В основе работы непрерывной бражной колонны находится все тот же процесс испарения спирта с последующей конденсацией. Но здесь, как и у других способов получения самогона, важны не начальное и конечное состояние - брага и спирт (самогон), а сам процесс превращения одной жидкости в другую.
Этапы перегонки те же, что и в обычных перегонных кубах - испарение/конденсация. Разница состоит в принципе испарения, которое является и полноценным процессом очистки. При использовании колонны этого вида можно получить неограниченное количество спирта-сырца, лишенного сивухи. Объем продукта ограничен зависит только от емкости сосуда для браги, которая перерабатывается.
Составные части
Система непрерывной бражной колонны состоит из:
- бака для браги;
- насоса для подачи сырья;
- электронного регулятора или ЛАТРа;
- испарителя (парогенератора);
- системы трубопроводов;
- контактной колонны;
- термометров.
Многие пользователи спрашивают - реальна ли непрерывная бражная колонна своими руками? Ответ однозначен - да. Но вот никто не задается вопросом, нужна ли она и какой от нее практический результат. Стоит ли овчинка выделки?
Принцип работы колонны
Ключевое слово в названии колонны - непрерывная. Это подразумевает работоспособность установки в любой момент, при наличии определенного объема сырья. Вот здесь и кроется подвох - всегда ли у вас в запасе 100-200 или более литров готовой браги, пригодной для перегонки? В противном случае, использовать непрерывную колонну не имеет никакого практического смысла.
Ее действие базируется на подаче жидкой браги в трубу колонны, где она взаимодействует в режиме противотока с водяным паром, нагретым до 100 С. В результате теплообмена спирт испаряется, а все высококипящие фракции стекают в приемник и сливаются в канализацию.
Непрерывная подача браги подразумевает ее большое количество и извлечение из нее только низкокипящих компонентов, при температуре до 76 С. То есть, извлечение «голов» невозможно в принципе. Полученный продукт необходимо перегонять повторно.
Как работает установка
Брага из бака подается в верхнюю часть теплообменника, об устройстве которого будет сказано ниже, и стекает по стенкам. По пути жидкость наталкивается на ситчатые перегородки, которые замедляют ее движение и увеличивают площадь контакта с поднимающимся снизу паром.
Парогенератор представляет собой обычный кипятильник с ТЭНами или иными нагревателями. Температура пара на выходе - 100 С. давление его в трубе теплообменника определяется ее диаметром и высотой. Единственное требование - в зоне отбора спиртовых паров их температура не должна превышать 76 С. Это регулируется скоростью подачи браги и ее температурой.
Подается брага при помощи жидкостных насосов, в колонне своими руками могут использоваться насосы от фильтров обратного осмоса или компактных фонтанов. Главное требование - чтобы они могли работать при изменяемом напряжении. От мощности насоса в данный момент зависит количество браги, подаваемой в колонну, а, следовательно, и температура паров на выходе.
Водяной пар нагревает стекающую брагу и испаряет из нее спиртовые пары. На горизонтальных сетчатых перемычках дополнительно возникают очаги барботажа - процент содержания спирта в парах возрастает и, в идеале, достигает максимума в точке отбора. Высококипящие примеси так и остаются в жидком состоянии.
Скорость работы непрерывной бражной колонны намного превышает возможности обычного дистиллятора, не говоря уже о ректификационных колоннах. Но этот момент нивелируется необходимостью повторной перегонки, если ваша цель - получение качественного напитка.
В случае необходимости перерабатывать большое количество браги (до 70 л/ч) в спирт среднего качества - бражная колонна непрерывного действия незаменима.
Как сделать самому своими руками
Если вы все же определились с намерением обзавестись бражной колонной непрерывного действия и располагаете определенным финансовым ресурсом, то лучше всего ее купить. В интернет магазинах есть неплохие варианты, например «Доктор Губер» или ХД/3-60, они вполне работоспособны и не слишком обременительны по цене.
Следует отметить, что при самостоятельном изготовлении колонны, львиная доля расходов приходится на покупку оборудования. Вам необходимо будет купить:
- две емкости, для браги и воды (испарителя);
- насос для подачи браги (фонтанный или перистальтический);
- трубу для колонны (нержавейка или медь Ø 50-100 мм), высотой 1, 5-2 м;
- ЛАТР или иной регулятор напряжения;
- два термометра;
- силиконовые шланги;
- холодильник проточный в сборе, или материалы для его изготовления.
Кроме того, необходимы инструменты для изготовления колонны, монтажа штуцеров и клампов. По трудоемкости колонна непрерывного действия находится в числе лидеров.
Кого-то может смутить высота колонны - до 2-х метров. Но следует помнить, что даже при наличии 8-10 сеточных перегородок-фильтров внутри, при меньшей длине теплообмен будет идти очень вяло и большая часть спирта, растворенного в браге, уйдет в отходы. Повторной переработка флегмы возможна, если вы собираете ее в отдельную емкость. Но в таком случае отпадает необходимость в самой бражной колонне - лучше перегнать на обычном дистилляторе.
Для колонны потребуется медная или нержавеющая труба, диаметр которой указан выше. В нижней части монтируется кламповое или резьбовое соединение для крепления на баке испарителя (парогенераторе). Верхняя часть изобилует резьбовыми или кламповыми отводами для:
- подачи браги;
- отбора паров (к холодильнику);
- термометра;
- связи с атмосферой (обязательно).
Как их разместить - атмосферный отвод или клапан находится выше всех, гнездо для термометра монтируется напротив отвода к холодильнику, подача браги - чуть ниже атмосферного клапана.
Колонна не охлаждается, напротив, ее необходимо утеплить, чтобы все тепло от поднимающегося пара уходило на испарение спирта. Следует учесть, что удельная теплоемкость браги довольно высока и для переработки 1 литра на спирт необходимо испарить не менее 0,5 -0,8 литра воды. Мощность нагревателей парогенератора подбирается не менее 2,5-3 кВт (если используются ТЭН).
Прокачивать брагу о нужно начинать только после закипания жидкости в испарителе. Это определяет повышенный расход энергии на колоннах непрерывного действия. Каждый запуск сопровождается 10-15% расхода тепла на прогрев парогенератора.
Вывод
- Непрерывная бражная колонна - установка продуктивная и работоспособная, но оправдывает себя только в случае необходимости переработки большого количества сырья. Даже при 50-100 литрах за сеанс запускать ее нет необходимости.
- Затраты на ее изготовление своими руками оправданы только в том случае, если вы обладаете слесарными навыками и инженерными познаниями в электро и теплотехнике на уровне профессионала;
- Сложность эксплуатации;
- Громоздкая конструкция - чем больше узлов, тем выше вероятность поломок.
- Отсутствие реальных схем в интернете и литературе. Чертежи, которые приводятся в интернете, в большинстве случаев схематичны и требуют адаптации.
При покупке колонны промышленного изготовления - неоправдано высокая стоимость.
Варение алкоголя в домашних условиях - это далеко не самый простой процесс, который можно себе представить. Для этого вам понадобятся не только высококачественные ингредиенты, но также и соответствующие устройства, а еще навыки, позволяющие вам ими эффективно пользоваться. В данной статье речь пойдет про непрерывные бражные колонны, которые известны еще как НБК.
НБК и их применение
Они не слишком распространены на сегодняшний день, хотя и имеют высокий уровень функциональности. С одной стороны, люди привыкли использовать стандартный куб для дистилляции, поэтому не хотят перестраиваться под что-то новое. С другой - стоимость подобной колонны достаточно высока и может достигать нескольких сотен долларов. Именно поэтому многие люди, занимающиеся изготовлением алкоголя в домашних условиях, не переходят на бражные колонны. Наша статья предназначена для того, чтобы описать данное устройство, принцип его работы, а также основные преимущества по сравнению со стандартным распространенным методом кубовой дистилляции. После ознакомления с материалом вы сами сможете принять решение касательно того, какой метод вам больше по душе.
Что это такое?
Итак, для начала необходимо разобраться с тем, что вообще собой представляют бражные колонны. НБК - это устройство, которое позволяет вам из браги получать чистейший спирт-сырец путем парогенерирования. По мере прочтения данной статьи вы узнаете абсолютно обо всех особенностях этого устройства и метода приготовления домашнего спирта. Стоит обратить внимание, что из-за высокой стоимость устройства и его комплектующих данный метод не является столь распространенным в домашнем винокурении, однако в промышленных масштабах он используется уже довольно долго и крайне успешно. Так что если вы действительно хотите выйти на новый уровень эффективности, то вам обязательно стоит обратить внимание на непрерывные бражные колонны, так как именно они позволят вам добиться желаемого результата.
Устройство
Естественно, мечта каждого домашнего винокура - бражная колонна. Своими руками (чертежи вам в этом помогут) эту конструкцию может собрать каждый. Тем не менее настоятельно не рекомендуется делать это собственноручно, так как это может привести к серьезным негативным последствиям и даже может угрожать вашему здоровью и жизни. Далее в статье будут представлены лучшие модели, которые вы можете спокойно приобрести прямо сейчас - и тогда вам не придется рисковать и пытаться что-то соорудить вручную. А пока что необходимо разобрать с устройством этого продукта, чтобы вы имели представление о том, из чего состоит подобная колонна, а также могли спокойно ориентироваться в чертежах, если вы все же решитесь не тратить деньги, а сделать колонну самостоятельно. Итак, устройство действительно не является таким уж сложным: НБК состоит из испарительного бака, непосредственно самой непрерывной колонны, насоса, бардоотводчика, а также некоторых других деталей, которые могут разниться от модели к модели - подогреватель, регулятор питания, холодильник, спиртомеры и так далее. Что ж, теперь, когда вы знаете, из чего состоит данное устройство, вами может быть создана бражная колонна. Своими руками чертежи рисовать нет необходимости. Вы можете воспользоваться уже готовыми (один из них представлен далее по тексту). Составные элементы, разумеется, придется приобрести. А также нужно будет соблюдать предельную осторожность. И снова нужно повтори: не рекомендуется рисковать и делать подобное устройство самостоятельно, так как это чревато не самыми приятными последствиями.
Принцип действия
Бражная колонна - идея для тех, кто хочет быстро и эффективно получать спирт в домашних условиях. Но чтобы использовать НБК, вам необходимо понять принцип ее работы, а не только устройство. Соответственно, сейчас вы познакомитесь с процессом производства спирта из браги. Изначальное сырье, то есть брага, медленно подается тонкой струей в подогреватель, расположенный сверху устройства. В некоторых моделях этого элемента может и не быть, но с ним прибор работает гораздо эффективнее. Из подогревателя брага попадает в колонну сверху, после чего постепенно стекает по тарелкам, расположенным на протяжении всей конструкции. Одновременно из испарительного бака с помощью насоса подается пар, который контактирует с опускающейся жидкостью. В результате из нее выходят все пары, содержащие спирт, а до дна колонны доходит барда, которая выводится в канализацию через бардоотводчик. Что касается паров, насыщенных спиртом, то они поднимаются выше и попадают в дистиллятор, где уже приобретают свое нормальное агрегатное состояние - жидкое. Вот и все, спирт-сырец высочайшего качества готов. Как видите, непрерывная бражная колонна работает очень быстро и эффективно, однако, естественно, многое зависит непосредственно от модели устройства. Некоторые варианты, которые вы можете взять на рассмотрение, будут представлены вам позже. Пока же вам стоит ознакомиться с преимуществами данного устройства по сравнению с привычным традиционным кубом для дистилляции.
Большое количество браги
Теперь, когда вы можете представить себе чертеж бражной колонны, а также имеете представление о том, что происходит внутри устройства, вы можете сделать некоторые выводы касательно функциональности НБК. Первое - это то, что использование данного устройства прекрасно подходит при наличии любого количества браги. Дело в том, что стандартный куб имеет ограниченный объем, поэтому в него можно залить лишь ограниченное количество браги, в то время как в НБК можно заливать брагу хоть на протяжении целого дня. Соответственно, если вы планируете делать алкоголь в больших количествах, то данное устройство вам идеально подойдет. Однако бражная колонна ректификационная имеет далеко не одно преимущество, так что вам обязательно стоит рассмотреть каждое из них, чтобы полностью осознать, насколько более эффективным и удобным станет домашнее винокурение, когда вы приобретете НБК.
Удобство и порядок
Те люди, которые хоть когда-нибудь использовали куб для дистилляции, знают, что после его использования человека ждет еще длительная уборка, так как барда никуда не сливается, и нужно отмывать куб после каждого использования. Если же у вас имеется бражная колонна, то полученная в процессе винокурения барда сливается напрямую в канализацию через бардоотводчик, избавляя вас от необходимости каждый раз тратить время и силы на то, чтобы отчищать куб. Таким образом, как только вы решите, что на сегодня винокурения достаточно - вам нужно просто выключить парогенератор и прекратить подачу браги. Вот и все, вы можете сразу же отправляться заниматься своими делами, так как ничего чистить и убирать не нужно.
Эффективность
Раз уж речь зашла о том, что вы экономите время на уборке, стоит отметить, что вы сможете тратить меньше времени на винокурение в принципе. Дело в том, что НБК использует технологию рекуперации тепла, а она, в свою очередь, обеспечивает внушительный прирост коэффициента полезного действия. Соответственно, вы сможете получить такое же количество готового спирта за меньший промежуток времени, затратив на это гораздо меньше энергии. Как видите, преимущества НБК многочисленны, и вам стоит рассмотреть и оценить их все, чтобы суметь прийти к выводу о том, что бражная колонна - это лучший ассистент любого винокура, действующего в домашних условиях.
Качество готового продукта в кубе
Все предыдущие преимущества являются очень приятными, но ни одно из них не является настолько впечатляющим, чтобы заставить винокура перейти с традиционного метода на использование бражной колонны. Конечно, отсутствие необходимости уборки, возможность обработки большего количества браги и легкая экономия времени и энергии - это приятные бонусы. Но пока что не было затронуто то самое преимущество, которое является наиболее важным. Дело в том, что при использовании НБК вы сможете получить спирт-сырец гораздо более высокого качества и намного более чистый. Почему? На самом деле все довольно просто. Когда вы используете кубовый метод, то процесс выпаривания спирта из браги происходит довольно долго. За это время запускаются и другие химические процессы, в ходе которых «варятся» дрожжи, содержащиеся в браге, а также некоторые другие вещества, которые все в итоге дают готовому спиртовому продукту дополнительные ароматы и вкусы. Естественно, при использовании качественной аппаратуры эти запахи и вкусы являются еле различимыми, но все же они присутствуют, что значительно снижает органолептику спирта-сырца.
Качество готового продукта в НБК
Если же вы используете НБК, то процесс выпаривания спирта из браги происходит невероятно быстро - максимум на это уходит пятнадцать секунд. За это время ни один из побочных процессов не успевает дойти до такой стадии, чтобы дать насыщенному спиртом пару свои ароматы и вкусы. Соответственно, при использовании НБК спирт-сырец получается максимально чистым и качественным, и именно это ставит бражные колонны намного выше даже самого продвинутого куба.
НБК Vilenoff (6кВт)
Сейчас вы получите представление о том, какие имеются НБК на современном рынке. Товар, о котором сейчас пойдет речь, - это лучшая бражная колонна, которая может попасть вам в руки. Ее мощность составляет 6кВт, что позволяет устройству функционировать более чем эффективно. Агрегат имеет достаточно большую высоту - чуть более двух метров. Испарительный бак расположен у самого основания и имеет объем 93 литра. Если говорить о подаче браги, то она является регулируемой, то есть вы сами можете контролировать, сколько продукта будет подаваться в колонну. Максимальным показателем является 70 литров в час, но вы можете снижать его на любой уровень на свое усмотрение. Приблизительный выход спирта-сырца составляет 13.5 литров в час, однако этот показатель не является стабильным - во многом он зависит от качеств используемой вами браги. Данная НБК является лучшей доступной для каждого колонной, однако она далеко не единственная, которую вы можете заполучить.
НБК АР-480
Предыдущий продукт стоит более шестисот долларов, и не каждый захочет тратить такую внушительную сумму. Так что если вы все же хотите приобрести НБК, но при этом не располагаете такими средствами, то вам может пригодиться мини-бражная колонна. Она имеет гораздо меньший размер, у нее отсутствуют некоторые элементы, такие как, например, испарительный бак, который вам придется присоединять отдельно, а также она имеет меньшую эффективность из-за того, что ее мощность составляет всего 2.5кВт, что намного меньше, чем у предыдущей модели. Однако прибор все равно остается невероятно функциональным, а самое главное - он обойдется вам всего в триста долларов, что в два раза меньше, чем полноразмерная высокофункциональная НБК. Соответственно, вы можете выбрать один из этих вариантов - или же отправиться на поиски какого-нибудь другого варианта. Вас не заинтересовала ни одна бражная колонна? Своими руками можете соорудить аналог. И хоть это и не самый лучший и безопасный вариант, нельзя просто его проигнорировать и ничего о нем не рассказать.
Создание НБК своими руками
Самый простой выход - приобрести готовое устройство, однако если вы хотите поэкспериментировать, то можете попробовать. Возможно, у вас получится полноценная бражная колонна - своими руками устройство сделать довольно сложно, хотя на схеме все может выглядеть просто. Как вы уже поняли, вам необходимо добиться того, чтобы в верхний контейнер, которым может послужить, например, перевернутая стеклянная банка, поступали насыщенные спиртом пары, а вниз стекала отработанная барда. В фановой трубе должно происходить выпаривание, которого необходимо достигать при определенной температуре. Если вы разбираетесь в подобных устройствах, то у вас будет шанс соорудить нечто подобное. Если нет - то вряд ли у вас получится что-то достаточно эффективное, а самое главное - далеко не всегда самодельное устройство получается безопасным.
Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.
Схема работы колонны Характеристики трубы (царги) и насадки
Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.
Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).
Разобранная труба колонны с установленной насадкой в одной из царг Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.
Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.
Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.
Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.
В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.
Варианты спирально-призматических насадок Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.
Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.
Зависимость мощности от диаметра трубы
Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.
Объем куба для ректификационной колонны
Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.
С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.
При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.
Источник и мощность нагрева колонны
Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.
Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.
Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».
Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.
Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.
Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.
Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.
При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.
Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.
Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.
Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.
Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.
Формула для расчета скорости пара:
V = N * 750 / S (м/сек),
- N – мощность, кВт;
- 750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
- S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).
Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.
Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.
Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны
Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.
Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.
Пример холодильника Димрота для колонны Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.
Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.
«Рубашечник» Расчет прямоточного холодильника
Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.
Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.
Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.
Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.
Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.
Возможная конструкция прямоточного холодильника Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».
Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.
Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.
На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.
Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.
Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).
Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:
S = P * 100 (кв. см).
Длина внешней окружности паровой трубы:
Lокр = 3.14 * D.
Высота рубашки охлаждения:
H = S / Lокр.
Общая формула расчета:
H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).
Пример расчета прямоточника
Мощность нагрева – 2 кВт.
Возможно применение труб 12х1 и 14х1.
Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.
Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.
Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.
Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.
Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.
Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.
Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.
Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.
Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.
Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.
Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.
При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.
Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.
Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.
Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.
P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .
Прогресс никогда не стоит на месте. И даже в деле получения крепких спиртных напитков в домашних условиях технологии совершенствуются ежегодно. На смену примитивным дистилляторам пришли дистилляторы с сухопарником, а их в свою очередь постепенно вытесняют бражные и ректификационные колонны. свидетельствуют о том, что бражная колонна позволяет получать продукт более высокой степени очистки, нежели при использовании дистиллятора с сухопарником. Бражным (или пленочным) колоннам и посвящена эта статья.
Принцип действия бражной колонны
В основе работы любого самогонного аппарата лежит принцип дистилляции — испарения жидкости с последующей ее конденсацией. Таким образом смесь жидкостей с различной температурой кипения успешно разделяется на отдельные фракции. Однако именно качество разделения этих фракций в конечном итоге определяет качество получаемого напитка.
Бражная колонна (пленочная колонна, дистиллятор с укреплением) устроена более сложно, чем сухопарник. Тогда как сухопарник просто контактирует с воздухом окружающей среды, колонна оснащена дополнительным (укрепляющим) холодильником, помимо обычного (конденсирующего).
Благодаря подаче холодной воды в укрепляющую колонну поднимающиеся из куба пары частично конденсируются, образуя так называемую флегму. Эта густая жидкость, образуя пленку на стенках колонны, стекает обратно в перегонный куб. Поэтому бражная колонна часто и называется пленочной.
Стекающая флегма обогащается восходящими ей навстречу высококипящими примесями и увлекает эти примеси за собой в куб. Оставшиеся неконденсированные спиртовые пары при этом укрепляются – уносят с собой восходящие спиртовые фракции. Получается, что в колонне происходит более точное разделение фракций, чем в перегонном кубе. Таким образом, и крепость дистиллята на выходе, и его очистка от хвостовых фракций прилично возрастает.
При перегонке с использованием колонны вообще не приходится говорить о таком понятии, как «брызгоунос», поскольку все ненужные компоненты стекают обратно в куб. Важным моментом является и тот факт, что на бражной колонне установлен свой термометр, позволяющий следить за температурой паров и точно отсекать фракции. Это происходит при помощи регулировки подачи воды на дефлегматор (укрепляющий холодильник). Чем меньше воды охлаждения - тем меньшее укрепление происходит, и тем больший поток дистиллята попадает на выход из охлаждающего холодильника. Если хочется получить дистиллят более высокой крепости и чистоты, то воды на охлаждение дефлегматора подается больше. Но и время перегонка в этом случае займет немалое.
Как видно, принцип работы бражной колонны в самогонном аппарате не так уж и сложен. Важно только приноровиться к регулировке подачи воды: видимые изменения температуры происходят не сразу. Система является инерционной, поэтому нужно регулировать воду потихоньку, делая паузы в 20-30 секунд для установления нового равновесия в колонне. Но именно благодаря точной регулировке температурного режима за счет холодильника, на колонне с укреплением происходит более точный отбор голов. Да и хвостов тоже.
Что касается , то ограничений здесь нет абсолютно никаких. Бражная колонна особенно хорошо подойдет для получения напитков, которые подразумевают отсутствие вкусоароматических свойств сырья, используемого для браги.
Принципиальное отличие от сухопарника
В аппарате с сухопарником часть голов (а это ацетон, эфиры, метанол — словом, все, что кипит при температуре ниже, чем спирт) неизбежно «проскакивает» в продукт. Сухопарник контактирует с воздухом в помещении, а температура этого воздуха обычно постоянна на протяжении всего процесса и достаточно высока (для комфорта самого винокура). И поскольку в данном случае сложно создать более существенную разницу температур, эфиры и спирты с температурой кипения близкой к температуре кипения спирта будут неизбежно попадать в продукт. Колонна же позволяет точно выверить нужную температуру паров и длительно поддерживать ее.
В случае с хвостами (сивушными маслами и тяжелыми эфирами) охлаждение еще более предпочтительно, чем повторный нагрев пара (как это происходит в сухопарнике). И при работе на колонне с укреплением лучше снизить температуру и не добрать немного спирта, чем пропустить в продукт “букет хвостов”, который испортит напиток. Получается, что при работе с бражной колонной у нас есть выбор: либо максимальное укрепление (здесь мы регулируем температурный режим), либо максимально возможная скорость (не регулируем ничего, и получаем результат, как при работе с сухопарником).
Непрерывная бражная колонна — в чем отличие
Существует еще понятие непрерывной бражной колонны. Этот агрегат позволяет перегонять большие количества браги. Принцип действия непрерывной бражной колонны заключается в том, что процесс дистилляции идет постоянно, в систему непрерывно подаются порции браги, а в комплектации фигурирует насос. Работа такой колонны подразумевает большие объемы производства (от 100 л браги) и получение только жидкостей с низкой температурой кипения (до 76-78°С). Таким образом, об отделении головной фракции речи здесь не идет, и вторая перегонка потребуется однозначно. Необходим ли в домашних условиях такой агрегат — вопрос спорный.
Плюсы использования бражной колонны
Пленочная (бражная) колонна позволяет четко соблюдать технологию получения крепкого алкоголя в домашних условиях, а также осуществлять качественную очистку дистиллята от вредных примесей и сивушных масел. Ювелирная регулировка температурного режима перегонки позволяет добиться высокой крепости и чистоты напитка, что бывает важно при использовании его в . При правильной работе пленочная колонна позволяет получать более качественный дистиллят, чем при использовании сухопарника. Ну а в случае применения дополнительных насадок (царг) такая колонна и вовсе превращается в ректификационную.
Ректификационная колонна, которая еще 20 лет назад была только на спиртзаводах, теперь используется и в быту для производства высококачественного спирта – ректификата, что для обычного самогонного аппарата задача невыполнимая.
И чтобы лучше понять, что это такое, каково устройство и принцип действия ректификационной колонны, а также как изготовить агрегат своими руками, стоит ознакомиться с вопросом более детально.
Ректификационная колонна – это сложное устройство, состоящее из нескольких узлов: —царги—, узла отбора и —термометра—, – необходимых для протекания полноценной ректификации. Этот процесс позволяет разделить многокомпонентную смесь, состоящую из веществ с близкой температурой кипения/испарения.
Главное отличие ректификации от обычной дистилляции в том, что при ней испарение и конденсация веществ – это не единичное явление, а постоянный цикличный процесс. В результате —самогонный аппарат— колонного типа производит спирт высочайшего качества – ректификат.
Устройство и принцип работы ректификационной колонны
Царга
Находится в основании колонны и является одной из основных ее частей. Внутри нее протекает газо-жидкостный массообмен – одно из основных явлений в процессе ректификации. Происходит это следующим образом:
- Жидкость, закипая в —перегонном кубе—, испаряется и в газообразной форме проходит через царгу.
- Пар, дойдя до дефлегматора, охлаждается и конденсируется на его стенках.
- Конденсат стекает сначала по стенкам дефлегматора, а потом и по стенкам царги обратно в куб.
- В этот момент между стекающим конденсатом и восходящим паром происходит газо-жидкостный массообмен. Он заключается в передаче тепла и некоторого количества испаренных веществ от пара к конденсату. Под таким воздействием часть флегмы – ее легкокипящие составляющие: спирт и небольшая доля воды вновь испаряются, не доходя до перегонного куба, а более труднокипящие: сивушные масла и другие примеси продолжают стекать в перегонный куб.
Таким образом в верхней части колоны скапливается в основном спирт, а примеси в основном циркулируют в нижней части агрегата. Как следствие, на выходе получается ректификат с крепостью около 95%.
В ректификационной колоне может быть как одна царга, так и несколько. При этом чем выше колонна, тем больше площадь, на которой проходит массообмен между флегмой и паром, что в свою очередь улучшает качество получаемого продукта.
Внутри царги находятся насадки, на поверхности которых и происходит основной массообмен. Изделия из нержавейки хорошо подходят для сахарной и зерновой, а медные – —для фруктовой браги—.
Кроме насадок внутри царги могут размещаться тарелки, которые еще больше увеличивают площадь, на которой проходит газо-жидкостный массообмен, что сказывается на качестве получаемого ректификата.
Стенки царги могут иметь дополнительный подогрев, усиливающий испарение флегмы, не попавшей на насадки и тарелки. Такое дополнение также улучшает качество конечного продукта.
Дефлегматор
Верхняя часть ректификационной колонны, отвечающая за сбор и охлаждение восходящих паров до флегмы. Отсюда конденсировавшаяся жидкость стекает вниз в царгу.
Дефлегматор может быть выполнен по нескольким принципиальным схемам, самой простой является пленочный вариант, а одной из самых популярных – холодильник Димрота,
Узел отбора
Отвечает за сбор части конденсировавшейся флегмы и ее вывод наружу в тару для сбора. В зависимости от настроек узла отбора варьируется и количество отбираемого конденсата. Чем меньше его отбор, тем выше качество ректификата.
Термометр
В ректификационной колонне, в отличие от стандартного самогонного аппарата, является обязательной составной частью системы. Дело в том, что ректификация – это очень тонкий процесс, сильно зависящий от поддержания правильной температуры.
Перегонный куб с ТЭНами
Хотя ректификационная колонна может использоваться и с обычным кубом на газовой, электро- или , значительно лучше оборудовать ее ТЭНовым агрегатом.
Такая особенность, как и термометр, связана с необходимостью точной и тонкой регуляции температуры внутри системы, а значит и с регуляцией мощности устройства, нагревающего брагу.
Газовые вентили требуют большого мастерства, индукционные плитки имеют фиксированный шаг от 100 до 300 Вт, а вот регуляторы ТЭНов позволяют изменять мощность по 3-5 Вт.
Что лучше, классический самогонный аппарат или ректификационная колонна?
Чтобы понять преимущества ректификации перед дистилляцией, стоит провести наглядное сравнение этих технологий.
Критерий | Дистилляция | Ректификация |
Вкусо-ароматические качества конечного продукта | Вкус и запах соответствуют сырью браги. | Очень чистый спирт без вкуса и запаха. |
Крепость напитка | В зависимости от конструкции аппарата и количества перегонок от 40 до 65%. | до 97, в среднем 93-95%. |
Степень отделения веществ с разной температурой кипения/испарения | Низкая, даже вещества имеющие большую разницу в температуре испарения после конденсации остаются вместе. | Очень высокая, при необходимости можно не только отделить спирт, но и разделить сивушные масла на составляющие. |
Степень отделения вредных веществ от спирта | От низкой до средней. Улучшить качество отделения можно только за счет увеличения количества перегонок. | |
Потеря спирта | Большая, в лучшем случае получится собрать до 80% продукта, содержащегося в браге. | Маленькая, потери на практике составляют от 1 до 3%, хотя при идеальных условиях их может и не быть. |
Сложность создания и использования агрегата на базе технологии | От низкой до средней, примитивные модели не имеют строгих размерных критериев, потенциал улучшения оборудования ограничен. Обращаться с технологией легко и просто. | Высокая. Для создания понадобится специализированное оборудование и строгий перечень материалов. Для эффективного использования нужны теоретические познания. |
Чтобы посредством дистилляции получить продукт такого же качества, как при ректификации, нужно провести около 10 последовательных перегонок. При этом нужно учитывать, что перегонять спиртосодержащий продукт крепче 20-30% взрывоопасно (самогоноварение взрывоопасно по умолчанию, но в этом случае риск значительно увеличивается).
Как сделать ректификационную колонну своими руками по подробной схеме
Агрегат выполняется по простой конструкции.
Расчет и сборка ректификационной колоны своими руками проводятся следующим образом:
Вместо послесловия
Спирт, полученный посредством ректификации, значительно качественней дистиллята из классического самогонного аппарата.
Но вместе с положительными сторонами приходят и недостатки : требования к оборудованию значительно выше, а его изготовление затратнее, кроме того, эксплуатация также требует высокого мастерства.
Поэтому однозначно определить, что лучше, хороший самогонный аппарат или ректификационная колонна, не так легко, но, конечно, существует промежуточное решение – бражная колонна. Она дает дистиллят, но не ректификат, очень высокого качества, и пользоваться ей проще, тут все дело в приоритетах.
