Ректификационная колонна - это сложное техническое устройство. Изготовить её труднее, нежели обычный самогонный аппарат. Но в домашних условиях это осуществимо. И хотя ректификационные колонны свободно продаются, не все имеют возможность их приобрести. К тому же дома, особенно в сельской местности, полно подручных материалов, из которых можно сделать работоспособную конструкцию и наслаждаться напитком собственного приготовления. Самостоятельная конструкция обойдётся примерно в 2−3 раза дешевле покупного мини-спиртзавода.
Составные части конструкции
Самодельный аппарат имеет такие же функциональные части, как его заводской аналог. Конструкция колонны состоит из следующих элементов:
- Корпус.
- Дефлегматор (холодильник).
- Насадки.
- Тепловой изоляционный материал.
- Электронные помощники.
Самогонный аппарат в целом дополнительно вмещает в себя:
- Змеевик.
При правильном самостоятельном изготовлении ректификационной колонны она устанавливается на любой бак ёмкостью от 20 л. Оптимальный объём находится в пределах от 20 до 50 л, так показывает расчёт. При использовании бака меньшего объёма колонну удастся лишь прогреть до рабочей температуры и получить половину от возможного выхода продукта.
Использование бака оптимального объёма позволяет проще настроить оптимальную температуру. Этот параметр при ректификации является главным для производства качественного продукта. Помимо этого, подготовка к выгону 2−3 л самогона займёт столько же времени, сколько и на 8−10 л. Зачем использовать время неэффективно, если можно выгнать больше? К тому же при этом снижается себестоимость продукта.
Принцип работы колонны
Брагу заливают в куб, который нагревают. В результате выделяется пар с содержанием спирта . Пар легче жидкости и поднимается вверх колонны. Там находится дефлегматор, который охлаждается проточной водой. В результате пар конденсируется и стекает вниз, но по пути попадает на специальные элементы. Брага в то же время продолжает кипеть, и пары её поступают вверх, где перемешиваются с конденсатом. Этот непрерывный процесс называют ректификацией. Ничуть не хуже самодельный самогонный аппарат: ректификационная колонна, изготовленная своими руками, будет обладать такими же свойствами, что и заводское изделие, при соблюдении параметров конструкции.
В результате ректификации конденсат, который называют флегмой, насыщается парами. А пар, наоборот, насыщается флегмой. В результате такого обмена вверх поднимаются самые лёгкие частицы пара, которые имеют высокую концентрацию спирта. Его-то температура кипения ниже воды. С вершины колонны спиртовые пары отводятся в дефлегматор для очистки и насыщения, а далее - в холодильник. В результате получается чистый самогон.
Особенности перегонного куба
Для перегонного куба подойдёт ёмкость
, которая ответит следующим запросам:
- Состоит из нержавейки.
- Имеет подходящий объём - 15−20 л.
Начинающие применяют скороварку, но для оптимальной работы колонны требуется ёмкость больше.
Подогрев куба:
- Электричеством.
- Газом.
Многие решат установить куб на кухонную плиту, но может помешать высота колонны. Поэтому оптимально куб разместить на полу. Соответственно, нагревать брагу лучше электричеством.
Регулировать мощность электроподогрева проще. Я для этого установил в куб ТЭН, а регулятор напряжения взял со старого телевизора. В работе срабатывает принцип Шателье - при большем нагреве в тело продукта попадают сивушные масла. Они опасны. Поэтому нужно следить за нагревом, и автоматика с этим справляется лучше.
Обратите внимание! Наличие плавной регулировки мощности нагрева браги существенно облегчит жизнь. В ином случае добиться от аппарата стабильной работы будет невозможно.
Применение автоматических систем контроля не является крайней необходимостью. Для этого лучше нарастить опыт самогоноварения. Поэтому вначале достаточно простого регулятора мощности нагрева браги.
Но со временем можно автоматизировать процесс . К тому же многим людям катастрофически не хватает времени. И система автоматики в этом случае - хорошее подспорье. Процесс варки самогона будет идти с минимальным вмешательством человека. Готовое техническое решение, которое не допустит попадания хвостов в продукт, можно приобрести в специализированном магазине. Задача такое системы - перекрыть отбор ректификата в тот момент, когда температура в колонне перестаёт быть оптимальной.
Устройство и сбор конструкции
Вопрос самостоятельного изготовления ректификационной колонны рассмотрен наполовину. Теперь нужно браться за главные составляющие конструкции.
Царга системы ректификации состоит из:
- Трубы, которая имеет утеплитель и насадку.
- Дефлегматора. Включает узел отбора продукта, рубашку охлаждения и датчик температуры.
- Штуцера для внешней связи.
Спирт - это летучее вещество, которое легко воспламеняется. Вверху колонны находится отверстие для связи с атмосферой. Нельзя его оставлять открытым. Требуется вставить в него трубочку, а на неё надеть резиновую трубку. Использовать можно и жгут.
Конец трубки стоит опустить в ёмкость с водой . Наличие пузырьков покажет, распространяется ли спиртовой пар за пределы устройства. При избыточном давлении, а оно возникает из-за перегрева, это поможет избежать несчастного случая.
Трубка колонны
Это непосредственно сама насадка для колонны. Тут происходит процесс взаимодействия холодной флегмы и горячего пара. Чтобы увеличить площадь контакта этих веществ, применяют наполнитель. Самый распространённый наполнитель - металлические мочалки для мытья посуды. Но подойдёт любая проволока из нержавейки. Плотность набивки - около 250 г на 1 л объёма колонны.
Обратите внимание! При использовании мочалок в качестве наполнителя необходимо удостовериться в их качестве - прокипятить кусок мочалки в солевом растворе. Если изделие выполнено из другого металла, а не из нержавейки, то появятся признаки коррозии. Разрезать изделие перед испытанием обязательно - производители хитрят и порой наносят только защитный слой из нержавейки. Внутренняя структура должна быть оголена.
Размер трубы:
- Минимальный диаметр - 32 мм.
- Длина требы влияет на качество разделений на фракции. Чем длиннее, тем лучше разделение.
- Оптимальная высота - 40−60 диаметров.
- Минимальная высота - не менее 20 диаметров.
Снаружи трубу оборачивают термоизолирующим слоем.
Чтобы наполнитель надёжно был закреплён внутри трубы, следует на неё снизу и сверху поставить сетку из нержавейки. На трубе должна быть резьба для закрепления снизу на перегонном кубе, а сверху - для присоединения к дефлегматору.
В идеале высота должна быть 1,5 м. Это позволит получать чистый спирт. Стандартное исполнение - 2 царги по 80 см.
Наполняю спой аппарат мочалками, а закрепляю их чайным ситечком. При этом давление не скачет. Скорость выхода - до 1 л в час. Перегонка не так трудна, как кажется.
Дефлегматор
В дефлегматоре конденсируются лёгкие фракции
. Конструкции устройство может иметь разные. На практике самой простой является прямоточный дефлегматор. Его ещё называют рубашечным или холодильником конденсатором. В интернете представлены чертежи дефлегматора, но проще изготовить вариант, который описан ниже.
Выполнена конструкция из двух труб, которые имеют разный диаметр и вставляются одна в другую. Между ними устанавливают рубашку охлаждения.
Составляющие:
- Штуцеры для подвода и отвода воды охлаждения.
- Наверху трубка для связи с атмосферой.
- Внизу штуцер для отбора продукта.
Обратите внимание! Чтобы качество продукта не пострадало, используйте в качестве штуцера отбора и уплотнителя только трубки и прокладки из силикона.
Материалом для изготовки дефлегматора может служить старый термос или же обычные нержавеющие трубы. Внутренняя труба равна по диаметру насадочной трубке. Нету под рукой сварки - пользуйтесь паяльником.
Обратите внимание! Специалисты рекомендуют использовать для самогонных аппаратов медь или титан. Всё дело в том, что медь абсорбирует оксид серы, а это улучшает свойства самогона. Но этот материал дорогой, и работать в домашних условиях без сварки с ним сложно.
Узел отбора продукта - это шайба, которая вварена во внутреннюю трубку дефлегматора. Расположена снизу. Узел отбора должен содержать отверстия:
- Для трубки отбора.
- Для термометра при его использовании.
Для бывалых термометр может не понадобиться. А вот новичкам желательно его установить. Рабочий диапазон колонны - 45−55 градусов охлаждающей воды. Замерять температуру можно на стыке дефлегматора и царги. Тогда показатели должны быть в районе 77−81 градуса.
Перед завершением выгона температура обычно скачет.
Для эффективного охлаждения следует применить шнековую спираль. Тогда проточная вода будет качественнее огибать дефлегматор.
Выбор холодильника
Обратите внимание!
Использование холодильника Димрота нецелесообразно. Конструкция отличается тем, что вещества с малой температурой кипения могут проскочить зону охлаждения. Димротный холодильник хорош для тех жидкостей, который кипят при температуре свыше 160 градусов.
Воздушный холодильник применять не следует. Охлаждение в этом случае будет неэффективным. Так было бы, если к ректификационной колонне прицепить сухопарник. Но в этом типе аппарата он не нужен.
Лабораторный стеклянный охладитель - идеальный альтернативный вариант. Его можно приобрести в любом магазине лабораторной посуды. Чтобы регулировать скорость отбора продукта, трубку от дефлегматора к холодильнику следует оснастить краником. Можно использовать зажим от краника.
Последовательность соединения:
- Низ холодильника.
- Холодильник.
- Верх холодильника.
- Верх дефлегматора.
- Дефлегматор.
- Низ дефлегматора.
- Сток.
По такому маршруту будет двигаться охлаждающая проточная вода. Важно, чтобы она попала в рубашку дефлегматора тёплой.
Идеальная конструкция самогонного аппарата с отделением сивушных масел - это ректификационная колонна . При соблюдении температурного режима в ней можно получить чистейший продукт. Но он будет лишён своеобразного вкуса.
А вот в обычном самогонном аппарате - дистилляторе - можно получить самогон с ярко выраженным букетом. Для этого в конструкции используют сухопарник. Но есть нюанс - с букетом ароматов самогон-дистиллят может содержать примеси сивушных масел.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Все больше людей приходят к пониманию того, что магазинный алкоголь не стоит тех денег, которые за него просят: качество низкое, а цены слишком высокие. По этой причине в нашей стране появляется все больше «самогонщиков». Начинают они с примитивных самогонных аппаратов, но довольно быстро приходят к мысли о создании полноценной ректификационной колонны своими руками. Но сделать ее не так просто, как кажется на первый взгляд.
Ректификационная колонна имеет сложное устройство . Для того, чтобы она хорошо работала в будущем нужно точно рассчитать ее параметры. Только в этом случае можно будет рассчитывать на создание действительно сбалансированной системы для домашнего использования.
Прежде, чем делать ректификационную колонну для самогонного аппарата своими руками нужно тщательно рассчитать параметры каждого ее элемента, а затем приобрести все необходимые компоненты, соответствующие расчетам.
Характеристики царги и насадки
По сути, это основной элемент ректификационной колонны
. От параметров трубы будут зависеть все остальные параметры колонны.
При создании спиртовой колонны своими руками лучше всего использовать трубу из хромникелевой стали. Это так называемая пищевая нержавейка. За счет того, что этот сплав совершенно нейтрален в химическом плане он не будет давать никаких примесей в конечный продукт. Это очень важно, ведь основная задача ректификации – получение чистого продукта без примесей, а вовсе не изменение его вкусовых и ароматических свойств.
Некоторые специалисты советуют использовать для перегонки медную царгу. Этого ни в коем случае делать нельзя. Дело в том, что медь может менять химический состав алкоголя . Максимум, где можно использовать медь – дистиллятор или бражная колонна.
Царга должна иметь толщину стенок не менее 1 и не более 1,5 мм. Более толстые стенки трубы не дают никаких преимуществ при перегонке, но при этом сильно утяжеляют всю конструкцию. Это недопустимо для домашней перегонной системы.
Царгу нужно рассчитывать вместе с насадкой. В домашних условиях принято использовать насадки, у которых общая площадь контактной поверхности не превышает 4 м 2 /литр. Конечно, можно использовать насадки с большей контактной площадью, но это лишь позволит поднять разделительную способность колонны, однако, снизит общую производительность.
По своим размерам спирально-призматическая насадка должна быть меньше диаметра колонны в 12 раз.
Опытные самогонщики рекомендуют держать наготове насадки с разными характеристиками, чтобы использовать их в зависимости от ситуации. Так, для получения крепленого самогона лучше всего поставить в колонну медные кольца высотой до 10 мм. В этом случае медь будет эффективно забирать из спирта сернистые соединения.
При подборе царги следует помнить о том, что даже минимальное изменение диаметра колонны серьезно повлияет на параметры производительности.
Что касается высоты трубы , то она должна укладываться в параметры от 1 до 1,5 м. Высота будет меньше, то сивушные масла будут проникать в отбор. В то же время, при увеличении высоты трубы увеличивается время перегона, но никак не разделяющая способность системы. То есть, увеличивать высоту ректификатора не имеет смысла.
Для повышения отбора качественного спирта и недопущения переполнения царги сивухой, спирт-сырец следует заливать в куб не более 20 объемов насадки. В среднем куб заполняют на 2/3 объема. Это значит, что при диаметре царги в 50 мм нужно использовать куб объемом от 40 до 80 литров. Если диаметр трубы 40 мм, то достаточно куба объемом от 30 до 50 литров.
Расчет теплового источника
Многие люди думают
, что если самогонный аппарат можно грет на газовой или обычной электрической плите, то ее можно использовать и для нагрева ректификационной колонны. Это далеко не так. Дело в том, что ректификация сильно отличается от обычного процесса дистилляции. Если процесс получения дистиллята допускает скачки тепла, то при ректификации мощность нагрева должна правильно регулироваться. Поэтому не подойдут ни газовая, ни электрическая, ни индукционная плита.
Идеальный вариант: установка внутрь перегонного устройства тэна необходимой мощности с регулятором выходного напряжения для точной настройки.
Что касается мощности тэны, то для нагрева 50 литрового куба нужно 4 кВт энергии, для 40 литров 3 кВт, для 30 л 2 кВт.
Тэн нужно грамотно установить в кубе , чтобы его нагрев не вызывал кипение браги и спирта-сырца. Чем выше стоит тэна, тем меньшая мощность ему требуется чтобы вызывать кипение содержимого куба. При увеличении глубины погружения растет мощность, необходимая для закипания.
Расчет дефлегматора
Мощность дефлегматора во многом определяется типом ректификационной колонны. Если планируется построить колонну с жидкостным отбором, то мощность дефлегматора должна соответствовать номинальной мощности всей колонны. Чаще всего в такой конструкции применяется холодильник Димрота, у которого утилизационная мощность равно 5 Ватт на 1 см 2 площади.
При создании ректификационной колонные с забором , установленным выше дефлегматора, то мощность последнего не должна превышать 2/3 мощности колонны. В этом случае, можно отказаться от Димрота и применить «рубашечник», у которого утилизационная мощность не превышает 2 Ватт на см 2 .
Расчет прямоточного холодильника
В том случае, если прямоточник будет использовать в качестве дополнительного охлаждения, то следует выбирать самый простой и небольшой по размерам вариант. Его мощность не должна превышать 30% от мощности ректификационной колонны .
Прямоточный холодильник выглядит как прямая трубка между рубашкой царги и внутренней трубой. Длина трубки обычно не превышает 30 см.
Если один и тот же прямоточный холодильник будет использоваться не только для дистилляции, но и для ректификации, то в расчет следует брать не номинальную мощность колонны, а максимальный нагрев при дистилляции.
Минимальный диаметр трубки определяется минимальной скоростью и максимальным значением кинематической вязкости паров.
- При мощности в 1,5 кВт минимальный диаметр равен 8, а максимальный 9 мм.
- При мощности в 2 кВт минимальный диаметр трубы 9, а максимальный 12 мм.
- При мощности в 3 кВт минимальный диаметр 10,5, а максимальный 18 мм.
Итак, мы имеем на руках все необходимые расчеты с чертежом, и потому можем приступать сборке ректификационной колонны.
Нужно приготовить следующие элементы ректификационного аппарата:
- Корпус.
- Дефлегматор.
- Насадку. Она может быть тарельчатой или спиральной.
- Тепловую изоляцию.
- Термометры.
Бак для спирта-сырца можно использовать от самогонного аппарата. Также можно не делать новый змеевик. Его можно взять от того же дистиллятора. Правильно рассчитанную и собранную колонну можно будет устанавливать на любой самогонный аппарат. Главное, чтобы объем бака был больше 20 литров. Если объем будет меньшим, то ректификационная колонна работать не будет.
Как сделать царгу своими руками?
Лучше всего ее делать из нержавеющей трубы. Идеальный вариант – пищевая сталь
.
Специалисты советуют делать ее с несколькими сочленениями. В самой нижней части царги приваривается фланец, посредством которого она будет крепиться к крышке перегонного бака. Фланцевое соединение должно быть герметичным, поэтому нужно использовать прокладку. Желательно силиконовую. Пластиковые прокладки изменяют форму под воздействием температуры.
Фланец нужно приварить так, чтобы колонна стояла строго вертикально. Отклонение всего на половину градуса изменить качество продукта на выходе.
Отдельные части колонны лучше соединить клампами. Так, проще будет собирать и разбирать колонну.
Две нижние части царги – это просто трубы. В них будут установлены насадки для увеличения площади соприкосновения жидкости с паром. А вот верхняя часть довольно сложно устроена. В ней должны иметься следующие конструктивные элементы:
- Проточный холодильник.
- Отводной патрубок.
- Разъем для установки термометра.
- Воздушный клапан.
На проточный холодильник приходится половина верхней части колонны самый простой вариант – обмотать трубу медным змеевиком, но он не отличается хорошей эффективностью. Идеальный вариант – помещение внутрь трубы охладителя Димрота. В этом случае, дефлегматор будет превращать конденсат в пар до того момента, как он достигнет воздушного клапана в самой верхней точке ректификационной колонны.
Отводной патрубок следует установить ниже холодильника на пару сантиметров.
Насадка
Это одна из важнейших частей колонны. Она бывает 3-х типов: тарельчатая ситчатая и спиральная. Первый вариант намного эффективнее. Многие начинающие самогонщики изготавливают тарельчатую насадку из деталей, свободно продающихся в сети Интернет.
Ситчатую насадку сделать намного проще. Все что нужно: дрель, диски, и сверла небольшого диаметра, перегородки из нержавейки. Сверлим в перегородках отверстия разного диаметра и устанавливаем внутрь трубы.
Спиральную насадку самостоятельно не сделать, но зато ее можно легко купить в специализированном магазине.
Некоторые тематические форумы и сайты советуют использовать для создания спиральной насадки сеточки для мытья посуды, но делать этого не стоит. дело в том, что никто доподлинно не знает, из каких сплавов они изготавливаются. Это значит никто не может предсказать, что какие соединения получатся при контакте материала сетки с раскаленными парами спирта.
Теплоизоляция
При сборке колонны нужно не забыть защитить ее от тепловых потерь как минимум до нижней границы дефлегматора. В качестве утеплителя можно использовать такие материалы, как: пенополиуретан, пеноизол, фольгированные утеплители и др.
Собственно, остается только собрать все части вместе и произвести пробный запуск самодельной ректификационной колонны.
Заключение
Теперь читатель знает, как сделать колонну для домашней ректификации. Остается применить эти знания на практике и насладиться чистейшим продуктом.
Даже самая простая ректификационная колонна , несмотря на низкую скорость перегонки, позволит получить достаточно количество спирта как для употребления в чистом виде, так и для изготовления на его основе более благородных напитков.
Также не стоит забывать о том, что использование ректификационной колонны в качестве самогонного аппарата для получения самогона позволит получить на 30% больше продукта, чем из обычного дистиллятора. К тому же качество самогона будет значительно лучше.
Чтобы получить чистый самогон, домашние кулинары обычно прибегают к двойной перегонке. В результате выходит качественный продукт без вредных примесей, с приятным вкусом и ароматом.
Еще лучший эффект дает дистилляция в ректификационной колонне. Она позволяет получить максимально очищенный крепкий спирт (94–96%) или водку без дополнительных привкусов и запахов.
При этом минусов у устройства практически нет, за исключением крупных габаритов и необходимости потрудиться над его изготовлением. В том, что ректификационную колонну лучше собирать самостоятельно, сходится большинство опытных самогонщиков.
Конструкция и принцип работы ректификационной колонны
Перегонный куб
Царга (труба) с наполнителем
Узел отбора спирта
Дефлегматор
Дополнительный холодильник
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.
Расчет параметров и подбор материалов
Прежде чем приступать к сборке колонны, следует определиться с размерами и другими характеристиками аппарата.
Высота царги
Если раньше ректификационные колонны представляли собой многометровые конструкции, то сегодня домашние винокуры пользуются компактными вариантами – около 1,5 метров длиной. Главный принцип, которым следует руководствоваться при расчете габаритов следующий: высота трубы должна быть равна примерно 50 ее диаметрам. Допускаются небольшие отклонения в одну или другую сторону. Однако длина царги не может быть меньше 1 метра. В противном случае часть сивушных масел попадет в отбор, и возникнут трудности с разделением фракций. Увеличение высоты колонны свыше 1,5 метров на качество продукта существенно не влияет, но удлиняет время перегона. К тому же, разместить такую конструкцию в домашних условиях будет проблематично. Оптимальные размеры трубы: длина – 1,3-1,4 м, диаметр – 3–5 см.
Материал и толщина стенок
Идеальным вариантом для царги является пищевая нержавейка: она никак не влияет на состав напитков. Также подойдет медь. Оптимальная толщина стенок находится в пределах 1–2 мм. Больше можно, но это утяжелит конструкцию и увеличит расходы, не принося особой выгоды. К тому же стоит помнить, что в стенках придется делать отверстия.
Вид и параметры насадок
В качестве контактного элемента проще всего использовать бытовые мочалки из нержавейки, которыми чистят посуду. Чтобы проверить качество металла, можно замочить изделие в растворе соли и оставить в нем на сутки: хорошее изделие не заржавеет. Альтернативными вариантами являются стеклянные шарики, камни определенных пород, металлическая стружка. Плотность набивки составляет 250–270 г контактного элемента на 1 л объема колонны.
Объем куба
Емкость для перегонки заполняют на 2/3, при этом количество спиртосодержащей жидкости должно соответствовать 10–20 объемам насадки. Для колонны с диаметром 5 см оптимально использовать бак на 40–80 л, для ширины в 4 см – 30–50 л.
Источник нагрева
Не рекомендуется использование газовой, электрической или индукционной плиты. Первый вариант опасен, остальные не позволяют обеспечить равномерную подачу тепла. Оптимальным вариантом является электронагрев с помощью ТЭНов, которые можно вмонтировать в куб самостоятельно. Мощность элементов зависит от объема куба: на 50 л требуется не менее 4 кВт, на 40 л – не менее 3 кВт и т. д.
Вид теплоизоляционного материала
Он должен выдерживать высокие температуры, быть химически инертным. Обычно используют поролон 3–5 мм толщиной, фторопластовые или силиконовые (но не резиновые!) прокладки.
Вариант состыковки
Если используются резьбовые соединения, может потребоваться герметик. Лучше отдать предпочтение надеванию элементов друг на друга.
При создании ректификационной колонны имеет значение каждая мелочь, поэтому следует строго соблюдать все рекомендации. Не лишним будет посмотреть видео сборки.
В одну часть, которая будет находиться внизу, засыпают выбранный вид насадок, предварительно установив сетку и упорную шайбу для исключения выпадения материала. Если используются металлические губки (потребуется около 40 шт.), предварительно нарезают их на кусочки по 5 мм. Пружинки следует распределять равномерно, постукивая трубой по твердой поверхности. Засыпав насадку, закрывают трубу сеткой, фиксируют ее шайбой.
Подсоединяют получившуюся конструкцию к перегонному кубу и утепляют ее теплоизоляционным материалом.
Вторую (верхнюю) часть трубы с помощью паяльника соединяют с дефлегматором. В водяном корпусе должно быть 2 патрубка: на ввод и вывод воды. Дефлегматор можно купить или сделать самостоятельно из термоса, скороварки, змеевика, медной трубки (первые варианты предпочтительнее). Например, так: https://youtu.be/D4ZsbbRH6ds
Верхний конец колонны закрывают пробкой/крышкой или запаивают, оставив отверстие для установки атмосферной трубки. Для ее закрепления используют штуцер, конец трубки опускают в воду.
Делают отверстие под патрубок для выхода дистиллята. Оно должно находится на пару сантиметров выше места соединения с нижней частью трубы, под ним устанавливают пластинку для сбора конденсата.
С помощью силиконового шланга подсоединяют к колонне холодильник. Его можно купить или сделать самостоятельно. Для регуляции процесса движения жидкости на шланг крепят зажим от капельницы.
Соединяют охлаждающие элементы между собой: верхнюю часть холодильника с низом дефлегматора, верхнюю часть дефлегматора с канализацией. Таким образом, вода к дефлегматору будет поступать подогретой.
Дополнительно можно установить регулятор потока воды и термометр (для него потребуется дополнительное отверстие в узле отбора).
Можно также разделить царгу на 3 части: такая конструкция считается более вариативной в применении. Подробный процесс сборки колонны можно посмотреть здесь:
§ 13.2 Ректификационные колонны: их устройство и работа
Как было сказано выше, ректификация осуществляется в специальных аппаратах - ректификационных колоннах, которые являются основными элементами ректификационных установок.
Процесс ректификации может осуществляться периодически и непрерывно, независимо от типа и конструкции ректификационных колонн. Рассмотрим процесс непрерывной ректификации, с помощью которого происходит разделение жидких смесей в промышленности.
Ректификационная колонна - вертикальный цилиндрический аппарат со сварным (или сборным) корпусом, в котором расположены массо- и теплообменные устройства (горизонтальные тарелки 2 или насадка). В нижней части колонны (рис. 13.3) имеется куб 3, в котором происходит кипение кубовой жидкости. Нагревание в кубе осуществляется за счет глухого пара, находящегося в змеевике или в кожухотрубчатом подогревателе-кипятильнике. Неотъемлемой частью ректификационной колонны является дефлегматор 7, предназначенный для конденсации пара, выходящего из колонны.
Ректификационная тарельчатая колонна работает следующим образом. Куб постоянно подогревается, и кубовая жидкость кипит. Образующийся в кубе пар поднимается вверх по колонне. Предварительно нагревается до кипения исходная смесь, подлежащая разделению. Она подается на питательную тарелку 5, которая делит колонну на две части: нижнюю (исчерпывающую) 4 и верхнюю (укрепляющую) 6. Исходная смесь с питательной тарелки стекает на нижележащие тарелки, взаимодействуя на своем пути с, движущимся снизу вверх паром. В результате этого взаимодействия пар обогащается легколетучим компонентом, а стекающая вниз жидкость, обедняясь этим компонентом, обогащается труднолетучим. В нижней части колонны идет процесс извлечения (исчерпывания) легколетучего компонента из исходной смеси и переход его в пар. Некоторая часть готового продукта (ректификата) подается на орошение верхней части колонны.
Жидкость, поступающую на орошение верха колонны и перетекающую по колонне сверху вниз, называют флегмой. Пар, взаимодействуя с флегмой на всех тарелках верхней части колонны, обогащается (укрепляется) легколетучим компонентом. Пар, выходящий из колонны, направляется в дефлегматор 7, в котором осуществляется его конденсация. Образующийся дистиллят делится на два потока: один в виде продукта направляется на дальнейшее охлаждение и на склад готовой продукции, другой направляется обратно в колонну в качестве флегмы.
Важнейшим элементов тарельчатой ректификационной колонны является тарелка, поскольку именно на ней происходит взаимодействие пара с жидкостью. На рис. 13.4 изображена схема устройства и работы колпачковой тарелки. Она имеет дно 1, герметически соединенное с корпусом колонны 4, паровые патрубки 2 и сливные патрубки 5. Паровые патрубки предназначены для пропускания поднимающихся с нижней тарелки паров. По сливным патрубкам жидкость стекает с вышележащей тарелки на нижележащую. На каждый паровой патрубок монтируется колпачок 3, с помощью которого пары направляются в жидкость, барботируют через нее, охлаждаются и частично конденсируются. Дно каждой тарелки обогревается парами нижележащей тарелки. Кроме того, при частичной конденсации пара выделяется тепло. За счет этого тепла жидкость на каждой тарелке кипит, образуя свои пары, которые смешиваются с парами, поступившими с нижележащей тарелки. Уровень жидкости на тарелке поддерживается с помощью сливных патрубков.
Рис. 13.3. Схема ректификационной колонны: / - корпус; 2 - тарелки; 3 - куб; 4, 6 - исчерпывающая и укрепляющая части колонны; 5 -питательная тарелка; 7 - дефлегматор
Процессы, протекающие на тарелке, можно описать следующим образом (см. рис. 13.4). Пусть на тарелку поступают пары состава Л с нижней тарелки, а с верхней тарелки по переливной трубке стекает жидкость состава В. В результате взаимодействия пара А с жидкостью В (пар, барботируя через жидкость, частично ее испарит, а сам частично сконденсируется) образуется новый пар состава С и новая жидкость состава D , находящиеся в равновесии. В результате работы тарелки новый пар С богаче легколетучим веществом по сравнению с поступившим с нижней тарелки паром А, то есть на тарелке пар С обогатился легколетучим веществом. Новая жидкость D , наоборот, стала беднее легколетучим веществом по сравнению с поступившей с верхней тарелки жидкостью В, то есть на тарелке жидкость обедняется легколетучим и обогащается труднолетучим компонентом. Короче, работа тарелки сводится к обогащению пара и обеднению жидкости легколетучим компонентом.
Рис. 13.4. Схема устройства и работы колпачковой тарелки: /- дно тарелки; 2 -паровой патрубок;
3 - колпачок; 4 - корпус колонны; 5 - сливной патрубок
Рис. 13.5. Изображение работы ректификационной тарелки на диаграмме у -х: 1 - равновесная кривая;
2 - линия рабочих концентраций
Тарелка, на которой достигается состояние равновесия между поднимающимися с нее парами и стекающей жидкостью, называется теоретической. В реальных условиях из-за кратковременного взаимодействия пара с жидкостью на тарелках не достигается состояние равновесия. Разделение смеси на реальной тарелке идет менее интенсивно, чем на теоретической. Поэтому для выполнения: работы одной теоретической тарелки требуется больше чем одна реальная тарелка.
На рис. 13.5 изображена работа ректификационной тарелки с использованием диаграммы у -х. Теоретической тарелке соответствует заштрихованный прямоугольный треугольник, катетами которого являются величина приращения концентрации легколетучего компонента в паре, равная ус -y а , и величина уменьшения концентрации легколетучего компонента в жидкости, равная x B - x D . Отрезки, соответствующие указанным изменениям концентраций, сходятся на равновесной кривой. Тем самым предполагается, что фазы, покидающие тарелку, находятся в состоянии равновесия. Однако в действительности состояние равновесия не достигается, и отрезки изменения концентраций не достигают равновесной кривой. То есть рабочей (действительной) тарелке будет соответствовать меньший треугольник, чем тот, который изображен
на рис. 13.5.
Конструкции тарелок ректификационных колонн весьма разнообразны. Рассмотрим кратко основные из них.
Колонны с колпачковыми тарелками широко применяются в промышленности. Использование колпачков обеспечивает хороший контакт между паром и жидкостью, эффективное перемешивание на тарелке и интенсивный массообмен между фазами. По форме колпачки могут быть круглыми, многогранными и прямоугольными, тарелки - одно- и многоколпачковыми.
Тарелка с желобчатыми колпачками показана рис. 13.6. Пар с нижней тарелки проходит в зазоры и попадает в верхние (опрокинутые) желоба, которые направляют его в нижние желоба, заполненные жидкостью. Здесь пар барботирует через жидкость, что обеспечивает интенсивный массообмен. Уровень жидкости на тарелке поддерживается переливным устройством.
Колонны с ситчатыми тарелками показаны на рис. 13.7. Тарелки имеют большое количество отверстий малого диаметра (от 0,8 до 3 мм). Давление пара и скорость его прохода через отверстия должны находиться в соответствии с давлением жидкости на тарелке: пар должен преодолевать давление жидкости и препятствовать ее утечке через отверстия на нижележащую тарелку. Поэтому ситчатые тарелки требуют соответствующего регулирования и весьма чувствительны к изменению режима. В случае уменьшения давления пара жидкость с ситчатых тарелок уходит вниз. Ситчатые-тарелки чувствительны к загрязнениям (осадкам), которые могут забивать отверстия, создавая условия образования повышенных давлений. Все это ограничивает их применение.
Насадочные колонны (рис. 13.8) отличаются тем, что в них роль тарелок выполняет так называемая «насадка». В качестве насадки используют специальные керамические кольца (кольца Рашига), шарики, короткие трубки, кубики, тела седловидной, спиралевидной и т. п. формы, изготовленные из разнообразных материалов (фарфора, стекла, металла, пластмассы и др.).
Пар поступает в нижнюю часть колонны из выносного кипятильника и движется вверх по колонне навстречу стекающей жидкости. Распределяясь по большой поверхности, образуемой насадочными телами, пар интенсивно контактирует с жидкостью, обмениваясь компонентами. Насадка должна иметь большую поверхность в единице объема, оказывать малое гидравлическое сопротивление, быть стойкой к химическому воздействию жидкости и пара, обладать высокой механической прочностью, иметь невысокую стоимость.
Насадочные колонны имеют небольшое гидравлическое сопротивление, удобны в эксплуатации: легко опорожняются, промываются, продуваются, очищаются.
Рис. 13.6. Тарелка с желобчатыми колпачками: а - общий вид; б - продольный разрез; в - схема работы тарелки
Рис. 13.7. Схема устройства ситчатой тарелки: / - корпус колонны; 2 - тарелка; 3 - сливная труба; 4 - гидравлический затвор; 5 - отверстия
Рис. 13.8. Схема насадочной ректификационной колонны: 1 - корпус; 2 - ввод начальной смеси; 3 - пар; 4 - орошение; 5 - решетка; 6 - насадка; 7-отвод высококипящего продукта j-. 8 - выносной кипятильник
Для домашнего производства крепких напитков необходима современная аппаратура, сделанная из качественного материала. В магазинах производители предлагают модели, которые делятся на дистилляторы и ректификаторы. Многих начинающих винокуров мучает вопрос: что лучше для домашнего самогоноварения - колонна или самогонный аппарат.
Принцип действия мало чем отличается, а вот конечный продукт у ректификационной колонны получается лучше и чище, а по крепости ему нет равных, т. к. это практически чистый спирт. Чтобы узнать, чем же отличаются эти аппараты, какие у них технические параметры, индивидуальные нюансы, имеются ли недостатки, надо прочитать эту статью.
Вся процедура перегонки состоит в теплообмене, который происходит в изделии, в процессе охлаждения сырец отделяется, а очищенная субстанция появляется на выходе из устройства. При разной температуре нагрева вы получаете разные вещества:
- t=+56 C - получим ацетон;
- t=+65 C - можно выделить метиловый спирт;
- и только при t=+78 C получается спирт-ректификат;
- если продолжать нагревание до температуры кипения воды и выше, например, до 100 градусов, то на выходе получим воду, приправленную сивушными маслами и всякими примесями.
Основа всего происходящего в колонне процесса - контакт жидкого и парообразного состояния различных веществ, в результате чего выделяются различные пары, которые оседают в дефлегматоре, и только спиртосодержащие проходят дальше.
В испарителе происходит дополнительный нагрев, но только до +78 градусов, поэтому все вредные примеси и вода конденсируются и остаются в устройстве. На разных участках изделия происходит индивидуальное взаимодействие паров и конденсата, а фракции различного температурного уровня выпадают в конденсат и стекают в нижнюю часть.
Колонна - это устройство, имеющее определенную высоту, с вытянутой по всей длине емкостью, поэтому получается различная температура: до самого верха доходят только спиртосодержащие пары, все остальные фракции выпадают в конденсат, т. к. температура меньше, чем нужно для их кипения. Вкус и крепость конечного продукта существенно отличается в лучшую сторону от самогона, пропущенного через стандартный дистиллятор.
Современные модели колонн отличаются весьма высокой производительностью, а спирт, появляющийся в результате ректификации, не имеет сивушного запаха и посторонних примесей.
Чем отличается самогонный аппарат от ректификационной колонны
Самое главное отличие: стандартный аппарат для домашнего самогоноварения состоит из перегонного куба и змеевика-холодильника, где происходит конденсация спиртосодержащих паров. В некоторых моделях присутствует сухопарник, где происходит качественное отделение примесей и ароматизация паров для получения элитного алкоголя в виде бренди или виски.
Колонна же - довольно сложное устройство, она в основном предназначена для очистки уже полученного самогона, чтобы устранить все мельчайшие посторонние вкрапления и получить чистый спирт. Конструкция выполняется из нержавеющей стали, меди или латуни, т. к. внутри происходят весьма сложные высокотемпературные процессы и стойкость к коррозии должна быть довольно высокой.
Нижняя часть колонны называется царгой, а верхняя - охладителем или дефлегматор, потому что именно там происходит окончательное отделение различных флегм. В его крышке имеется трубка для связи с окружающей средой, чтобы внутреннее давление не превысило допустимого значения. Все нюансы работы мы уже обсуждали, поэтому опускаем.
Изделие устанавливается на перегонный бак или куб, а все соединения должны быть идеально герметичны. В самой верхней части находится отводная трубка для паров спирта, лучший вариант, когда и она имеет дополнительный холодильник. Высота изделия приличная, некоторые образцы до 2 м, поэтому такая конструкция может не поместиться в помещении: 2м + бак + плита. Лучший вариант — нагревать бак на специальной плите для самогоноварения: она имеет малые габариты, как настольная электроплита.
Брагу перегонять через колонну не рекомендуют, хотя сегодня производители уже освоили выпуск усовершенствованных образцов, которые справляются и с таким применением. Вердикт прост: самогонные аппараты предназначены для перегонки спирта-сырца, а колонна может очистить его практически полностью от запаха и вредных примесей.
Помните! Ректификационную колонну используют для получения чистого спирта, а если вы хотите делать ракию, бренди, где нужен аромат и специфический привкус исходного продукта, то используйте только самогонный аппарат.
Типы самогонных аппаратов и ректификационных колонн
Всего в мире существуют два основных типа устройств для практического самогоноварения:
- Спиртосодержащие пары отводятся в сторону для охлаждения - сразу в змеевик или через сухопарник.
- Пары отводятся вверх в ректификационное устройство, где происходит отделение примесей, полная очистка от запахов и последующее охлаждение.
Классические устройства подразделяют по системе охлаждения: при помощи змеевика или прямоточные, где охлаждающим элементом является корпус холодильника.
Колонны делят по количеству получаемого конечного продукта:
- простые, обеспечивающие разделение исходного сырья на два конечных продукта - ректификат и осадок;
- сложные - они обеспечивают разделение более, чем на два продукта, колонны с отбором дополнительных фракций в виде боковых погонов и из специальных отпарных стриппингов.
Существует также разделение по назначению, величине давления, принципу действия или организации контакта внутри конструкции.
Кроме этого, колонны делятся на полные и неполные. Неполные изделия делятся еще на два вида:
- Бражная или отгонная колонна, которая действует по такому принципу: на верхнюю тарелку попадает спиртосодержащий пар, а из куба выходит чистая вода. Конденсат выпадает в холодильнике, а дефлегматор не устанавливается.
- В спиртовых колоннах все происходит зеркально: под нижнюю тарелку подается пар. Из верхней части отводится спирт, а снизу - остаток с водой, дефлегматор выполняет функцию питания жидкой средой. Такие колонны устанавливаются на аламбики.
Первые не предназначены для получения чистого спирта, а второй вариант не применяется для получения чистой воды.
Характеристики обоих устройств
Всем известно, что основное назначение самогонного аппарата - это получение спиртосодержащей жидкости из браги путем ее перегонки и последующей очистки. Основными техническими параметрами являются:
Объем
Именно он влияет на масштаб производства в домашних условиях, поэтому выбор изделия основан на этом параметре: чем больше браги, тем больше литров спирта-сырца, который очищают различными методами или осуществляют повторную перегонку.
Материал
В основном все детали современных моделей выполнены из пищевой или медицинской нержавеющей стали. В производстве используются такие марки:
- AISI 304 благодаря довольно высоким очищающим свойствам применяется в медицине, на молочных фермах и аналогичных заводах;
- сталь марки 430 имеет низкое качество, но зато изделия из нее можно нагревать на индукционных плитах;
- сплавы с медью и комбинации сталей разных марок встречаются у многих моделей самогонных аппаратов отечественного и зарубежного производства.
В самодельных устройствах пока еще используется алюминий, но он уже практически вытесняется более надежными материалами. Змеевики изготавливают из меди или латуни, только элитные аппараты под названием аламбики, которые применяются для производства домашнего элитного алкоголя, выполнены полностью из меди.
Дополнительные устройства
К ним относятся термометр, спиртометр, сухопарник, дефлегматор и другие, помогающие контролировать процесс перегонки. Повторное очищение дает хороший результат, но его не проводят в том случае, когда надо получить ароматный напиток с запахом.
Технические характеристики универсальных ректификационных колонн для наглядности лучше представить в виде небольшой таблицы:
Все уплотнительные соединения в колонне выполнены из высокотемпературного пищевого силикона с гарантийным сроком эксплуатации не менее 10-20 лет, температура допускается до +150°С.
Преимущества и недостатки
Стандартный аппарат для производства самогона имеет следующие плюсы:
- Простейшая конструкция, принцип действия понятен всем пользователям, можно изготовить самостоятельно без больших финансовых затрат.
- Большое количество рецептов, которое идет в комплекте с готовой моделью, но можно значительно расширить их, изучив рецептуру в интернете.
- Высокая надежность конструкции и всех материалов.
- Низкая стоимость, которая особенно влияет на широкую доступность для всех слоев населения.
Ректификационные колонны имеют свои преимущества:
- Получение чистого продукта без запаха и посторонних примесей.
- Крепость конечного продукта намного выше, чем у простого аппарата.
- Применяется для выделения спиртосодержащей жидкости из браги на основе сахара, т. к. именно там много посторонних примесей и запаха.
В сравнении классический аппарат имеет больше негативных особенностей:
- невысокая производительность;
- низкий процент содержания спирта - не более 70%;
- малая степень очистки при первичной перегонке;
- опасность при несоблюдении мер безопасности.
У ректификационных колонн только один недостаток - большая высота конструкции.
Что лучше выбрать
Если сравнивать конструкцию классического изделия для самогоноварения и ректификационную колонну, то разница ощутимая, да и используют их для разных целей. Поэтому ваш выбор будет напрямую зависеть от целей, а также от того, что вы собираетесь перегонять:
- Для винной браги, а также на основе ягод и фруктов лучше использовать самогонный аппарат.
- Для браги из сахара лучше применять колонну, т. к. конечный продукт получается чистый и без запаха.
Сегодня в продаже имеются модели универсальных изделий, которые могут работать в качестве простого дистиллятора или как мощная ректификационная колонна.
Особым спросом у опытных винокуров пользуются устройства, сделанные немецкими производителями, имеющими дополнительную царгу, которая вкручивается в дистиллятор. Например, колонна и аппарат имеют одинаковую производительность 2 л/ч, но вот продукт получается довольно разный:
- плотность или крепость у классического изделия всего 60%, а у колонны - 96%;
- уровень очистки у дистиллятора в 60 раз ниже, чем у колонны.
Самогонные аппараты практичнее из-за своих габаритов, а колонны намного выше - самая компактная будет около метра в высоту.
Если сравнивать производительность разных изделий, то классика выдает 2 л в час спирта-сырца, а колонна - 2 л чистого спирта 96,6% или в пересчете на 60% самогон - 6-7 л. Поэтому при покупке надо определиться, что для вас важнее - чистота конечного продукта или простое использование изделия в любом месте. Финансовые возможности также играют важную роль.
Выводы
Если говорить о чистоте конечного продукта, то ректификационные колонны на голову выше простого самогонного аппарата, но большое значение имеет финансовая сторона. Каждый пользователь выбирает для себя необходимую модель, мы же бесстрастно констатируем, что классика жанра все-таки проигрывает техническому прогрессу в лице более продуктивной ректификационной колонны по основным техническим показателям.