Ректификационная колонна или дистиллятор? чистый спирт или сивушные масла?

Параметры выбора ректификационной колонны

Одним из главных параметров при выборе колонны является ее диаметр. В продаже я встречал оборудование от 25 мм до 50. Выбирая колонну, следует ориентироваться на исходные данные: размер куба, способ его нагрева, потребляемую энергии.

Наиболее важно учитывать мощность нагрева куба. Как правило, самогонщики пользуются электрическими встроенными ТЭНами, так как их легче контролировать и автоматизировать

Средние расчеты следующие:

мощность до 1кВт – 25 мм;
1,5 кВт – 32 или 38 мм;
2 кВт и выше – 50 мм или больше (по индивидуальному заказу).

Что касается длины, то длинная колонна, естественно, значительно превосходит короткую по самым важным критериям. Однако не стоит думать, что, используя короткую, вам не удастся получить продукт относительно приемлемого качества, просто методика перегонки будет отличаться.

А какие колонны используете вы? Довольны ли своей покупкой или что-то все равно поменяли бы?

Работает она следующим образом

Находящаяся в перегонной емкости брага нагревается и начинает испаряться. Пары следуют вверх по царге, достигают холодильника и узла отбора, кран которого на начальном этапе закрыт.

Сконденсированные пары (флегма) спускаются обратно по трубе. При этом тяжелые фракции накапливаются внизу, а легкие – вверху. Благодаря насадкам, процессы конденсации и испарения происходят многократно: пары и жидкости непрерывно взаимодействуют.

Этот процесс обмена и представляет собой процесс ректификации. Самые легкие пары с высоким содержанием спирта отводятся в холодильник, где происходит финальная конденсация. В результате в приемную емкость поступает чистый дистиллят.

Длинная колона — плюсы и минусы

Длинная колонна также не лишена недостатков. Во-первых, она занимает много места, во-вторых, она достаточно сложно монтируется на куб и требует больших временных затрат. Также увеличивается расход воды на охлаждение, возрастает общий прогрев помещения.

Но, несмотря на это, именно длинные колонны использует большинство любителей самогоноварения. Их выбор обусловлен несколькими причинами:

Глубокая очистка продукта.
Возможность модернизации и автоматизации колонны.
Огромный ассортимент дополнительных насадок, который позволяет «играться» и экспериментировать.

Скорость перегонки, конечно, значительно снижается. Но ведь длинные колонны и ставят для покапельного отбора голов и хвостов. В большинстве случаев двойного перегона достаточно, чтобы получить продукт адекватной степени очистки.

Каким же требованиям должна отвечать

Она должна иметь высоту не менее 50 диаметров ширины. Хотя это, конечно, полностью зависит от желания самогонщика и от того, какой нужен продукт на выходе. Насколько он должен быть чистым и какой должна быть его крепость. Укрепляющая колонна, высота которой менее 30 диаметров, не имеет смысла, так как ее эффективность будет очень низкой.
Царга также должна иметь управляемый дефлегматор. Его конструкция может быть любой, выполненной на основе димрота, рубашечник или еще какой-нибудь. Это не имеет никакого значения. Главное, чтобы он полностью гасил мощность, которую планируется подводить. Их может быть несколько, например, первичный и вторичный. Такая структура позволяет добиться более стабильной работы.
Дефлегматор должен иметь тонкорегулируемую охлаждающую способность. Для этого нужен кран, который позволяет дозировать расход воды. Лучше, чтобы он был игольчатый, не подходят для этой цели шаровые. Если выбрать из доступных вариантов в бытовых условиях, то наиболее пригодным является кран для радиатора отопления.
Перед выходом на холодильник-конденсатор необходимо установить термометр. Это необходимо для колонн, которые работают по принципу отбора пара. Если используется пленочная колонна, а дефлегматор жидкостного отбора, то установка термометра определяется конструкцией.
Она должна обладать холодильником, который способен был бы охладить весь подводимый к нему пар. Для колонок с жидкостным отбором необходим еще холодильник для охлаждения продукта.
Подвод воды дефлегматора и холодильник осуществляются отдельно.
Трубки для горячей воды и продукта допускаются только силиконовые, поливинилхлорид разрешен на подводе холодной воды.

Таким образом, следует подчеркнуть, что всегда имеют смысл многие дополнительные устройства к самогонному аппарату, в том числе и укрепляющая колонна.

Она позволяет получить намного более чистый продукт и сделать это в двукратную перегонку. Этого получить на обычном самогонном аппарате нельзя, не оставшись с большим количеством сивушных масел и других вредных примесей.

К чему приводят отклонения

Требований для изготовления колонки много. Чтобы упростить конструкцию, многие от них отходят. К чему приводят нарушения и отклонения?

Среди таких отклонений можно выделить дефлегматор, который может быть неуправляемым. Такая бражная колонна была установлена в устройстве «Малютка», где была упразднена управляемость для того, чтобы сделать аппарат более компактным, а дефлегматор и конденсатор представляли собой единую емкость, к которой была подключена проточная вода. Такая схема не разрешает регулировать процесс с помощью дефлегматора, поэтому разделение при этом хуже.
Еще одним отклонением является малая утилизационная мощность дефлегматора. Существуют такие аппараты, где все вроде бы присутствует, но дефлегматор настолько маломощный, что не позволяет провести нормальное разделение. Складывается впечатление, что производители данных приборов абсолютно не понимают, для чего нужна укрепляющая колонна и делают ее присутствие бесполезным.
Малая высота колонны. Малая высота обычно позволяет сделать прибор компактным и давать возможность установки на газовую плиту, если над ней имеется вытяжка и так далее. Однако в этом случае разделение будет значительно хуже и это сразу нужно понимать. Можно сказать, что повторная дистилляция будет более эффективной, чем такая укрепляющая колонна.

Такую колонку несложно сделать самостоятельно, ее конструкция не представляется таких сложностей, как ректификационная. Однако не дает на выходе спирт-ректификат. Зато перегнанный продукт на самогонном аппарате с укрепляющей колонной будет обладать своим изначальным ароматом и привкусом, например, когда готовится из фруктового или зернового сырья.

Характеристики обоих устройств

Для более детального понимания разницы между двумя типами аппаратов, стоит сравнить их внешние признаки и некоторые другие характеристики.

Объем

Объем перегонного куба ректификатора промышленного производства составляет 12-20 л и более. Такими же объемами обладает и перегонный куб дистиллятора. А вот высота и размеры двух устройств сильно отличается: длина колонны может достигать 1,5-1,8 м и даже больше, традиционный дистиллятор гораздо компактнее.

Материал

Материалом, из которого изготовлены современные аппараты промышленного производства, как дистилляторы, так и ректификаторы, чаще всего являются нержавеющая сталь или медь. Реже встречаются латунные приспособления.

Вторая перегонка

Двойная перегонка подразумевает использование «тела». Именно эта часть содержит то количество примесей, от которых легко избавиться в процессе фильтрации. Чем тщательнее будет проходить дистилляция, тем меньше шансов получить отравление напитком. А вот качественный самогон, очищенный по правилам, несет в себе не больше опасности, чем алкоголь из магазина, а пить его легко.

Некоторые винокуры, которые знакомы с производством чачи, уже не один год подвергают переработке не только «тело», но и «хвосты». Для самого процесса, кроме сырья, появятся и другие требования к самогонному аппарату для вторичной перегонки — он должен иметь несколько режимов переключения температур.

Перед второй перегонкой нужно подготовить фракции продукта и довести их до кондиции по крепости. Для того требуется:

разбавить водой фракцию «тело» до 20 градусов;
фракцию «хвосты» нужно развести до 10 градусов.

Это объясняется тем, что чем меньше крепость напитка, тем лучше от него отделить тяжелые элементы или масла. Если градус продукта высокий, его будет сложнее перегонять, поскольку увеличиваются риски взрыва вещества. Даже крепость в 45-50 градусов не может гарантировать удаления всех примесей. Также есть требования к воде, поскольку именно она будет разбавлять вкус вина. Поэтому критерии выбора воды такие:

талая вода или жидкость из родника (по возможности);
не берите для этих целей кипяченую или дистиллированную воду;
вода из-под крана должна отстояться в комнате несколько дней;
температура воды — от 10 до 20 градусов по Цельсию.

Чтоб вторичная перегонка прошла быстро и удачно, лучше проводить действие в самогонном аппарате. Чем мощнее будет устройство и качественнее проработаны все фильтры, чача получится более безопасной и насыщенной по вкусу. Главное в этом процессе — не «потерять» аромат вина, повысить крепость и уменьшить количество примесей.

Предлагаем ознакомиться Как разбить и оформить красивый цветник перед домом на даче

Хорошо проводить вторую перегонку чачи с сухопарником. Сухопарником называют специальную емкость между баком и холодильником. Именно через нее проходят пары, которые потом накапливаются в резервуарах для сбора напитка. А вот остальные вещества, которые конденсируются при высоких температурах, осаждаются в другие емкости и выходят по отводной трубе. В обычной кастрюле такого эффекта не получается, поэтому чача менее качественная.

Существует и аналог сухопарника. Он называется барботером. Процесс занимает столько же времени, как и перегонка на аппарате, но продукт на выходе отличается высоким качеством. Внутри прибор заполнен жидкостью, поэтому пары самогона, которые проходят через него, дополнительно очищаются и оседают в резервуарах.

А повторить этот процесс можно и дома. Вторичная перегонка мало чем отличается по этапам от получения первичной чачи. Чтоб знать последовательность действий, можно использовать алгоритм:

Первым делом нужно быстро разогреть куб с сырьем до 60 градусов по Цельсию.
Далее на маленьком огне напиток нужно подогреть до 85 градусов.
Слитие фракции “голова” — следующий этап производства. Фракция занимает 50 миллилитров на литр чистого спирта.
Дальнейшая температура нагревания должна повыситься до уровня 96%.
Часть с названием “тело” извлекается. Но чтоб отделить ее от “хвоста”, нужно следить за показателями крепости. Как только в резервуаре окажется частица самогона с показателем 40 градусов, это значит, что к процессу присоединился ненужный “хвост”.
Конец перегонки должен проходить при температуре напитка 100 градусов по Цельсию. “Головы” нельзя использовать в принципе, а вот “хвосты” можно отправить на очередную перегонку.

Вторичная перегонка занимает примерно такое же время, что и первичная, но сырья получается еще меньше. К самому процессу следует отнестись серьезно, поскольку он отвечает за безопасность итогового продукта.

Второй раз перегоняют с отделением головных и хвостовых фракций. Таким образом избавляются от вредных и даже опасных побочных продуктов брожения (метилового спирта, уксусного альдегида, муравьино-этилового эфира и т. д.). Их ещё называют «сивушными маслами».Первые 12–15% спирта головной фракции собирают отдельно и выливают, так как это вредная фракция, которую категорически запрещается пить. Оставшийся продукт перегоняют до температуры в кубе примерно 95 градусов. Ориентируются при этом на аромат.

Оставшиеся «хвосты» собирают отдельно до тех пор, пока температура в кубе не поднимется до 99 градусов. Вторая перегонка проводится до содержания спирта 40%

Процесс работы колонны

Работая с колонной, мы всегда имеем дело с отдельными примесями. Об их очередности в порядке испарения мы писали еще в первой части. Может показаться что достаточно открыть кран, и мы получим ту фракцию, которая расположена в районе узла отбора. Отчасти это так, однако имеются особенности, которые следует учитывать. Для большей наглядности рассмотрим процесс с указанием соответствующих таймингов.

По оси X у нас расположено время работы колонны. По оси Y указывается температура. Если отталкиваться от упрощенной схемы, согласно которой в колонне вода, этиловый спирт и ацетон становится очевидным тот факт, что очередность фракций будет следующей: в верхней части колонны разместятся легкокипящие фракции. В нашем случае это ацетон. Следом за ним будет расположен этиловый спирт. У него температура кипения выше, что, собственно, и определяет его промежуточное положение. Наконец в нижней части будут расположены низкокипящие смеси. Для простоты в нашем примере это вода. Напомним она испаряется при температуре 100 градусов что существенно больше, чем у этилового спирта.

Теперь представим, что мы открыли узел отбора в верхней части колонны. Первое что мы получим это ацетон. Он будет выходить ровно до момента пока за ним не последует следующая фракция (в нашем случае этиловый спирт). Может показаться что этот переход является резким, однако это не так. Пограничный участок хорошо показан на графике и имеет изогнутую кривую. Она говорит нам о том, что есть и некая промежуточная фракция. Ее особенность заключается в смешанном составе. Если брать за пример тот, что мы рассмотрели выше в составе такой смеси, будет присутствовать как этиловый спирт, так и ацетон. При этом ее структура будет меняться с течением времени. Скажем вначале такого перехода в структуре фракции будет преобладать ацетон. К концу же перехода основным компонентом фракции будет этиловый спирт.

Показателем, на который следует ориентироваться при отборе выступает температура. Зная температуру испарения отдельных фракций, можно с уверенностью говорить о том, какая именно из фракций в настоящий момент попадает в отбор.

Что нам, собственно, дает график размещенный выше? Он показывает, что в чистом виде примесей не существует! Они находятся в постоянном переходе из одной в другую. Именно эта особенность затрудняет разделение исходной смеси на отдельные компоненты.

Если немного абстрагироваться от отдельных примесей и подняться на уровень выше (уровень голов, тела и хвостов) то, согласно графику, можно увидеть наличие еще по крайней мере 2х промежуточных фракций. Одну из них самогонщики именуют подголовниками, а вторую соответственно предхвостниками.

Работа

Ректификационная установка работает следующим образом. С помощью нагревателя кубовая жидкость доводится до кипения. Образующийся в кубе пар поднимается вверх по царге колонны и попадает в дефлегматор, где происходит его полная конденсация.

Большая часть дистиллята (флегма) возвращается в царгу на орошение насадки, а меньшая (дистиллят) отбирается, проходит через концевик (концевой охладитель) и поступает в приёмную ёмкость. Соотношение между расходами возвращаемой флегмы и отбираемого дистиллята называется флегмовым числом и устанавливается с помощью крана отбора.

В насадке ректификационной царги происходит процесс тепломассообмена между стекающей по насадке флегмой и поднимающимся вверх паром. Чтобы окружающая среда не влияла на этот достаточно тонкий процесс ректификации, царгу снаружи покрывают теплоизоляцией.

В результате тепломассообмена в верхней части царги накапливается в виде пара и флегмы самый легкокипящий (с наименьшей температурой кипения) компонент кубовой жидкости, а следом за ним вниз по высоте царги, сама собой выстраивается «нумерованная очередь» из разных веществ. «Порядковым номером» в этой «очереди» является температура кипения каждого компонента, возрастающая по мере приближения к кубу.

С помощью регулятора отбора осуществляется медленный и последовательный отбор этих веществ. «Номер» отбираемого вещества регистрируется с помощью термометра. Зная эту температуру (и атмосферное давление), можно точно указать вещество дистиллята, отбираемого в данный момент.

Как добиться лучшего результата?

При эксплуатации ректификационной колонны требуется соблюдать определенные меры, позволяющие добиваться нормального режима ее работы и получения качественного конечного продукта.

Особо следует выделить мероприятия в следующих направлениях.

Исключение «захлебывания» установки

Эта «болезнь» связана с замедлением и прекращением стекания флегмы, что приводит к ее накоплению в цилиндре и блокированию парового потока. В результате «захлебывания» внутри колонны повышается давление, появляется громкое булькание и шум.

Явление может провоцироваться такими причинами:

Превышение допустимой скорости движения парового потока, что может вызываться чрезмерным нагревом жидкости в кубе;
Излишнее наполнение куба исходным сырьем или засоры в нижней зоне трубы;
Слишком маленькое давление в нижней части колонны, что характерно для высокогорных условий;
Повышение напряжения в питающей электросети, что вызывает незапланированное повышение мощности нагревательного элемента;
Нарушения в конструкции или технологии.

Избежать данного неприятного явления помогает установка автоматического контроля и регулирования процесса

Особое внимание уделяется нагреву сырья и наполнению куба

Своевременное выведение готового продукта и оседающих тяжелых фракций

В первом случае, методика проста – на начальном этапе (до стабилизации температуры и давления) только четверть легколетучих паров конденсируется с конечным продуктом и выводится наружу, а далее – отводится максимальный его объем.

Появление осадка из тяжелых фракций выявлять сложнее. Ориентироваться приходится на запах и цвет жидкости в самом низу колонны.

Правильная подготовка установки к пуску

Перед началом ректификации необходимо проверить состояние аппарата, прежде всего, герметичность колонны. Для проверки перекрывается вывод готового продукта и закачивается холодная вода.

Только убедившись в герметичности установки можно приступать к заливке сырья и нагреву куба.

Не следует ждать от бытового аппарата чудес и замены им самогонного аппарата. Минимальная крепость исходной жидкости должна быть не меньше 30%, в противном случае на выходе не получится продукт, по крепости близкий к чистому спирту.

При изготовлении установки своими руками нельзя допускать потери тепловой энергии через корпус колонны

Особенно важно защитить нижнюю часть, т.е. зону до первого дефлегматора

В качестве теплоизоляции рекомендуется использовать:

пенопласт,
пеноизол,
современные фольгированные утеплители.

Ректификационные колонны позволяют глубоко очистить жидкости или выделить легкую фракцию. В промышленных условиях они находят применения во многих отраслях, в т.ч. с их помощью обеспечивается нефтепереработка, изготавливается качественный спирт.

В домашних условиях такие установки пригодны для получения очень крепких, качественных спиртных напитков из самогона. При правильной эксплуатации они совершенно безопасны и эффективны.

3 Создание устройства из обычного термоса

После того, как мы нарисовали и проверили все чертежи, собрали все необходимые нам инструменты и материалы, можно начинать изготовление аппарата для приготовления спирта дома. Стоит заранее отметить, что нам предстоит сложная и ответственная операция, выполнить которую можно только при условии наличия опыта в работе с паяльником и другими приборами для обработки нержавейки.

Ректификационная колонна своими руками изготавливается по специальному алгоритму, который мы с вами и рассмотрим. Для начала необходимо отрезать кусок трубы, снять фаски и сторцевать края. Далее нужно изготовить переходник, с помощью которого мы соединим трубку колонны и узел отбора дистиллята. Переходник должен максимально плотно войти в трубу, а в другой части иметь резьбу в 2–2,5 мм. Таким образом, мы добьемся автоматики на стадии конденсации паров.

После созданий переходника приступаем к шайбам. Диаметр деталей должен быть таким, чтобы в итоге они надежно поместились в трубу. В большинстве случаев размер не превышает 4 мм. В одну часть шайбы необходимо вставить трубу, а в другую часть – место соединения элемента с перегонной емкостью – нужно припаять переходник. Далее вставляем в трубу переходник и нагреваем место для пайки горелкой. После этого можно изготовить наполнитель для ректификатора. Засыпаем материал в трубу и сильно встряхиваем деталь. Так наполнитель сможет равномерно распределиться по колонне. При этом стоит проследить, чтобы наша конструкция была заполнена материалом доверху.

Приступаем к созданию дефлегматора. Для этого берем термос, чистим его дно наждачной бумагой, после чего залуживаем днище. Затем делаем из жести скобу, а также изготавливаем петли из стальной проволоки. Последние заводим в отверстия скобы и скручиваем места соединения плоскогубцами. Свободный конец проволоки зажимаем тисками и крепим его к стенке термоса. Далее сильно встряхиваем термос так, чтобы его днище отпало само собой. После этого обтачиваем шов, соединяющий крышку термоса и колбу. Обтачивать необходимо до тех пор, пока на месте шва не появится небольшой зазор. Далее вытаскиваем внутреннюю колбу из верхней ее оболочки.

Для изготовления дефлегматора нужно снять дно и вакуумную крышку термоса. По центру задней стороны внутренней колбы просверливаем отверстие, сквозь которое воздух будет поступать вовнутрь емкости. Зачищаем и залуживаем отверстие, после чего просовываем в него трубку. Запаиваем отверстие трубки, после чего проделываем еще одно отверстие в днище термоса. Надеваем на дно емкости колбу. Трубку и дно термоса пропаиваем. Залуживаем узел отбора и горловину термоса. В горловину вставляем трубку отбора и припаиваем в месте соединения.

Далее берем дрель и просверливаем отверстия в верхней и нижней части внешней колбы. Вставляем в них трубки для подвода и отвода воды. Далее просверливаем отверстие в узле для отбора дистиллята. Туда мы поместим втулку термометра. Он может быть как обычным, так и электронным. Главное – это постараться найти прибор тарельчатой формы. С таким термометром удобнее следить за скачками температуры.

Как мы смогли убедиться, изготовление ректификатора дома – дело не из легких. Однако, выполнив работу, вы получите возможность производить чистый спирт, из которого потом можно готовить любимую наливку из калины или самогон на шиповнике.

Важные характеристики колонны

Общий принцип конструирования современных ректификационных колонн сохраняется неизменным. Целью совершенствования установок становится повышение производительности, глубины очистки, выхода и стабильности качества конечного продукта.

Решение поставленных задач достигается движением в нескольких направлениях.

Размеры и материалы

Для соблюдения всех технологических режимов важно иметь максимально возможную высоту рабочего цилиндра, а также оптимальное сочетание ее с диаметром. По размеру различаются:

По размеру различаются:

промышленные,
бытовые установки.

Для домашних условий необходимы миниатюрные аппараты.

Их высота находится в пределах 1,2-1,6 м. При меньших размерах качественного разделения фракций достичь невозможно. Диаметр трубы может составлять от 3-5 см до 0,3-0,5 м.

Нагревательная система

При организации нагрева куба с сырьем важное значение имеют 2 фактора:

достаточная мощность,
возможность плавной регулировки.

Газовый источник энергии сложно регулировать, а потому чаще используются электрические нагревательные элементы (ТЭНы). Нормальная мощность устанавливается из такого расчета 4 кВт на куб объемом 50 л.

Производительность

Она напрямую связана с мощностью ТЭНов и размеров колонны. Чем быстрее будут передвигаться потоки по трубе, тем выше производительность.

Кроме того, она повышается при использовании непрерывной технологии, для чего предусматриваются специальные приспособления для подачи сырья и своевременного отвода готового продукта.

Качество очистки

Оно зависит от количества одновременно протекающих процессов конденсации за один проход цилиндра, что определяется количеством соответствующих контактных элементов.

В хороших установках устанавливается не менее 7-8 таких зон.

Контроль процесса

Для обеспечения необходимого контроля во всех зонах устанавливаются термометры. Для поддержания стабильного режима монтируется автоматическая система.

Давление

Ректификационный процесс будет протекать нормально при поддержании стабильного внутреннего давления в интервале 725-785 мм.рт.ст.

При этом повышенное давление обеспечивается в нижней части, где накапливаются тяжелые фракции, а минимальное – наверху, куда направляется легкий пар.

В промышленных установках вверху колонны вообще может создаваться вакуум, но наиболее рационально поддерживать нормальное атмосферное давление.

При эксплуатации ректификационных колонн надо учитывать, что наиболее активно процесс протекает при стабилизации условий и равенстве температур встречных потоков.

Быстрота стабилизации режима считается одним из важнейших показателей качественной, современной установки.

Что лучше – простой аппарат или ректификационная колонна?

На самом деле ставить вопрос именно так – не самый верный подход. Самогонный аппарат служит для получения достаточно крепкого спирта-сырца, крепость которого обычно не превышает 70 градусов. При грамотной перегонке с отсечением «голов» и «хвостов» на выходе получают крепкий спиртной напиток с богатой вкусоароматической композицией, включающей в себя нотки, свойственные исходному сырью. Особой популярностью пользуются самогоны из меда, фруктов, ягод, зерновых – их характерные вкусы радуют любителей.

Ректификационная колонна позволяет получить готовый продукт – спирт-ректификат

Колонны используют для получения очищенного спирта с высокой крепостью, но без вкусов и ароматов исходного сырья. Они не нуждаются в дополнительной очистке и, в качестве нейтральной спиртовой основы, подходят для приготовления водки, настоек, наливок. Ректификационная колонна позволяет не перегонять брагу два раза, получая сразу готовый продукт – спирт-ректификат, пригодный как для технических нужд, так и для пищевых целей. При перегонке через колонну для улучшения вкусоароматических свойств применяют сухопарники и джин-корзины. В них помещают ароматическое сырье, которое отдает эфирные масла при прохождении через травы, сухофрукты, пряности спиртовых паров. Самогонный аппарат с ректификационной колонной и сухопарником отлично подойдет для приготовления джинов, ароматизированных водок, текилы.

Сухопарник с джин-корзиной

В чем отличие самогонного аппарата от ректификационной колонны?