Подготовка бражной и ректификационной колонны к первому запуску

В первую очередь статья будет полезна тем, кто только собирается купить (выбирает между несколькими моделями) или недавно уже обзавелся бражной (БК) или ректификационной колонной (РК): приобрел готовый комплект в магазине, заказал у мастеров на форумах или сделал самостоятельно по одной из схем. Сравнивая характеристики своей колонны с эталонными, можно проверить, готово ли оборудование к работе сразу или требуется его модернизация.

Отличия между ректификационной и бражной колонной

РК и БК являются аппаратами, реализующими технологию тепломассобмена. Для конечного пользователя разница между ними только в требованиях к качеству очистки напитка от примесей. Если для РК конечной целью является спирт согласно ГОСТ, то на БК получают хорошо очищенный дистиллят (самогон) с сохранением аромата исходного сырья, но не чистый спирт. Методы же достижения цели одинаковы.

Высокая степень очистки на РК требует большего времени на совершение отдельных операций, лучшей степени и четкости разделения по фракциям.  Поэтому РК имеет более высокую колонну и жидкостный отбор, позволяющий относительно легко и не дорого автоматизировать весь процесс. Не каждый способен высидеть возле колонны сутки, а именно столько длится процесс ректификации в домашних условиях.

Паровой отбор также возможен для РК, но его автоматизация – дело затратное. Кроме того, проблема со стабилизацией давления воды в дефлегматоре ставит под вопрос целесообразность использования парового отбора для РК, поскольку жидкостный отбор не так чувствителен к перепадам давления воды.

С целью повышения производительности для РК целесообразно использовать кубы емкостью 40-50 литров. Для БК с их низкими колоннами и меньшей удерживающей способностью сивушного масла объем кубов ограничивается 20-30 литрами. Благодаря этому цикл перегонки на БК сокращается до приемлемого для ручного управления времени, что позволило БК с паровым отбором завоевать популярность, хотя есть много поклонников БК с жидкостным отбором и автоматикой.

Требования РК и БК к оборудованию

В погоне за привлекательной ценой производители выдают в качестве готового аппарата полуфабрикат, требующий значительной доводки перед эксплуатацией.  Например, абсолютно без теплоизоляции. В таком виде ожидать от колонны приличной очистки примесей может только неисправимый оптимист.

Куб

Главная функция куба – генерация алкогольсодержащего пара с максимально стабильной скоростью независимо от воздействия окружающей среды. Этим и обеспечивается постоянная скорость движения пара в колонне.

При неизменной скорости пара число ступеней разделения в колонне с насадкой меняется в зависимости от флегмового числа (ФЧ). Число ступеней разделения максимально при бесконечном флегмовом числе и равно нулю при нулевом. Каждому значению ФЧ соответствует свое количество ступеней разделения.

Технологические требования к оборудованию куба колонны:

1. Утепление. Должно быть тщательным, например, с помощью пенополиуритана толщиной 20-25 мм. Сверху полезно покрыть теплоизоляцию слоем фольгоизола. Подложкой под основной слой теплоизолятора может выступать обычный гофрированный картон, который существенно снизит температуру и предохранит пенопласт или пеноизол от температурного проседания толщины.

На рисунке показан пример неудачного утепления куба с помощью минеральной ваты, стоит ей случайно намокнуть – теплоизоляции конец. Кроме того, нагрев и охлаждение куба заставляет теплоизоляцию «дышать», тем самым отправляя в комнату пыль при нагреве, что вредно для здоровья, а при остывании ухудшает изолирующие свойства.

Важно уделять должное внимание выбору материала. Часто куб оборачивают поверх изоляции обычной пищевой пленкой для гидроизоляции, защищая поверхность от пролитой воды, браги или спирта-сырца.

Необходимость теплоизоляции вызвана не столько экономическими причинами как при дистилляции (тратится меньше энергии), сколько тем, что в процессе ректификации количество спирта в кубе уменьшается, из-за чего возрастает температура кипения. В результате при постоянной мощности нагрева к концу перегона теплопотери хорошо утеплённого куба увеличиваются на 50-60 Ватт. Это снижает полезную мощность нагрева примерно на 3%. При неутепленном кубе эта величина может составить до 15-20%, что очень много. Так как полезную мощность нагрева нельзя измерить во время процесса и откорректировать подаваемой мощностью, то это приводит к неконтролируемому снижению количества и скорости пара в колонне – выходу из самого эффективного предзахлебного режима и снижению качества разделения на фракции.

2. ТЭНы и регулировка напряжения. Нагрев нужно осуществлять только ТЭНами, используя регулятор напряжения со стабилизацией до 1 Вольта. Даже в этом случае при напряжении 150 Вольт полезная мощность может колебаться в пределах до 3%. Вместе с утеплением куба стабилизация мощности нагрева ограничит колебание скорости пара в колонне в пределах 5%. Что более-менее терпимо.

3. Правильное расположение термометра. Термометр должен размещаться в кубе ниже ватерлинии, поскольку для управления процессом нужно знать температуру жидкости, а не ее паров. По увеличении температуры кипения судят о крепости спирта-сырца и остатке абсолютного спирта в кубе, также это сигнал для перехода на отбор «хвостов». Удачное размещение термодатчика в трубке терморегулятора ТЭНа, отогнутой от нагревателя на 3-4 см вбок и немного вверх. Термодатчик вставляют в трубку на термопасту.

4. Ножки, регулируемые по высоте. Колонна в рабочем режиме должна быть установлена строго вертикально. Отклонения приводят к тому что пар и флегма находят разные пути – флегма стекает по «нижней» стенке колонны, а пар поднимается вдоль «верхней». Понятно, что их взаимодействие минимально.

5. Дополнительные элементы. Очень хорошо если куб имеет предохранительный клапан, стравливающий давление в аварийном случае, а также имеется патрубок для слива барды и удобные ручки для переноски. Непосредственно на результат эти улучшения не влияют, но значительно упрощают работу.

Колонна

Высота ректификационной колонны должна быть 1,5 метра, бражной – от 0,7 до 1 метра.

Любая колонна тоже должна быть утеплена. В процессе работы теплопотери не изменяются, но хорошее утепление уменьшает количество дикой флегмы, значительно повышая регулируемость и стабильность процесса в целом.

Для утепления колонны в качестве первого слоя подходит пеньковый или джутовый шпагат, это предохранит основной утеплитель от температурных деформаций. В качестве основного утеплителя обычно используется пенополиуретан, вспененный полипропилен или полиэтилен с коэффициентом теплопроводности порядка 0,04 Вт/(м-К).

Толщина должна обеспечивать теплопотери не более 3% от рабочей мощности колонны. При 5% дикая флегма практически полностью срывает процесс ректификации, так как разделительная способность колонны катастрофически падает. При 10% о ректификации можно забыть, останется только видимость процесса.

Чтобы обеспечить нормальную теплоизоляцию для колонн диаметром 32-60 мм, при условии температуры окружающей среды не менее +23 °C, требуется слой основной теплоизоляции не менее 20 мм, если работа предстоит при температуре воздуха +10 °C, теплоизоляцию нужно удвоить, при нулевой температуре – увеличить в 2,5-3 раза. Поверх основного утеплителя желательно одеть на колонну слой фольгоизола толщиной 3-5 мм. Для изоляции швов подойдет фольгированный самоклеющийся скотч и закрепление хомутами снизу, сверху, а также в нескольких местах по высоте колонны.

Насадка

Насадка должна обеспечивать максимальную площадь для тепломассобмена. Самая подходящая для РК – СПН, ее оптимальные размеры зависят от диаметра колонны. Для БК наибольшее распространение получили мочалки и РПН, их относительно малая разделяющая и удерживающая способность компенсируются невысокими требованиями к дистилляту по степени очистки и низкой стоимостью.

СПН в колонну нужно засыпать через воронку не торопясь, не потряхивая и не постукивая. Главная задача – равномерность укладки, без местных уплотнений и разрыхлений. Именно они становятся катализаторами зависания флегмы в колонне, начала затопления, снижают качество разделения и производительность колонны. Из-за плохой укладки можно потерять до 20% производительности. Также нужно проверить опорную точку для насадки. Хорошо использовать обычную путанку.

Если конструкцией предусмотрены различные конические сетки и прочие изыски, стоит подумать не станут ли они катализаторами для нижнего захлеба, это довольно частое явление. Лучше выбросить эти сетки, избавив себя от головной боли. Для одного пыжа РПН при диаметре колонны в 1,5 дюйма необходимо 35 см полотна, для 2 дюймовой – 85 см. Перед тем как забивать пыжи, рекомендуется подумать над их будущим извлечением из колонны.

Термодатчики

Перед утеплением колонны необходимо разместить на ней термодатчики. Так как абсолютное значение температуры не требуется, но нужно улавливать изменения с точностью до 0,1 градуса, подходит размещение датчиков просто на поверхности колонны: в карманчике или приклеить алюминиевым скотчем под теплоизоляцию. Значительно разницы в точности показаний и инерционности не будет (максимальная задержка на 5-6 секунд, что не критично).

Термометры обязательно нужны в 20 см от низа колонны и на 2/3 ее высоты. Ориентируясь на показания термодатчиков, управляют всем процессом. Желателен термометр вверху колонны – ниже на 10 см от верхнего края насадки, он поможет вовремя закончить отбор хвостов.

Очень полезно установить термометр-сигнализатор, который своевременно подаст звуковой сигнал о превышении температуры в точке контроля выше заданной, благодаря чему можно вовремя отрегулировать отбор. Удачный вариант – TS-DS-at с креплением на трубу или аналоги. При отсутствии управляющей автоматики это очень полезный прибор.

Дефлегматор или конденсатор

Для БК всегда нужно подключать воду в дефлегматор параллельно, а не последовательно с холодильником, обязательно через разные вентили. Для дефлегматора требуется игольчатый регулировочный вентиль. Слив воды нужно сделать раздельный – для визуального контроля результата регулировок.

Подача воды при использовании димрота осуществляется во внешние его витки, а вентиль ставят на вход. Если используется кожухотрубник или рубашечник, то подачу воды делают сверху, а кран ставят внизу на выходе. Это предотвращает осушение дефлегматора при малых потоках воды, делая процесс хорошо регулируемым.

Для РК принципы подключения те же, но если имеется жидкостный отбор, то доохладитель можно подключать последовательно перед конденсатором. На трубку связи с атмосферой дефлегматора с жидкостным отбором нужно одеть шланг и поместить его в бутылку для стока конденсата, но проследить, чтобы трубка во время работы не оказалась погруженной в конденсат, иначе при вздохе колонны трубочка потянет на себя жидкость и давление в кубе снизится на величину высоты водяного столбика. При этом температура в кубе окажется выше температуры кипения, что приведет к бурному закипанию и попаданию в дефлегматор повышенной порции пара, в результате предзахлебный режим сменится захлебом.

Утепление дефлегматора при жидкостном отборе приведет к повышению расхода воды, а пользы не будет. Если отбор идет по пару и поток воды стабилизирован, то смысл в утеплении дефлегматора появляется. Сквозняки, резкие перепады температуры окружающей среды – все это можно компенсировать, сделав процесс более регулируемым и стабильным. Но если поток воды через дефлегматор не стабилен и меняется даже при наполнении бачка в туалете или открытия на кухне воды, то на фоне этой нестабильности эффект от теплоизоляции будет почти незаметен.

Холодильник или доохладитель

Здесь проблем меньше, подключение воды снизу, выход – сверху. Трубка для слива продукта в банку должна обязательно иметь разрыв струи, это значит, что трубку нельзя погружать в конденсат.

Если используется кожухотрубный холодильник (КХТ), то зачастую на него одевают сливной стакан, который объединяет все потоки из 7-12 трубок КХТ и отправляет в отбор через одну. Стакан обязательно должен иметь трубку для связи с атмосферой, это обеспечит разрыв струи. В противном случае могут начаться классические качели с выбросом в насадку брызг и пены, затоплением колонны и т. д.

Иные источники нагрева (газ, индукция, электроплитка)

На открытом огне со спиртом работают те, у кого железные нервы и склад огнетушителей. Газовая плита для ректификационных и бражных колонн не подходит однозначно.

Индукционная плита с насадочной колонной не используется из-за дискретного регулирования мощности с большим шагом.

Возможен нагрев на электроплитке, но она должна работать с постоянным нагревом, а не по технологии «старт-стоп» (импульсном режиме). Также электроплиту обязательно нужно запитать через стабилизатор напряжения.

Любая остановка нагрева, перепад подводимой мощности или перепад давления в подаче воды приводят к срыву процесса и попаданию порции ненужных примесей в отбор. Но главные грабли у всех вышеперечисленных способов нагрева находятся в другом месте – по мере прогрева частично утепленного куба и повышения его температуры, не только увеличиваются теплопотери, так как возрастает разница температур куба и окружающего воздуха, но и снижается теплопередача от печки к кубу – полезная мощность нагрева. Это приводит к дополнительному снижению объема генерируемого пара и постепенно уменьшает его скорость в колонне со всеми вытекающими последствиями. Побочным эффектом при наличии некоторых других конструктивных недостатков может быть частичное затопление колонны и захлеб.

Получить спирт с использованием этих способов нагрева можно, но его качество будет оставлять желать лучшего. Если требуется хороший результат – нельзя оставлять место для случайностей, нужно обеспечить стабильность и регулируемость всех процессов.

Автор статьи – ИгорьГор.

Ваша оценка:

(35)

Загрузка...