Любители приготовления домашних спиртных напитков со временем приходят к необходимости повышения качества. Лучшим решением является получение чистого спирта и разбавление его по требуемому рецепту.
Получить чистый спирт поможет ректификационная колонна. Совсем недавно информация о домашней ректификации была недоступной, сегодня большое количество специализированных форумов и блогов подробно освещает процесс домашней ректификации и постройки соответствующего оборудования.
Ректификация — процесс очистки спирта от легких эфирных и тяжелых сивушных составляющих, избавление продукта от глюкозы, сахаров и кислот. Процесс ректификации позволяет получить чистый этиловый спирт до 96°.
Получившееся сырье применяется в технических, медицинских целях, а также для приготовления высококачественного спиртного.
Справка. Чтобы без ошибок сделать аппарат своими руками, нужно понимать физику и химию процессов ректификации.
Спирт-сырец или брага нагреваются в кубе. Пары поднимаются по царге, самые тяжелые части конденсируются в нижней части набивки и стекают в куб. Пары полегче поднимаются выше набивки, конденсируются и стекают в куб. Новая порция паров поднимается, нагревает уже стекающую флегму, из нее испаряются легкие фракции — вступает в силу основополагающий принцип тепломассообмена.
Самые легкие частицы достигают холодильника Димрота, где охлаждаются и стекают. Когда в ректификационной колонне пары «выстроились» по этажам в соответствии с плотностью, начинается отбор спирта в верхней части колонны. Начинающие ректификаторы допускают ошибку именно на этом этапе — или допускают «захлеб» — излишнее возникновение флегмы, или отбирают много продукта, тогда страдает «этажность» и получившийся спирт будет с примесями.
Сделать ректификационную колонну в домашний условиях довольно сложно. Серьезные производители подробно рассчитывают и испытывают свой товар, прилагают подробную инструкцию. Перед самодельщиком стоит выбор:
- Повторить задумку популярных производителей, скопировать уже существующий аппарат. При необходимости в проверенные схемы можно внести правки и доработки.
- Сконструировать свою схему, отличающуюся от прочих.
Из чего состоит ректификационная колонна, и ее чертеж?
Домашний мастер может изготовить царговую ректификационную колонну. Она прощает многие ошибки, и результат будет гарантирован.
Чертеж ректификационной колонны
Перегонный куб
Это емкость, куда встраиваются нагреватели, испаряется брага или спирт-сырец.
Характеристики емкости:
- Прочность. Вес ректификационной трубы будет приходиться на крышку, поэтому куб должен быть жестким.
- Химическая нейтральность к спирту. Идеальный материал — пищевая хромникелевая сталь (нержавейка).
- Удобность. Емкость нужно поднимать, перемещать, сливать из него барду (перегон). Объем емкости рассчитывается в зависимости от требуемой производительности аппарата, мощности нагревателей.
- Утепление. Теплопотери должны быть минимальны. поэтому и стенки, и дно должно быть «упаковано» в утеплитель без мостиков холода.
Царга для самогонного аппарата
Царга — это труба, которая устанавливается на куб. По сути, это и есть основной каркас ректификационной колонны. Существует тарельчатая царга, но она редко применяется в домашних условиях.
Характеристики:
- Прочность. Толщина стенки царги обычно принимается от 1 до 1.5 мм. Это создает достаточную прочность при небольшом весе.
- Химическая нейтральность.
- Утепление. Чтобы выстроить в колонне пары различных фракций «по этажам», царга должна быть хорошо утеплена. Отлично подойдет рукав из вспененного полипропилена или лотки из пенополистирола, применяемые в сантехнике.
- Разборность. Для удобства чистки и хранения царгу можно сделать разборной — из колен 30-40 см. Это позволит регулировать высоту аппарата, что влияет на скорость и качество продукции.
- Наличие смотровых стеклянных участков.
- Диаметр. Если это тонкая трубка (до 2 дюймов), набивка не нужна — все процессы происходят на стенках. Такая колонна называется пленочной. Диаметры выше требуют применения насадки — уплотнительной набивки для повышения площади тепломассообмена.
Набивка или насадка
Набивка нужна для осаждения флегмы, ее повторного испарения. Главная характеристика набивки — площадь. В качестве набивки применяют камни определенных пород, сито из нержавеющей стали, стружечные спирали из нержавейки.
В продаже есть много уже готовых решений, домашние мастера придумали различные недорогие варианты-заменители. Чаще всего для замены заводским набивкам используются металлические сеточки для мытья посуды или металлическая стружка.
От объема и плотности насадки зависит выстраивание паров по этажам. Если в колонне используется мелкая стружечная призматическая насадка, нужно сделать решетчатую опору, чтобы насадка не попадала в куб.
Охладитель Димрота
Вверху ректификационной колонны находится охладитель — трубка, свитая в спираль.
По ней циркулирует холодная вода. Он полностью охлаждает все легкие пары. Характеризуется плоскостью наклона, мощностью, длиной.
Узел отбора
Он служит для того, чтобы отобрать спирт из верхнего «этажа». Отбор осуществляется не полностью, большая часть флегмы возвращается в царгу. Соотношение забранного продукта к вернувшейся в царгу флегмы называется флегмовым числом.
Чам выше флегмовое число, тем меньше производительность аппарата, тем чище получается продукт.
Существуют три вида отбора:
- По браге. узел отбора находится выше холодильника Димрота, и улавливает прорвавшиеся пары. Они доохлаждаются в дополнительном проточном холодильнике.
- По жидкости. Охладившаяся флегма «верхних этажей», капая с холодильника, отбирается через наклонные плоскости или отстойник.
- По пару. Часть пара поднимается вверх, к Димроту, а часть устремляется к дополнительному холодильнику, где конденсируется. Обеспечивается стабильное флегмовое число, не изменяемое в течении всего времени перегонки.
Дополнительный холодильник
Несет вспомогательную функцию.
Что делает:
- доохлаждает получившийся продукт,
- осаждает случайно попавшие пары,
- охлаждает готовый продукт.
Подробнее о том, что из себя представляет ректификационная колонна, и каков принцип её работы, вы узнаете из этого видео:
Выбор конструкции
Размеры и конструкция аппарата зависит от ряда факторов:
- Требуемая производительность. при большей производительности царга с набивкой будет выше и шире — пара проходит больше. Охладитель и узел отбора также должны обеспечить достаточную эффективность. Минимальная длина царги — 1.5 метра, лучше сделать ее разборной из трех колен — 1 метр, 0.2 метра, 0.5 метра. это позволит использовать аппарат как для дистилляции, так и для ректификации.
- Возможные размеры. Часто домашние ректификационные колонны ограничены в размерах из-за высоты потолка. Сэкономить место поможет смещение холодильника димрота в верхней части аппарата, или размещение его перпендикулярно царге (молот Тора).
- Доступ к технологиям металлообработки. Аппарат из нержавеющей стали прослужит долго и не будет окислять спирт, но для соединения деталей потребуется аргоновая сварка или электроды по нержавейке. Варить нержавейку сложно. При возможности можно применять лабораторное термостойкое стекло, но оно слишком хрупкое. Отличный вариант для самодельщика — медь. Она легко паяется газовой горелкой, в продаже есть большое количество
- Объем заправляемого сырья. Чем больше применяемый куб, тем выше должна быть производительность. Испарение спирта происходит при 75 — 80 °С, снижение температуры снизит скорость процесса.
- Бюджет. При минимальном бюджете рассматривать надо простую, но эффективную конструкцию с механическими регулировками. Если бюджет не стеснен, аппарат дополняется точными игольчатыми кранами, дополнительными узлами и автоматикой управления.
Для домашнего дистиллирования наиболее простой будет колонна с кубом до 50 литров со встроенными ТЭНами мощностью 3 Квт. Диаметр колонны 32 мм, узел отбора по жидкости по мотивам конструкции Алекса Бокакобы, холодильник Димрота, вставленный выше узла отбора.
Дополнительный охладитель не нужен, вместо него отлично служит пластиковая трубка длиной 1.5 метра, охлаждаемая воздухом. В качестве насадки можно использовать насадку Панченко, СПН или металлические нержавеющие мочалки для посуды. Все соединения производятся на недорогие сантехнические резьбовые соединения.
Оптимальные расчеты
Расчет колонны начинается с определения следующих параметров:
- Возможная высота. Практика показывает, что для домашнего аппарата оптимальной будет высота в 1.5 — 2 метра. Если в роли нагревателя используется газовая плита, высота царги будет 1.2 — 1.5 метра. Диаметр зависит от высоты, среднее соотношение — 1/50. К примеру, царга 1.5 метра должна быть не больше 32 мм. (округляем до стандартных труб).
- Мощность ТЭНа или нагревателя. Царга 1.5 метра будет иметь производительность примерно 300 мл/час, что соответствует 300 ватт мощности ТЭНа. Мощность нагревателя должна быть достаточной для нагрева до 70 °С объема браги в течении 1 часа, а также иметь возможность оптимального регулирования.
- Объем куба. Это утепленная емкость с удобным размером, транспортабельная. Для экономии высоты помещения диаметр и высота должны быть примерно одинаковыми. От объема куба зависит количество нагретых паров. Для домашнего использования удобны кеги из-под пива 25, 30, 50 литров. Алюминиевые бидоны или бачки лучше не использовать — алюминий быстро корродирует.
- Мощность охладителей. Охладитель должен полностью справляться с конденсированием паров при минимальном протоке воды. Точной формулы расчета мощности охладителя не существует, количество витков и длина подбирается опытным путем. Для нашей конструкции вполне достаточно 30 сантиметров плотно навитой спирали из трубки 6 мм. Лучше изготовить холодильник с запасом мощности и регулировать скоростью подачи холодной воды.
Как сделать из фитинговой сантехники в домашних условиях?
Действия следующие:
- Закупаем материалы — 2 метра трубы 32 мм из меди; олово для пайки; 15 см медной трубки диаметром 8 мм, 2 метра трубки 6 мм; игольчатый кран, пластиковый шланг диаметром 8 мм. Приобретаем готовую насадку или заменитель — керамический гравий, металлическая мочалка. Наиболее простые соединители — клампы или латунная резьба.
- Делаем царгу. Делим трубу на отрезки 1 метр, 0.3 метра, 0.5 метра. Отрезок 10 сантиметров припаиваем к крышке куба, вставляем сеточку для задержки насадки. На каждый стык припаиваем кламповое соединение или сантехническую резьбу из меди или латуни.
- Собираем узел отбора по мотивам Алекса Бокакоба. На трубке длиной 0.3 метра ближе к нижнему краю делаем два угловых пропила под 30 — 40 градусов. В пропилы вставляем пластинки из меди, обрезаем и запаиваем. Сверлим отверстие для трубки отбора жидкости, отверстие должно находиться внизу «кармашка» нижней пластинки. На трубку отбора припаиваем резьбу для игольчатого крана, который будет регулировать отбор. Сбоку и чуть выше отверстия отбора вставляем трубку «прямотока». Он нужен, чтобы контролировать флегмовое число. Прямоток проводит флегму из «кармашка» отбора ниже, флегма капает в центр насадки. Средняя часть прямотока выполнена из прозрачной пластиковой трубки.
- Собираем охладитель , для чего плотно навиваем медную трубку, набитую песком на штырь диаметром 12 мм. Штырь извлекается, песок вытряхивается и выдувается. Получается спираль, один конец которой нужно продеть внутрь. Начало и конец трубки продевается в латунный «стаканчик» с резьбой и запаиваются — это пробка. Получившийся холодильник вставляется выше узла отбора, капающая флегма собирается наклонными плоскостями.
- Перед применением засыпаем насадку в царгу. Насадка не должна плотно закупоривать трубу, пар должен свободно проходить через нее.
- При желании можно сделать проточный доохладитель. Он состоит из двух трубок, диаметром 10 и 12 мм. Длина тонкой трубки на 3 см. короче, чем толстой. Трубки вставляются одна в другую и торцы запаиваются. К толстой трубке припаиваются вход и выход холодной воды.
Колонна собрана и готова к использованию. Перед применением детали лучше промыть слабым раствором уксусной кислоты при помощи ершика.
Посмотрите видео, в котором показано, как собрать ректификационную колонну своими руками:
Режимы работы
Режимы следующие:
- Нагрев браги до 72 -75 °С. Охладитель Димрота работает с минимальной мощностью.
- Прогрев колонны и выстраивание «этажей» конденсации флегмы. На протяжении всей колонны идет активный барботаж и паромассообмен. Важно не допустить перенасыщения колонны, иначе будет «захлеб» — флегма закупорит весь диаметр царги. Подбираем мощность нагревателей так, чтобы возле узла отбора температура была 71 — 75 °С.
- Начало отбора. При отборе по жидкости неизбежно нарушается стройная пирамида в царге, поэтому флегмовое число нужно будет корректировать. Плотность пара постепенно падает, инстенсивность отбора также. Первая отобранная жидкость — «головы» — содержат летучие эфирные составляющие. Объем голов доходит до 20 % от планируемого содержания спирта.
- Отбор основного товарного спирта идет до появления запаха сивушных масел.
- При желании вытянуть из сырья все возможное , вытягиваем «хвосты» — последнюю часть спиртсодержащих паров. В них большое количество сивушных масел, хвосты смешиваются в «головами» и применяются при дальнейших ректификациях.
- Завершение ректификации — выключение нагревателя, остывание труб.
Весь цикл в в зависимости от желаемого качества продукции может продолжаться сравнительно долго — от 8 часов до 2 суток.
Средняя производительность собранной нами колонны — 250-300 мл. 96° спирта в час.
Нужно ли проектировать оборудование?
Процесс расчета, сборки и испытаний самодельного оборудования приносит огромное удовольствие. Результат после правок и доработок будет гарантирован. Однако первые трудности или неудачи способны остудить пыл начинающих ректификаторов.
В итоге самостоятельного конструирования на результат влияют даже незначительные нюансы — плотность набивки, угол наклона, диаметр трубок Димрота… В случае, если нужен быстрый и гарантированный результат — лучше приобрести готовый аппарат от производителя. При покупке важно знать устройство, продуктивность и назначение аппарата, чтобы не купить подделку или неэффективный прибор.
Работа ректификационной колонны основывается на многоразовом испарении спирта для его очищения. Переработка этого вещества является важной задачей современной промышленности. Спирт имеет широкий спектр использования, поэтому его качество должно удовлетворять требованиям технического и пищевого характера.
1
Процесс ректификации представляет собой разделение смесей с содержанием спирта на чистые элементы. Для этого используется кипение веществ, каждое из которых имеет свою температуру испарения. В ходе этого процесса происходит образование пара, а каждая фракция отделяется от своей начальной смеси. Как правило, в ходе ректификации выделяют альдегиды, воду, этиловые и метиловые спирты, сивушные масла и другие. Такое устройство наиболее эффективно от вторичных примесей.
Разделение смесей с содержанием спирта на чистые элементы в ректификационной колонне
Ректификация возможна из-за различного коэффициента содержания отдельных компонентов в жидкой основе и в состоянии парового испарения. Поскольку система стремится к равновесию, она пытается выровнять показатели температуры, давления и концентрации вещества в каждой из фаз. Когда пар входит в контакт с жидкостью, он обогащается компонентами низкокипящих "летучих" компонентов, а жидкость вбирает в себя высококипящие вещества . Этот процесс сопровождается обменом тепла.
Параметры ректификационной колонны:
- Размеры и материал. Конструкция включает в себя насадки, цилиндры, дистилляторы и куб. Для колонны используется нержавеющий пищевой сплав, который не выделяет вредных веществ в жидкости.
- Система нагрева. Для качественной колонны необходимо точно контролировать мощность нагрева. Самым оптимальным способом на сегодня является использование ТЭНов, которые устанавливаются в нижнюю часть колонны. Не рекомендуется использовать стандартную поставку газа, так как ее особенности не позволяют проводить плавную регулировку мощности нагрева.
- Производительность. В этот параметр входит мощность нагрева, которая отвечает за интенсивность движения пара внутри конструкции.
- Точный контроль. Каждый процесс имеет свои особенности эксплуатации и допустимые значения работы, которым нужно следовать.
- Внутреннее давление влияет на температуру кипения. Для лучшей ректификации спирта нужно удерживать давление в диапазоне 720-780 мм. рт. ст. Если это не контролировать, давление снизится, а это уменьшит плотность пара, что приведет к "захлебыванию" колонны. Аналогичная ситуация и с высоким давлением, которое недопустимо для эффективной работы оборудования.
Ректификационная колонна включает в себя насадки, цилиндры, дистилляторы и куб. Для колонны используется нержавеющий пищевой сплав
В компаниях все чаще устанавливается ректификационная колонна, принцип работы которой основан на стекании жидкости и поднятии пара, что необходимо для достижения равновесия, позволяющего выделить чистые компоненты веществ (сначала поступают жидкости с низкой температурой кипения, потом – с высокой). Залогом этого процесса является состояние равновесия.
2 Современная конструкция колонны – как в ней разобраться?
Имеет вид цилиндра переменного или постоянного сечения с расположенными внутри насадками и тарелками. Каждый чертеж учитывает эти элементы при сооружении колонны. В каждой колонне установлены вспомогательные узлы для поступления спирта-сырца, а также контроля и отбора итогового продукта.
Основные показатели:
- спирт-сырец является результатом перегонки браги после дистилляции (самогон в 35 градусов);
- флегма – образовавшийся пар, стекающий по колонне;
- флегмовое число – соотношение пара к дистиллятору.
Ректификационная колонна используется в условиях промышленных и лабораторных процессов. Она эффективно зарекомендовала себя в нефтехимической, газовой, нефтеперерабатывающей, пивоваренной, химической и других отраслях. Принцип действия конструкции основан на появлении двух встречных потоков в виде пара и стекающей жидкости. Между ними происходит контакт в специальных тарелках, при этом температура пара будет выше, чем у жидкости.
Схема работы ректификационной установки основана на непрерывном и периодическом действии. В первом случае сырье поступает и отводится из установки в цикличном процессе. В периодической работе вещества поставляются дозами и проходят ректификацию до момента достижения нужного результата.
Классификация внутреннего объема колонны: эвапорационная, укрепляющая и исчерпывающая. Подаваемая жидкость испаряется и переносится в средний объем колонны. Эта смесь разогревается и частично испаряется на разогретой тарелке. При этом процессе происходит смешивание легких частиц с флегмой, из-за чего они тяжелеют и стекают вниз. В верхней части колонны располагается укрепляющая часть, в теле которой пар обогащается легкими фракциями. В нижней же части находится исчерпывающая стадия, куда стекает флегма и отводятся легкие фракции.
3 Работа ректификационной установки – как добиться лучшего результата?
Поскольку система переработки спирта работает на принципах конденсации поступающих веществ, требуется соблюдение технологии ректификации. Это необходимо для равновесия паров и смесей, чтобы обеспечить их эффективную очистку. В случае системы периодического нагрева (используются при невысокой рабочей нагрузке) на нижней части фракции расположен нагревательный элемент, который запускает процесс. Ректификация может проводиться не только конденсатом – для этого может использоваться вакуум, действие атмосферного давления или низкой температуры.
Ректификационная колонна является эффективным средством очистки спирта. На ее основе конструируют домашние аппараты, позволяющие очищать спиртосодержащие смеси. В ходе этого процесса могут ухудшиться органолептические качества, но в этом случае спирту можно вернуть нижние фракции. Ответственный подход к процессу и соблюдение норм позволят получить очищенный спирт высокого качества. Удачи вам в этом деле!
И немного о секретах...
Российские ученые кафедры биотехнологий создали препарат, который сможет помочь при лечении алкоголизма всего за 1 месяц.
Главное отличие препарата - ЕГО 100% НАТУРАЛЬНОСТЬ, а значит эффективность и безопасность для жизни:
- устраняет психологическую тягу
- исключает срывы и депрессию
- защищает клетки печени от поражения
- выводит из сильного запоя за 24 ЧАСА
- ПОЛНОЕ ИЗБАВЛЕНИЕ от алкоголизма вне зависимости от стадии
- очень доступная цена.. всего 990 рублей
Курсовой приём всего ЗА 30 ДНЕЙ обеспечивает комплексное РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ С АЛКОГОЛЕМ.
Уникальный комплекс АЛКОБАРЬЕР является на сегодняшний день самым эффективным в борьбе с алкогольной зависимостью.
Перейдите по ссылке и узнайте все преимущества алкобарьера
Тема ректификации поистине многогранна. Вопросы, касающиеся этого важного в деле самогоноварения процесса были, есть и всегда будут.
Предлагаем вам узнать все самое важное из нашей статьи!
Только при помощи ректификации возможно произвести в домашних условиях практически чистый спирт и самогон.
Наши ректификационные колонны «Дачник» , «Пчелка », «Персик» по праву могут называются домашними мини-заводомами.
Оборудование для ректификации вы можете без проблем купить у нас, но нужно только определиться в требованиях, сколько самогона вы хотите производить и какое пространство вы готовы выделить под это производство.
Еще можно попробовать сделать колонну самому, конструкция ректификационных колонн, конечно, сложнее самогонного аппарата, но не ничего невозможного.
Если вы все-таки решили сделать колонну самостоятельно, то требования к материалам для изготовления колонны те же, что и для самогонного аппарата.
Для емкости – только пищевая нержавейка , для прокладок – натуральный силикон, детали между собой лучше сваривать, или спаять пищевым припоем.
Если вы купили недорогую ректификационную колонну, и в результате получается плохой спирт с посторонними запахами, что же делать?
Часто бывает, что продавцы таких колонн лукавят, говоря, что на них вы сможете произвести чистый спирт. Ваши ожидания не были оправданы, возможно потому, что производитель сильно завысил возможности колонны.
Или ее размеры таковы, что на ней в принципе невозможно получить чистый спирт как бы вы не старались.
Хорошая колонна не может стоить дешево.
Как же работает ректификационная колонна?
Колонна устанавливается в баке строго вертикально, а в бак заливается спирт-сырец, затем подводится нагрев. Жидкость закипает, а пар поднимается в колонну. В верхней части колонны расположен дефлегматор (холодильник с узлом отбора).
Другими словами, часть сконденсировавшейся жидкости в холодильнике можно отбирать на выход, а остальную часть спускать обратно в колонну.
Эта жидкость стекает вниз навстречу пару и там взаимодействует с ним на множестве мелких элементов.
У этих элементов есть большая развитая поверхность (пружинки, шарики, колечки), что называется насадкой. Стекающая жидкость по элементам колонны называется флегмой .
В дефлегматоре колонны образуется конденсат, часть которого отбирается на выход, а часть опускается назад.
Возврат в колонну части конденсата – залог нормальной работы колонны. Соотношение количества конденсата, отбираемого на выход, и количества конденсата, возращенного в колонну, и называется флегмовым числом (ФЧ). Если не отбирать продукт из колонны, то флегмовое число будет равняться бесконечности.
Пар взаимодействует с флегмой, отдает ей свою энергию и вещества, которые кипят при более высокой температуре, в то же время, вещества с более низкой температурой кипения переносятся наверх колонны.
Через некоторое время, все вещества распределяются по колонне от кипящих при высокой температуре (внизу), до кипящих при меньшей температуре – вверху. То есть к дефлегматору поднимется самое низкокипящее вещество и его можно легко отобрать.
Таким образом, можно легко отбирать отдельные друг от друга жидкости.
Насадка – внутренние элементы колонны, обычно, сыпучи. Самый доступный вид насадки – это металлические мочалочки для чистки и мойки посуды. Перед использованием таких мочалок стоит убедиться, что они сделаны из нержавейки.
Как это проверить? Просто поднести магнит.
Вы наверняка спросит, почему ректификационная колонна завернута в теплоизоляцию?
Дело в том, что теплоизоляция позволяет свести к минимуму влияние внешних факторов на процесс ректификации. А так как работа колонны зависит от стабильности распределения температуры по длине, то теплоизоляция более чем оправдана.
Опытные самогонщики знают, что скрывается за словосочетанием "колонна захлебнулась".
Расскажем вам по-секрету. Захлеб колонны – это явление, при котором поступающая из дефлегматора жидкость не возвращается в куб, а скапливается.
Причинами этому могут послужить и превышение мощности нагрева (большой поток пара препятствует стоку флегмы вниз), и конструкторские ошибки (установка труднопроходимых для флегмы сеток, чрезмерное уплотнение насадки, узкие места в колонне).
Захлеб колонны проявляется бурным хлюпаньем и шумом при работе, содержимое может даже выбрасываться через верхнее отверстие дефлегматора!
Если причиной захлеба был сильный нагрев, то нужно его уменьшить и все пойдет, как положено.
А вот ошибки в конструкции, чаще всего, возникают в самодельных колоннах, устранить их можно, лишь переделав колонну.
Качественная колонна - один из залогов успешности в самогоноварении!
Материал подготовлен экспертами Интернет-магазина Купиталон.ру . При копировании материалов с сайта, гиперссылка обязательна
Изготовление алкогольных напитков в домашних условиях пользуется растущим с каждым годом спросом. В основе самостоятельного производства спирта могут лежать процессы дистилляции или ректификации. Получение наиболее качественного продукта обеспечивает ректификационная колонна.
Описание и принцип работы
В отличие от дистилляции, ректификация — более сложный процесс, основанный на разделении исходного спиртосодержащего сырья на чистые вещества с разными температурами кипения (этиловый спирт, вода, и другие примеси) в результате многократных циклов испарения жидкости и конденсации паров на специальных контактных элементах.
Колонна представляет собой вертикальную цилиндрическую надстройку, расположенную над перегонным кубом — емкостью, куда заливается исходное сырье.
При нагревании жидкости, содержащейся в перегонном кубе, до температуры кипения этилового спирта начинается выработка пара. Он поднимается по колонне в — устройство, где и конденсируется в результате водяного охлаждения. Этот конденсат, именуемый флегмой, стекает вниз, по пути встречая очередную порцию восходящего пара. Флегма, содержащая сивушные масла и другие нежелательные вещества, оседает на контактных элементах, имеющих форму тарелок, шаров, губок или мочалок.
В колонне протекает постоянное взаимодействие флегмы и пара, в результате которого происходит четкое разделение исходного сырья на составляющие его фракции в зависимости от плотности и температуры кипения. Пары этанола, имеющего самую низкую температуру кипения, скапливаются в верхушке колонны, окончательная конденсация спирта проходит в конечном узле аппарата — холодильнике, откуда уже жидкий продукт стекает в приемную емкость.
Похожую конструкцию имеет укрепляющая колонна, называемая также бражной, которую иногда по ошибке считают ректификационной.
Принцип работы бражной колонны основан на разделении спиртосодержащей жидкости на фракции путем установки необходимой температуры в устройстве. Колонна не содержит контактных элементов, конденсат в ней стекает по стенкам.
Конструкция домашнего спирт-завода
Производство спиртных напитков в домашних условиях в нашей стране было распространено во все времена. Но если в эпоху социализма самогоноварением занимались в основном сельские жители, то сегодня изготовлению собственной алкогольной продукции с удовольствием придаются и жители мегаполисов.
А если принять во внимание то, что получаемый алкоголь можно использовать не только для изготовления напитков, но и в медицинских и технических целях, домашний спирт-завод становится выгодным приобретением.
Размещать аппарат следует в хорошо вентилируемом помещении, оборудованным водоснабжением и канализацией. Также необходимо наличие нагревательной поверхности. В городской квартире этим требованиям отвечает кухня. В частном доме или на даче под производство можно выделить отдельную комнату или площадь в хозяйственных постройках.
Конструкция миниспиртзавода состоит из следующих элементов:
- электрическая или газовая плита;
- перегонный куб;
- дистиллятор с колонной;
- емкость для сбора готового продукта;
- устройство для подвода проточной холодной воды;
Как собрать своими руками
На рынке представлено множество самогонных аппаратов, оборудованных ректификационными или укрепляющими колоннами, а также классическими дистилляторами-змеевиками. Готовые решения качественны и удобны, однако имеют чрезмерно высокую стоимость.
Собрать ректификационную колонну самому непросто, но возможно при наличии желания, необходимых навыков, материалов и инструментов.
Устройство ректификационной колонны включает:
- корпус;
- дефлегматор с системой охлаждения;
- холодильник для окончательной конденсации спирта;
- контактные элементы для конденсации флегмы.
Выбор подходящего материала — важнейшее условие для получения качественного продукта и обеспечения долгого срока службы устройства. Лучшим вариантом для изготовления корпуса колонны будет труба из нержавеющей стали или меди. Трубу следует выбрать диаметром 30-50 мм при длине 1300-1500 мм. Практика показывает, что высота колонны напрямую влияет на качество ректификации и должна составлять 40-50% от ее диаметра.
Дальнейшая последовательность действий будет следующей:
- Трубку разрезать на две части — верхняя должна быть чуть короче нижней.
- У основания нижней части трубы закрепить мелкую металлическую сетку во избежание высыпания из колонны наполнителя.
- В качестве контактных элементов можно использовать металлические губки для мытья посуды. Важно, чтобы они были из пищевой нержавеющей стали. Губки разрезать на фрагменты по 5 мм и заполнить ими нижнюю часть трубы, закрыть сеткой.
- Часть трубы с наполнителем герметично присоединить к перегонному кубу. Предусмотреть термоизоляцию колонны, для чего рекомендуется использовать поролон.
- Верхний фрагмент трубы (дефлегматор) оборудовать водяной рубашкой с патрубками для ввода и оттока воды. Сверху фрагмент заглушить, оставив отверстие под атмосферную трубку.
- В 15-20 мм от нижнего края дефлегматора проделать отверстие под патрубок для вывода дистиллята. Под этим отверстием закрепить пластину-кольцо — узел отбора дистиллята.
- Обе части трубы плотно соединить друг с другом резьбовым переходником.
- Патрубок для вывода дистиллята подсоединить к холодильнику.
- Проточная вода подводится к холодильнику, от него — к дефлегматору, после которого отводится в канализацию.
Бражная колонна своими руками собирается еще проще, т. к. в ней отсутствуют контактные элементы.
Как пользоваться ректификационной колонной
Ректификационная колонна своими руками собрана — самое время переходить к ее эксплуатации. Перед использованием устройства следует проверить все соединения на герметичность и перекрыть кран отбора дистиллята. Перегонный куб наполнить не более чем на 2/3 объема. В куб лучше залить не , а спирт-сырец, полученный после первичной перегонки.
Теперь приступаем к нагреванию куба. После достижения температуры 78°С открыть кран отбора. Первые порции продукта непригодны к употреблению — от них лучше избавиться. Появление запаха спирта — сигнал для сбора очищенного этанола. С этого момента подогрев куба необходимо увеличить.
Почувствовав сивушный запах, нужно прекратить отбор спирта. Ректификационная колонна, принцип работы которой — разделение исходной жидкости на фракции с разными температурами кипения, с этого момента выделяет нежелательные составляющие.
При соблюдении этих правил на выходе можно получить чистый этиловый спирт без посторонних запахов и нежелательных примесей.
Преимущества и недостатки метода ректификации
Ректификация, как способ получения спирта, имеет свои преимущества и недостатки.
Достоинства ректификации:
- конечный продукт — чистый этиловый спирт без посторонних запахов;
- крепость спирта выше, чем , получаемого путем дистилляции, и достигает 96% об.
- крайне низкая потеря получаемого продукта по сравнению с дистилляцией.
Недостатки тоже имеются:
- спирт на выходе лишен вкуса и аромата исходного сырья;
- сложность и дороговизна производственного оборудования.
Любой самогонщик может столкнуться с дилеммой, что лучше — старый добрый дистиллятор или ректификационная колонна. При очевидном преимуществе ректификации окончательный выбор всегда остается за домашним виноделом.
Устройство ректификационной колонны достаточно сложное, и смоделировать его в домашних условиях вряд ли удастся. Но на специализированных интернет-сайтах можно по вполне приемлемой цене купить рабочую установку, которая потребует только незначительного переоборудования вашего самогонного аппарата.
Переоборудование будет касаться только бака испарителя - необходимо установить фланец подходящего диаметра, чтобы можно было закрепить колонну строго вертикально. Если на баке не было термометра, то придется его установить. Без измерения температуры на испарителе контролировать работу колонны чрезвычайно сложно, да, в принципе, и невозможно вообще.
Как работает колонна
Колонна представляет собой тепломассообменник в котором происходят сложные физико-химические процессы. Базируются они на разнице температур кипения различных жидкостей и скрытой теплоемкости фазовых переходов. Это очень загадочно звучит, но на практике выглядит несколько проще.
Теория очень проста - пар, содержащий спирт и различные примеси, которые кипят при разных температурах, отличающихся на несколько градусов, поднимается вверх и конденсируется в верхней части колонны. Образовавшаяся жидкость стекает вниз, и встречают по пути новую порцию горячего пара. Те жидкости, температура кипения которых выше, повторно испаряются. А те, которым не хватило тепловой энергии, остаются в жидком состоянии.
Ректификационная колонна постоянно пребывает в состоянии динамического равновесия пара и жидкости, во многих случаях трудно разделить жидкую и газообразную фазы - все бурлит и кипит. Но по плотности, в зависимости от высоты, все вещества разделены очень четко - вверху легкие, затем более тяжелые и в самом низу - сивушные масла, остальные примеси с высокой температурой кипения, вода. Разделение по фракциям производится очень быстро, и такое состояние поддерживается практически бесконечно долго, при соблюдении температурного режима в колонне.
На высоте, соответствующей максимальному содержанию спиртовых паров, устанавливается заборный патрубок, сквозь который выделяется пар и поступает в конденсатор (холодильник), откуда спирт стекает в сборную емкость. Ректификационная колонна для самогонного аппарата работает очень медленно - отбор, как правило, производится капельно, но при этом обеспечивается высокий уровень очистки.
Колонна работает при атмосферном давлении, или чуть выше его. Для этого в верхней точке устанавливается атмосферный клапан или просто открытая трубка - не успевшие конденсироваться пары покидают колонну. Как правило - спирта в них практически нет.
Состояния парожидкостных компонентов на разных высотах колонны
На графике изображены фиксированные состояния парожидкостных компонентов на разных высотах колонны которые можно контролировать за температурой в данной точке. Горизонтальная часть графика соответствует максимальной концентрации вещества. Разделение не имеет четких границ - вертикальная линия соответствует смеси нижней и верхней фракций. Как видно, объем пограничных зон намного меньше фракционных, что дает определенный люфт температурного режима.
Устройство ректификационной колонны
Базой для колонны служит вертикальная труба из нержавеющей стали или меди. Другие металлы, особенно алюминий, для этой цели не подходят. Труба изолируется извне материалом низкой теплопроводности - утечка энергии может нарушить установившийся баланс и снизить эффективность теплообменных процессов.
В верхней части колонны монтируется предварительный холодильник дефлегматора. Как правило, он представляет собой встроенный или внешний змеевик, охлаждающий приблизительно 1/8-1/10 часть колонны по высоте. Найти в интернете можно и ректификационные колонны с водяной рубашкой или сложными шаровыми холодильниками. Кроме цены, они ни на что больше не влияют. Классический змеевик отлично справляется со своими задачами.
Колонна «Малютка»
Отношение количества отобранного конденсата к общему числу возвращающейся в бак флегмы называется флегмовым числом. Это характеристика отдельной модели колонны и описывает ее рабочие возможности.
Чем меньше флегмовое число, тем колонна производительнее. При Ф=1 колонна работает как обычный самогонный аппарат.
Промышленные установки обладают высокой разделительной фракционной способностью, поэтому их число равно 1,1-1,4. Для бытовой самогонной колонны оптимальным является Ф= 3-5.
Виды колонн
Ректификационная колонна для самогонного аппарата для увеличения точек соприкосновения пара и жидкости, где происходят теплообменные и диффузионные процессы, снабжается наполнителями, значительно увеличивающими площадь контакта. По типу внутренней конструкции колонны подразделяются на тарельчатые и насадочные. Классификация по производительности или высоте не показывает реальных возможностей.
Для увеличения площади контакта внутрь колонны помещается свитая в спираль мелкая сетка из нержавейки, насыпные мелкие шары, кольца Рашига, мелкие спиральки из проволоки. Они плотно укладываются или засыпаются на высоту до ¾ длины колонны, не достигая точки забора спирта.
Термометр должен находиться в свободной от насадок зоне, и показывать реальную температуру среды. Термометр выбирается электронный, как обладающий наименьшей инертностью. В некоторых моделях колонн роль играют десятые доли градуса. Для получения чистого спирта в зоне отбора температура должна поддерживаться в пределах 72,5-77 С.
Тарельчатая ректификационная колонна намного сложнее в изготовлении - конструкция колпачковых или ситчатых тарелок, представляющих собой горизонтальные перегородки внутри, сквозь которые жидкость протекает с некоторой задержкой. На каждой из тарелок создается зона барботирования, повышающая степень извлечения спиртовых паров из флегмы. Иногда ректификационные колонны называют укрепляющими - на них достигается почти стопроцентный выход спирта при минимуме посторонних добавок.
Работает колонна при атмосферном давлении, для связи с внешней средой колонна оборудуется специальным клапаном или открытой трубкой в верхней части конструкции. Этот факт определяет одну из особенностей ректификационной колонны для самогонного аппарата - при разном атмосферном давлении она работает по-разному. Температурный режим изменяется в пределах нескольких градусов (разница на термометре бака и колонны). Соотношение устанавливается экспериментально. По этой причине с колонной ТЭН.
Купив рабочую ректификационную колонну, или построив ее своими руками, вы сможете получить спирт высокой очистки без особых сложностей. Особенно эффективна колонна при перегонке самогона, полученного из обычного дистиллятора.
