата виски
Ректификация фруктово-ягодного сырца с сохранением запаха исходника
Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне
Какую колонну нужно иметь для ректификации?
Нужно понимать, что ректификация — физический процесс и даже неправильно собранная или настроенная колонна, тоже способна создать условия для тепломассообмена и это тоже называется ректификацией, хотя и не полной и как правило абсолютно не контролируемой. Краткий «экскурс» в процессы можно прочитать в темах Некоторые моменты ректификации на стабильной колонне и Теория ректификации
Какого размера куб требуется для ректификации в домашних условиях?
Это зависит от возможностей. На самом деле для ректификации Спирта Сырца не требуется очень большой куб, адекватным, максимальным размером для квартирных условий является куб 20 литров. Чаще даже меньше, в большинстве случаев не более 10 литров.
Я хочу работать на газу- это опасно?
Дистилляция и ректификация требует знаний процессов и соблюдения техники безопасности.
При хороших знаниях и контроле процессов это не доставляет никаких проблем, но нужно понимать, что любая горючая жидкость залитая в куб и нагреваемая, при определенных условиях так или иначе является потенциально опасной и может привести к несчастному случаю. Если у вас нет знаний процессов, лучше не начинать пользоваться даже самым простым дистиллятором. Работа колонны на газу представляет более высокую опасность, чем работа на электрических источниках.
Хочу купить польский буфер для колонны, что он дает?
Ничего, кроме проблем с отделением головных примесей. Это по сути искаженная версия инжекционного аппарата Крюченко описанного в теме Мифы о МСД, сухопарниках, барботерах и польских буферах или «мокропарник» поставленный вертикально.
Данное устройство наоборот является помехой стабильным процессам разделения в колонне, так как дистиллят в кубе переходит в него, освобождаясь от воды и некоторых тяжело кипящих компонентов сырца, что препятствует правильному распределению примесей по высоте колонны и затруднению отделения легкокипящих из-за нарушения температурного градиента по всей высоте колонны. Спирт будет содержать очень много головных примесей- это опасно для здоровья.
Кстати, совсем недавно в Сестрорецке произошел взрыв такого аппарата, пострадало жилье и люди
Нужен ли клапан сброса давления в кубе для ректификации?
Да. Клапан сброса давления или т.н. «подрывной клапан» необходимо устанавливать на любой куб, даже в случае ректификации под атмосферным давлением (трубка связи с атмосферой) так как может произойти смещение насадки и полное перекрытие выхода пара из куба. Внимание! При работе на газу в момент срабатывания клапана сброса давления высока вероятность пожара, так как вырвавшиеся из куба спиртовые пары содержат высокую концентрацию этанола.
Хочу использовать индукционную плитку для ректификации, но у нее нет плавной регулировки. Что можете посоветовать?
Приобрести плитку с плавной регулировкой или переделать самостоятельно недорогую китайскую. Инструкция по переделке в теме Индукционная плита с плавной регулировкой до 1-2kW Можно попробовать «приноровиться» работать и без плавной регулировки, но это очень тяжело.
Хочу купить автоматику, чтобы не следить за процессом ректификации, нажал кнопу и пошел спать. Какое оборудование посоветуете?
Никакого. Такого оборудования нет в природе, так как полная автоматика в процессах ректификации невозможна в принципе. Автоматика может помогать и контролировать некоторые процессы, но полностью заменить человека не может. На данный момент, единственным и универсальным вариантом автоматизации для домашней ректификации является комплекс TMAS созданный d.styler. Это полноценная SCADA, (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программно- аппаратный комплекс, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. Данный комплекс может заменить всю существующую на сегодняшний день «автоматику» или послужить в качестве системы тестирования и наблюдения за процессами, для разработки других систем автоматизации и отработки алгоритмов с переносом на другую платформу. Спектр применения широчайший, от мониторинга в процессе приготовления пирогов или температуры в инкубаторе, до лабораторных исследований в различных областях науки.
Ссылки на темы для изучения:
TempMeter для Arduino — описание программы
Инструкция по сборке аппаратного комплекса TMAS-1.0 для автоматизации
TM WEB универсальная WI-FI автоматика своими руками
Как проверить качество своего спирта или напитка в домашних условиях?
Никак. Это возможно только на хроматографе в лаборатории Химические анализы дистиллятов, спирта и других напитков
Если у вас накопится опыт и статистические данные, возможно, года через два-три можно будет отказаться от постоянных лабораторных исследований своего продукта.
Интересный видеоролик для новичков, рекомендую к полному просмотру
https://www.youtube.com/watch?v=8275-5bexxg&t=139s
Продолжение следует….
Есть вопросы? Присылайте почтой, адрес находится в нижней части главной страницы сайта https://alcodistillers.ru/
У вас в жизни всегда будет все, что вы хотите, если вы будете помогать другим людям получать то, чего хотят они.
Разработка сайтов «хобби-проектов» под заказ (сайт, форум) — обращаться в личку.
Цель статьи – разобрать теоретические и некоторые практические аспекты работы домашней ректификационной колонны, нацеленной на получение этилового спирта, а также развеять самые распространенные в Интернете мифы и разъяснить моменты, о которых «умалчивают» продавцы оборудования.
Ректификация спирта – разделение многокомпонентной спиртосодержащей смеси на чистые фракции (этиловый и метиловый спирты, воду, сивушные масла, альдегиды и другие), имеющие разную температуру кипения, путем многократного испарения жидкости и конденсации пара на контактных устройствах (тарелках или насадках) в специальных противоточных башенных аппаратах.
С физической точки зрения ректификация возможна, поскольку изначально концентрация отдельных компонентов смеси в паровой и жидкой фазах отличается, но система стремится к равновесию – одинаковому давлению, температуре и концентрации всех веществ в каждой фазе. При контакте с жидкостью пар обогащается легколетучими (низкокипящими) компонентами, в свою очередь, жидкость – труднолетучими (высококипящими). Одновременно с обогащением происходит обмен теплом.
Момент контакта (взаимодействия потоков) пара и жидкости называется процессом тепломассообмена.
Благодаря разной направленности движений (пар поднимается вверх, а жидкость стекает вниз), после достижения системой равновесия в верхней части ректификационной колонны можно по отдельности отобрать практически чистые компоненты, входившие в состав смеси. Сначала выходят вещества с более низкой температурой кипения (альдегиды, эфиры и спирты), потом – с высокой (сивушные масла).
Состояние равновесия. Появляется на самой границе разделения фаз. Достигается только при одновременном соблюдении двух условий:
- Равное давление каждого отдельно взятого компонента смеси.
- Температура и концентрация веществ в обеих фазах (паровой и жидкой) одинакова.
Чем чаще система приходит в равновесие, тем эффективнее тепломасообмен и разделение смеси на отдельные составляющие.
Разница между дистилляцией и ректификацией
Как видно на графике, из 10% спиртового раствора (браги) можно получить самогон 40%, а при второй перегонке этой смеси выйдет 60-градусный дистиллят, при третьей – 70%. Возможны следующие интервалы: 10-40; 40-60; 60-70; 70-75 и так далее до максимума – 96%.
Теоретически, чтобы получить чистый спирт, требуется 9-10 последовательных дистилляций на самогонном аппарате. На практике перегонять спиртосодержащие жидкости концентрацией выше 20-30% взрывоопасно, к тому же из-за больших затрат энергии и времени экономически невыгодно.
С этой точки зрения, ректификация спирта – это минимум 9-10 одновременных, ступенчатых дистилляций, которые происходят на разных контактных элементах колонны (насадках или тарелках) по всей высоте.
| Отличие | Дистилляция | Ректификация |
| Органолептика напитка | Сохраняет аромат и вкус исходного сырья. | Получается чистый спирт без запаха и вкуса (проблема имеет решение). |
| Крепость на выходе | Зависит от количества перегонок и конструкции аппарата (обычно 40-65%). | До 96%. |
| Степень разделения на фракции | Низкая, вещества даже с разной температурой кипения перемешиваются, исправить это невозможно. | Высокая, можно выделить чистые вещества (только с разной температурой кипения). |
| Способность убрать вредные вещества | Низкая или средняя. Для повышения качества требуется минимум две перегонки с разделением на фракции хотя бы при одной из них. | Высокая, при правильном подходе отсекаются все вредные вещества. |
| Потери спирта | Высокие. Даже при правильном подходе можно извлечь до 80% от всего количества, сохранив приемлемое качество. | Низкие. Теоретически, реально извлечь весь этиловый спирт без потери качества. На практике минимум 1-3% потерь. |
| Сложность технологии для реализации в домашних условиях | Низкая и средняя. Подходит даже самый примитивный аппарат со змеевиком. Возможны улучшения оборудования. Технология перегонки проста и понятна. Самогонный аппарат обычно не занимает много места в рабочем состоянии. | Высокая. Требуется специальное оборудование, изготовить которое без знаний и опыта невозможно. Процесс сложнее для понимания, нужна предварительная хотя бы теоретическая подготовка. Колонна занимает больше места (особенно по высоте). |
| Опасность (в сравнении друг с другом), оба процесса пожаро- и взрывоопасны. | Благодаря простоте самогонного аппарата дистилляция несколько безопаснее (субъективное мнение автора статьи). | Из-за сложного оборудования, при работе с которым существует риск допустить больше ошибок, ректификация опаснее. |
Работа ректификационной колонны
Ректификационная колонна – устройство, предназначенное для разделения многокомпонентной жидкой смеси на отдельные фракции по температуре кипения. Представляет собой цилиндр постоянного или переменного сечения, внутри которого находятся контактные элементы – тарелки или насадки.
Также почти каждая колонна имеет вспомогательные узлы для подвода исходной смеси (спирта-сырца), контроля процесса ректификации (термометры, автоматика) и отбора дистиллята – модуль, в котором конденсируется, а затем принимается наружу извлеченный из системы пар определенного вещества.
Спирт-сырец – продукт перегонки браги методом классической дистилляции, который можно «заливать» в ректификационную колонну. Фактически это самогон крепостью 35-45 градусов.
Флегма – сконденсировавшийся в дефлегматоре пар, стекающий по стенкам колонны вниз.
Флегмовое число – отношение количества флегмы к массе отбираемого дистиллята. В спиртовой ректификационной колонне находятся три потока: пар, флегма и дистиллят (конечная цель). В начале процесса дистиллят не отбирают, чтобы в колонне появилась достаточно флегмы для тепломассообмена. Потом часть паров спирта конденсируют и отбирают из колонны, а оставшиеся спиртовые пары и дальше создают поток флегмы, обеспечивая нормальную работу.
Для работы большинства установок флегмовое число должно быть не меньше 3, то есть 25% дистиллята отбирают, остальной – нужен в колонне для орошения контактных элементов. Общее правило: чем медленнее отбирать спирт, тем выше качество.
Контактные устройства ректификационной колонны (тарелки и насадки)
Отвечают за многократное и одновременное разделение смеси на жидкость и пар с последующей конденсацией пара в жидкость – достижение в колонне состояния равновесия. При прочих равных условиях, чем больше в конструкции контактных устройств, тем эффективнее ректификация в плане очистки спирта, поскольку увеличивается поверхность взаимодействия фаз, что интенсифицирует весь тепломасообмен.
Теоретическая тарелка – один цикл выхода из равновесного состояния с повторным его достижением. Для получения качественного спирта требуется минимум 25-30 теоретических тарелок.
Физическая тарелка – реально работающее устройство. Пар проходит сквозь слой жидкости в тарелке в виде множества пузырьков, создающих обширную поверхность контакта. В классической конструкции физическая тарелка обеспечивает примерно половину условий для достижения одного равновесного состояния. Следовательно, для нормальной работы ректификационной колонны требуется в два раза больше физических тарелок, чем теоретических (расчетных) минимум – 50-60 штук.
Насадки. Зачастую тарелки ставят только на промышленные установки. В лабораторных и домашних ректификационных колоннах в качестве контактных элементов используются насадки – скрученная специальным образом медная (либо стальная) проволока или сетки для мытья посуды. В этом случае флегма стекает тонкой струйкой по всей поверхности насадки, обеспечивая максимальную площадь контакта с паром.
Конструкций очень много. Недостаток самодельных проволочных насадок – возможная порча материала (почернение, ржавчина), заводские аналоги лишены подобных проблем.
Свойства ректификационной колонны
Материал и размеры. Цилиндр колонны, насадки, куб и дистилляторы обязательно делают из пищевого, нержавеющего, безопасного при нагревании (равномерно расширяется) сплава. В самодельных конструкциях в качестве куба чаще всего используются бидоны и скороварки.
Минимальная длина трубы домашней ректификационной колонны – 120-150 см, диаметр – 30-40 мм.
Система нагрева. В процессе ректификации очень важно контролировать и быстро регулировать мощность нагрева. Поэтому самым удачным решением является нагрев с помощью ТЭНов, вмонтированных в нижнюю часть куба. Подвод тепла через газовую плиту не рекомендуется, поскольку не позволяет быстро менять температурный диапазон (высокая инертность системы).
Контроль процесса. Во время ректификации важно следовать инструкции производителя колонны, в которой обязательно указываются особенности эксплуатации, мощность нагрева, флегмовое число и производительность модели.
Очень сложно контролировать процесс ректификации без двух простейших приспособлений – термометра (помогает определить правильную степень нагрева) и спиртометра (измеряет крепость полученного спирта).
Производительность. Не зависит от размеров колонны, поскольку, чем выше царга (труба), тем больше физических тарелок находится внутри, следовательно, качественнее очистка. На производительность влияет мощность нагрева, которая определяет скорость движения потоков пара и флегмы. Но при переизбытке подаваемой мощности колонна захлебывается (перестает работать).
Средние значения производительности домашних ректификационных колон – 1 литр в час при мощности нагрева 1 кВт.
Влияние давления. Температура кипения жидкостей зависит от давления. Для успешной ректификации спирта давление вверху колонны должно быть приближено к атмосферному – 720-780 мм.рт.ст. В противном случае при уменьшении давления снизится плотность паров и увеличится скорость испарения, что может стать причиной захлебывания колонны. При слишком высоком давлении падает скорость испарения, делая работу устройства неэффективной (нет разделения смеси на фракции). Для поддержания правильного давления каждая колонна для ректификации спирта оборудована трубкой связи с атмосферой.
О возможности самодельной сборки. Теоретически, ректификационная колонна не является очень сложным устройством. Конструкции успешно реализуются умельцами в домашних условиях.
Но на практике без понимания физических основ процесса ректификации, правильных расчетов параметров оборудования, подбора материалов и качественной сборки узлов, использование самодельной ректификационной колоны превращается опасное занятие. Даже одна ошибка может привести к пожару, взрыву или ожогам.
В плане безопасности прошедшие испытания (имеют подтверждающую документацию) заводские колонны надежнее, к тому же поставляются с инструкцией (должна быть подробной). Риск возникновения критической ситуации сводится только к двум факторам – правильной сборке и эксплуатации согласно инструкции, но это проблема почти всех бытовых приборов, а не только колонн или самогонных аппаратов.
Принцип работы ректификационной колонны
Куб наполняют максимум на 2/3 объема. Перед включением установки обязательно проверяют герметичность соединений и сборки, перекрывают узел отбора дистиллята и подают охлаждающую воду. Только после этого можно начать нагрев куба.
Оптимальная крепость подаваемой в колонну спиртосодержащей смеси – 35-45%. То есть в любом случае перед ректификацией требуется дистилляция браги. Полученный продукт (спирт-сырец) потом перерабатывают на колонне, получая почти чистый спирт.
Это значит, что домашняя ректификационная колонна не является полной заменой классического самогонного аппарата (дистиллятора) и может рассматриваться лишь как дополнительная ступень очистки, более качественно заменяющая повторную дистилляцию (вторую перегонку), но нивелирующая органолептические свойства напитка.
Справедливости ради отмечу, что большинство современных моделей ректификационных колон предполагают работу в режиме самогонного аппарата. Для перехода к дистилляции нужно лишь перекрыть штуцер соединения с атмосферой и открыть узел отбора дистиллята.
Если одновременно перекрыть оба штуцера, то нагретая колонна может взорваться из-за избыточного давления! Не допускайте подобных ошибок!
На промышленных установках непрерывного действия зачастую брагу перегоняют сразу, но это возможно благодаря гигантским размерам и особенностям конструкции. Например, стандартом считается труба 80 метров высоты и 6 метров диаметра, в которой установлено в разы больше контактных элементов, чем на ректификационных колоннах для дома.
После включения жидкость в кубе доводится нагревателем до кипения. Образовавшийся пар поднимается вверх по колонне, затем попадает в дефлегматор, где конденсируется (появляется флегма) и по стенкам трубы возвращается в жидком виде в нижнюю часть колонны, на обратном пути контактируя с поднимающимся паром на тарелках или насадках. Под действием нагревателя флегма снова становится паром, а пар вверху опять конденсируется дефлегматором. Процесс становится циклическим, оба потока непрерывно контактируют друг с другом.
После стабилизации (пара и флегмы достаточно для равновесного состояния) в верхней части колонны скапливаются чистые (разделенные) фракции с самой низкой температурой кипения (метиловый спирт, уксусный альдегид, эфиры, этиловый спирт), внизу – с самой высокой (сивушные масла). По мере отбора нижние фракции постепенно поднимаются вверх по колонне.
В большинстве случаев стабильной (можно начинать отбор) считается колонна, в которой температура не меняется на протяжении 10 минут (общее время прогрева – 20-60 минут). До этого момента устройство работает «само на себя», создавая потоки пара и флегмы, которые стремятся к равновесию. После стабилизации начинается отбор головной фракции, содержащей вредные вещества: эфиры, альдегиды и метиловый спирт.
Ректификационная колонна не избавляет от необходимости разделять выход на фракции. Как и в случае с обычным самогонным аппаратом приходится собирать «голову», «тело» и «хвост». Разница только в чистоте выхода. При ректификации фракции не «смазываются» – вещества с близкой, но хотя бы на десятую долю градуса разной температурой кипения не пересекаются, поэтому при отборе «тела» получается почти чистый спирт. Во время обычной дистилляции разделить выход на фракции, состоящие только из одного вещества, невозможно физически какая бы конструкция не использовалась.
Если колонна выведена на оптимальный режим работы, то при отборе «тела» трудностей не возникает, так как температура всё время стабильна.
Нижние фракции («хвосты») при ректификации отбирают, ориентируясь по температуре или по запаху, но в отличие от дистилляции эти вещества не содержат спирта.
Возвращение спирту органолептических свойств. Зачастую «хвосты» требуются, чтобы вернуть спирту-ректификату «душу» – аромат и вкус исходного сырья, например, яблока или винограда. После завершения процесса в чистый спирт добавляют некоторое количество собранных хвостовых фракций. Концентрацию рассчитывают эмпирическим путем, экспериментируя на небольшом количестве продукта.
Преимущество ректификации в возможности добыть практически весь содержащийся в жидкости спирт без потери его качества. Это значит, что «головы» и «хвосты», полученные на самогонном аппарате, можно переработать на ректификационной колонне и получить безопасный для здоровья этиловый спирт.
Захлебывание ректификационной колонны
Каждая конструкция имеет предельную скорость движения пара, после которой течение флегмы в кубе сначала замедляется, а потом и вовсе прекращается. Жидкость накапливается в ректификационной части колонны и происходит «захлебывание» – прекращение тепломассообменного процесса. Внутри происходит резкий перепад давления, появляется посторонний шум или бульканье.
Причины захлебывания ректификационной колонны:
- превышение допустимой мощности нагрева (встречается наиболее часто);
- засорение нижней части устройства и переполнение куба;
- очень низкое атмосферное давление (характерно для высокогорий);
- напряжение в сети выше 220В – в результате мощность ТЭНов возрастает;
- конструктивные ошибки и неисправности.
16.07.2018
В 16 веке первый самогон на Руси был на вес золота и ценился больше другого алкоголя, в том числе больше английского виски и французского коньяка. Сегодня популярность самогона упала, он уступил место широкому ряду новых наименований крепкого алкоголя. Но мало кто знает, что настоящий, качественный самогон сейчас можно получать в домашних условиях. Главный секрет заключается в качестве и крепости получаемого спирта. С одной стороны, он должен быть чистым, без примеси сивушных масел и других веществ. С другой стороны, он должен иметь необходимый показатель крепости, чтобы можно было в дальнейшем получить крепкий качественный алкоголь. И сегодня мы расскажем, как подготовить качественный спирт
Существует немало способов очистки спирта, но ни один из них не сравнится по эффективности с ректификацией. Она способна заменить многоступенчатую дистилляцию и обеспечить 100% чистоту и 96% крепость спирта.
Ректификацию эффективно осуществлять при помощи специальной ректификационной колонны, которая входит в комплект самогонного оборудования «Профессионал».
А теперь разберем подробнее, как же приготовить спирт высокой степени очистки в домашних условиях. Начнем, пожалуй, с того – а что же такое ректификация?!
Что такое ректификация
Этот процесс заключается в разделении спиртосодержащей смеси на фракции (метиловый спирт, этиловый спирт, сивушные масла, вода, альдегид и др). Фракции имеют разную температуру кипения, поэтому их разделение становится возможным только при многократном испарении жидкости и конденсации пара в специальном аппарате. Именно таким аппаратом является ректификационная колонна. Сделать подобный процесс с использованием только самогонного аппарата-дистиллятора возможно при одном условии: если проводить дистилляцию подряд 9-10 раз. Но это практически невозможно, так как для этого требуется высокий расход энергии (что значительно увеличивает затраты на сырье) и перегонка спиртосодержащих жидкостей выше 30 градусов небезопасна.
Как проходит ректификация
- Подготовительный этап. Он заключается в сборки всех деталей, в заполнении бака брагой и в подаче холодной воды. После этого аппарат готов к работе и можно переходить к следующему этапу.
- Основной этап, состоящий в нагреве браги, находящейся в кубе. При нагреве постепенно образуется пар, который поднимается вверх по трубе, конденсируется и в жидком виде опускается в нижнюю часть колонны. Со временем фракции с низкой температурой кипения оседают вверху колонны, а фракции с высокой температурой кипения перемещаются вниз.
- Заключительный этап, на котором происходит сбор головной фракции с вредными веществами и получение конечного продукта.
Перегонка спирта на ректификационной колонне «Профессионал»
Основная цель покупки ректификационной колонны «Профессионал» — получение чистого спирта. Процесс проходит в два этапа: на первом этапе брага преобразуется в спирт-сырец (спирт первой перегонки, или дистиллят); на втором этапе спирт-сырец перегоняется в этиловый спирт (спирт второй перегонки, или ректификат).
Спирт первой перегонки: как его получить с «Профессионалом»
После первой перегонки брага (исходное содержание спирта в ней 8-16°С) становится спиртом-сырцом крепостью 35-42°С. Этот процесс называется дистилляция, и для его осуществления требуется специальное оборудование: перегонный куб, проточный охладитель с системой сухопарников. Все необходимые комплектующие входят в состав надстройки «Профессионал», поэтому дистилляцию можно осуществлять непосредственно на этом агрегате. Употреблять спирт первой перегонки нельзя, т.к. в нем еще содержится большое количество сивушных масел и других вредных примесей.
Спирт второй перегонки: получаем его при помощи «Профессонала»
В ходе второй перегонки спирт-сырец превращается в чистый этиловый спирт крепостью 92-96°С. Этот процесс носит название «ректификация», и его также можно проводить с помощью колонны «Профессионал».
Таким образом, ректификационная колонна «Профессионал» значительно облегчает и ускоряет процесс превращения исходного сырья (браги) в конечный продукт (этиловый спирт). С ее помощью перегонка сокращается всего до двух этапов, каждый из которых автоматизирован и 100% безопасен.
Ваши выгоды и преимущества при использовании оборудования «Профессионал»
- Это универсальный агрегат, предназначенный сразу для двух обязательных в самогоноварении процессов – дистилляции браги и ректификации спирта. Не нужны затраты на дополнительное оборудование, достаточно купить колонну «Профессионал» со всеми необходимыми комплектующими.
- Превращение модели в аппарат для дистилляции или ректификации происходит очень просто: вам нужно выбрать надстройку для дистилляции или колонну для ректификации и установить необходимое оборудование. Сделать это проще простого, ведь в комплект входят удобные соединительные кламповые системы с прочными силиконовыми кольцами.
- Процесс абсолютно безопасен: модель оснащена клапаном сброса избыточного давления, проточным охладителем, силиконовыми шлангами, сухопарниками и вспомогательными трубками. Все вместе они обеспечивают бесперебойную и безаварийную работу колонны по перегонке спирта.
- Автоматизированная работа колонны, благодаря чему контроль процесса сведен к минимуму. Информация о температурном режиме отображается на термометре, клапан избыточного давления поддерживает нормальный уровень давления, а охладитель обеспечивает оптимальную температуру жидкости.
Мы предусмотрели все нюансы в работе «Профессионала» для того, чтобы сделать перегонку спирта в домашних условиях максимально простой, комфортной и безопасной для вас. Ректификационная колонна «Профессионал» — это универсальная модель для быстрого получения качественного чистого спирта без дополнительных затрат и хлопот.
Технические характеристики самогонного аппарата с надстройкой и колонной
|
Элемент конструкции |
Назначение |
|---|---|
|
Бак для исходной жидкости: объем – 14 л, высота – 30 см, вес – 9,5 кг |
Бак среднего размера удобен для домашнего использования |
|
Надстройка для получения дистиллята |
Оборудование подходит для получения спирта первой перегонки из браги |
|
Ректификационная колонна высотой 1100 мм |
Минимальная высота колонны – 1000 мм, поэтому данная модель имеет оптимальные габариты и высокую эффективность |
|
Проточный охладитель, два сухопарника, слив сивушных масел |
В комплектацию аппарата входят все необходимые для самогоноварения элементы |
|
Измерительные приборы – электронный термометр и спиртометр |
Точные приборы оповещают о состоянии жидкости на каждом этапе ректификации |
|
Материал – нержавеющая пищевая сталь |
Безопасный материал, хорошо зарекомендовавший себя в аппаратах для самогоноварения |
|
Другие особенности |
Данная модель универсальна по функциям и подходит для всех типов плит, включая индукционные |
Купить колонну для ректификации в интернет-магазине УЗБИ
В нашем каталоге представлена модель «Профессионал», предназначенная для дистилляции и последующей ректификации спирта. Рекомендуем приобрести ее для того, чтобы получать качественный спирт и создавать на его основе оригинальный крепкий алкоголь.
Понравилась ли вам статья?
Экспресс-курс ректификации
Содержание:
- История ректификации
- Понятие ректификации
- Процесс ректификации
- Виды ректификационных колонн
- Тарельчатые ректификационные колонны
- Насадочные ректификационные колонны
- Процессы в ректификационной колонне
- Как выбрать ректификационную колонну
Ректификация позволяет получить спирт высокой крепости и чистоты. Оба качества зависят от того, насколько хорошо человек, управляющий процессом, понимает его суть. Поэтому знать теорию ректификации надо каждому, кто хочет делать чистые и крепкие спиртные напитки на самогонном аппарате.
История ректификации
Начнем с процесса дистилляции, ведь именно он является предшественником ректификации. Нет точной информации о том, кто первый изобрел дистилляцию. В. Шнайдер, составитель словаря алхимических и фармацевтических терминов, считает, что данная заслуга принадлежит в первую очередь персам, которые использовали дистилляцию, чтобы получить розовую воду (эфир розы). Можно сделать вывод, что история дистилляции насчитывает более 3500 лет. Первоначально дистилляцией называли все процессы разделения смесей на компоненты. По мере их изучения процессы классифицировали и дали им наименование. Таким образом, в сейчас дистилляцией называют разделение веществ, основанное на испарении жидкости и последующей конденсации паров.
Аламбики были первыми аппаратами для дистилляции и конструкционно практически не изменились за несколько тысяч лет. Первоначально использовались, чтобы получать ароматные масла.
Наука не стояла на месте, процесс дистилляции тщательно изучался и совершенствовался. С начала XVI века наблюдалось большое количество работ по подбору испарительных кубов и системы обогрева аппаратов. Для обеспечения непрерывной работы колонны использовались водяные и песочные бани, применялись восковые свечи. Только к 1415 году впервые было предложено применять теплоизоляцию, а именно шерсть животных. В конце XVI века было выявлено преимущество водяного охлаждения конденсатора, до этого времени охлаждение было воздушным.
В период XVI по XIX век стремительно происходила модернизация аппаратурного оснащения. Исходя из инертности материалов по отношению к возгоняемым жидкостям, в перегонных кубах в качестве оптимальных использовались стекло и керамика, в дальнейшем нержавеющая сталь. В 1709 году впервые появились теории о дефлегмации (возвращении части сконденсировавшихся паров в колонну).
Результатом всех исследований и разработок стало изобретение первой ректификационной колонны непрерывного действия французскими инженерами Адамом, Бераром и Перье, получившие на нее патент в 1813 году. Она до сих пор соответствует современным ректификационным колоннам. С этого периода начинается история ректификации в науке и промышленности.
Понятие ректификации
Существуют различные определения ректификации.
Ректификация — это процесс разделения бинарных (двухкомпонентные смеси, например, спирт-вода) или многокомпонентных смесей за счет противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Ректификация — разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся по температуре кипения, путём многократных испарений жидкости и конденсации паров.
Несмотря на столь сложные формулировки, в процессе ректификации нет ничего трудного. Имея необходимое оборудование и базовые знания, ее с легкостью можно провести у себя на кухне.
Процесс ректификации
Э. Крель в своих трудах «Руководство по лабораторной перегонке» изложил основной принцип ректификации:
Обмен веществ (массообмен и теплообмен) происходит путем прохождения паровой смеси через наполнитель колонны.
На скорость и качество этого процесса влияют следующие факторы:
- Коэффициент диффузии (прохождение паровой смеси через наполнитель колонны);
- Концентрация возгоняемого вещества;
- Площадь поверхности контакта в колонне;
- Разность температур кипения разделяемых компонентов.
Можно сделать вывод, что процесс ректификации спирта будет лучше протекать при следующих условиях: хорошей диффузии, высокой концентрации отделяемого компонента, развитой площади контакта.
Особое внимание Крель уделил важности состояния межфазной поверхности и перечислил факторы, определяющие процесс ректификации:
- Свойства разделяемой смеси: летучесть компонентов, состав смеси, взаимная растворимость компонентов.
- Характеристика насадки: форма насадочного тела, способ укладки насадки, плотность заполнения колонны.
- Косвенные факторы: способ подачи жидкости в колонну, интенсивность и метод обогрева, рабочее давление.
Виды ректификационных колонн
В зависимости от применяемых контактных устройств, колонны делятся на тарельчатые и насадочные.
Тарельчатые ректификационные колонны
В основном распространены в нефтеперерабатывающей отрасли и на крупных производствах. Тарельчатые колонны представляют собой вертикальную трубу, в которой через определенное расстояние устанавливаются тарелки разной конфигурации, где идет контакт между паровой и жидкой фазами.
Недостаток колонн: дороговизна и большие габариты.
Преимущества: тарельчатая ректификационная колонна тоньше разделяет фракции.
Колпачковая тарелка для диоптра
Насадочные ректификационные колонны
На сегодняшний день широкое распространение получили насадочные колонны. Это те же вертикальные трубы, только в них устанавливается другое контактное устройство — насадка.
Насадки разделяются на два типа:
Нерегулярная — неупорядоченный слой насыпного или заполняемого инертного материала (например, спирально призматическая насадка СПН).
Преимущества: малый вес, большая площадь контакта.
Недостатки: высокое сопротивление, сложность правильного распределения паров и флегмы.
Спирально-призматическая насадка
Регулярная — представляет собой скомпонованные в кассеты перфорированные сетки и листы (к ним относится регулярная проволочная насадка Панченкова (РПН).
Преимущества: высокая эффективность, малый перепад давления.
Недостатки: насадочная ректификационная колонна явных недостатков не показала.
Медная насадка РПН
Процессы в ректификационной колонне
Рассмотрим, что происходит в самой колонне на примере оборудования Фабрики «Доктор Губер». Здесь нет никакой магии или секретных технологий, все очень просто.
Ректификационные колонны для частного применения представляют собой вертикальные трубки диаметром от 40 до 50 мм, высотой не более 180 см, заполненные насадками РПН или СПН. Данные колонны оснащены холодильником или дефлегматором, а так же узлом отбора спирта.
Перейти в каталог
Ректификационная колонна для спирта
Рассмотрим периодическую ректификацию на колонне насадочного типа с регулярной насадкой РПН, которую каждый сможет повторить в домашних условиях.
При нагреве куба с брагой, являющейся многокомпонентной смесью, в состав которой помимо воды и спирта входят побочные продукты брожения (альдегиды, кислоты, эфиры и т.д.), начинается процесс кипения и испарения данных компонентов. Температура начала процесса может быть разной, все зависит от качественного и количественного состава бражки или спирта-сырца. На протяжении процесса пар поднимается по колонне, начинает ее прогревать и частично конденсироваться, при этом образуется «дикую флегму».
Образование дикой флегмы происходит за счет охлаждения корпуса колонны, в связи с потерями тепла в окружающую среду. Возникают качественные и количественные потери по спирту (до 10%).
В стандартных ректификаторах проблема образования дикой флегмы решается с помощью теплоизолирования колонны.
Высококвалифицированные специалисты Фабрики Доктор Губер нашли другой способ решения данной проблемы путем создания колонны Торнадо. Структура колонны позволяет поднимающемуся пару проходить сначала по внешнему контуру колонны, создавая при этом активный подогрев. В результате потери тепла в окружающую среду от рабочей части колонны становятся минимальными. На выходе готовый продукт получается с улучшенными органолептическими и физико-химическими показателями.
После прогрева колонны пары достигают холодильника или дефлегматора, в котором они конденсируются и возвращаются в колонну в виде флегмы.
Поток флегмы направляется навстречу поднимающимся по колонне парам. Происходит массо- и теплообмен. Температура при ректификации спирта имеет ключевое значение: флегма на своем пути из зоны с низкой температурой в зону более высоких температур поглощает из потока паров высококипящие компоненты (сивушные масла) и выделяет легкокипящие компоненты (спирт). Так как процессы эти протекают на границе раздела фаз, то очень важно создать максимально возможную поверхность контакта. Для этого ректификационные колонны Доктор Губер оснащают РПН, который создает максимальную поверхность контакта по всей ее длине.
Качество получаемого спирта зависит от скорости отбора. А именно, чем больше флегмы забирается из колонны, тем хуже идет процесс массообмена, следовательно уменьшается крепость спирта на выходе из колонны. И наоборот, чем меньше забирается флегмы, тем лучше процесс массобмена и повышение крепости конечного продукта.
Для контроля скорости отбора спирта на колонны устанавливаются игольчатые краны для тонкой регулировки и смотровые стекла.
Создать развитую поверхность контакта недостаточно, необходимо ее правильно орошать. В насадочных колоннах имеет место пристеночный эффект. Флегма проходит не через насадку, а стекает по стенкам колонны, в результате чего падает эффективность ее работы. При правильном заполнении колонны этот эффект минимален, он практически отсутствует в колонне Торнадо, где устанавливается колпачковая тарелка с центральным изливом. В итоге флегма направляется ровно на насадку и достигается максимальный КПД данной колонны.
Что касается диаметра и высоты колонны, по данным Стедмана и Мак-Магона диаметр насадочных колонн оказывает незначительное влияние на качество разделяемых смесей.
Высота колонны. Речь идет о ее рабочей части (часть колонны, которая наполнена насадкой) должна быть не более (6-8)хD. Если высота больше данного выражения, то колонны заполняют секционно, чтобы избежать пристеночного эффекта.
Как выбрать ректификационную колонну
При выборе колонны обращайте внимание на следующие пункты:
- Материал колонны, в том числе и наполнитель, должны быть инертны по отношению к парам спирта;
- Колонна должна быть оснащена регулируемым узлом отбора;
- Наличие высокопроизводительного холодильника или дефлегматора;
- Обязательное присутствие атмосферного клапана для безопасной работы.
P.S. Ректификация спирта не сложный процесс и при наличии необходимого оборудования ее с легкостью можно провести в домашних условиях. К 2016 году ассортимент ректификационного оборудования безгранично возрастает. Несмотря на небольшие конструктивные отличия всех аппаратов, процесс ректификации остается неизменным и его качество будет в первую очередь зависеть от знаний и опыта человека, контролирующего процесс.
Пожалуйста, оцените нашу статью:
Для авторизованных пользователей
Средний рейтинг:
Оценок: 3
Книга знаний — уникальный сборник рецептов и научных исследований подготовленных экспертами нашей компании. Здесь вы найдете практические советы о домашнем и коммерческом производстве алкоголя и сыров от ведущих винокуров, пивоваров и сыроделов
Читайте также
Введение. Что мы знаем о спирте?
Этиловый спирт (этанол, винный спирт) —
C2H5OH — бесцветная жидкость с характерным запахом. Существует 2 основных способа получения этанола — микробиологический (спиртовое…
28 августа 2016