Бражная колонна «Малютка»
По устройству бражная колонна является чем-то средним между дистиллятором и полноценной ректификационной колонной. От ректификационной колонны у нее дефлегматор, от дистиллятора - проточный холодильник для готового продукта.
Бражная колонна состоит из двух частей - дефлегматора и конденсатора. Каждая часть имеет свои холодильники, которые работают автономно и могут регулироваться. Особенно важна тонкая регулировка на охладителе дефлегматора. В самодельных колоннах можно на входном водяном патрубке установить кран-регулятор от батареи отопления. Он позволяет достичь довольно приемлемых результатов.
Дефлегматор
Представляет собой вертикальный отрезок трубки диаметром не менее 22 мм длиной 65-80 см. В любом случае высота должна быть больше внутреннего диаметра в 30 и более раз. При меньшей высоте колонна будет работать, но эффект от ее использования на качестве продукта не скажется. Не стоит увлекаться и слишком большой высотой - возрастет инертность аппарата и, следовательно, энергозатраты. Максимальное соотношение d/l не должно превышать 45.
Дефлегматор оборудуется холодильником (в верхней части). Это может быть намотанный на колонну змеевик, встроенный змеевик или водяная рубашка (что технологически сложнее и доступно только на аппаратах промышленного изготовления). Устанавливается колонна на перегонный куб строго вертикально. Верхняя часть патрубком соединена с конденсатором, о его устройстве будет сказано ниже.
В верхней части колонны (боковой стенке) необходимо предусмотреть гнездо для термометра. Это обязательный атрибут, без которого работать с бражной колонной невозможно.
Как и ректификационная колонна, бражная работает по принципу тепломассобмена между стекающей флегмой и горячими парами, поднимающимися из куба. Похожие процессы происходят и в ректификационной колонне, но в бражной они максимально упрощены - нет никаких наполнителей, тарелок, насадок и т.д. Флегма стекает по стенкам, происходит так называемый пленочный тепломассобмен.
В переводе это значит, что охлажденная до определенной температуры флегма стекает вниз, по пути нагревается парами, из нее дополнительно испаряется спирт и продолжает движение к конденсатору, а высококипящие фракции остаются жидкими и стекают в куб.
Такая система предполагает, что стенки колонны будут достаточно холодными и флегма повторно испаряться не будет. Поэтому, в отличие от ректификаторов, колонну утеплять не следует.
Конденсатор
Ничем не отличается от холодильника обычного самогонного аппарата — дистиллятора. Может использоваться любая конструкция. Пар в змеевик поступает уже очищенный от сивушных масел и установка сухопарника не даст никакого результата.
Как работает бражная колонна
Пар из перегонного куба поступает в бражную колонну и постепенно заполняет ее. При достижении температуры 50-55 С (на кубе) включается холодильник дефлегматора. Пары конденсируются на стенках колонны и стекают вниз. По пути контактируют с паром, и легкокипящие фракции поднимаются вверх, по паропроводу поступая в конденсатор. Начинается отбор голов.
При достижении Т=72 С (на вершине колонны) отбор голов прекращается и под патрубок подставляется сосуд для основного продукта. Отбор голов и основная перегонка происходи при минимальном уровне нагревания и постоянной регулировке потока воды в дефлегматоре.
Холодильник конденсатора в регулировке не нуждается. На кубе максимальная температура не должна превышать 95 С. При бурном кипении колонна попросту не справиться с разделением фракций и превратится в обычный дистиллятор.
Что лучше?
Бражная колонна имеет ряд неоспоримых преимуществ:
- высокий уровень очистки спирта (ниже, чем у ректификационной колонны, но на порядок выше сухопарника);
- относительная простота конструкции (не сложнее дистиллятора);
- удобная в эксплуатации.
По энергозатратам на единицу продукции оба вида аппаратов примерно равны, как и по стоимости материалов при самостоятельном изготовлении.
Если вы нашли бражную колонну в интернет-магазинах, можно смело ее покупать. Но только в случае, если ее цена не намного выше дистиллятора. Разумная разница - 10-15%. Многие производители предлагают бражные колонны вдвое дороже. Это экономически и технологически неоправданно. Проще сделать ее самому.
Процесс перегонки на бражной колонне будет интересным и новичкам и умудренным опытом самогонщикам, позволяя получить хороший продукт без особых сложностей.
Чтобы получить крепкий алкогольный напиток в домашних условиях, обычно необходимо две вещи.
- Выбрать и правильно его приготовить.
- Иметь надежный и эффективный самогонный аппарат, чтобы полученную брагу перегнать.
Такой дистиллятор, как бражная колонна, по качеству и чистоте получаемого продукта находится между сухопарником и ректификационной колонной. Напиток получается чище и крепче, чем на “классике”, но абсолютной чистоты спирта-ректификата на простой бражной колонне не добиться. Максимальная крепость дистиллята, получаемого на пленочной (бражной) колонне составляет 90-95 градусов. Но этого более чем достаточно даже для приготовления р .
Как устроена бражная колонна
Бражная (или пленочная) колонна представляет собой полую вертикальную трубку диаметром (d) 25-50 мм и высотой 30*d, верхняя часть которой обязательно оборудована охлаждающей “рубашкой” — дефлегматором. Обычно он смонтирован в верхней четверти колонны. Именно благодаря дефлегматору в колонне удается создать нужный температурный режим и ювелирно его регулировать.
Принципиальное устройство бражной колонны показано на рисунке:
Горячие пары, поднимающиеся из перегонного куба, частично конденсируются на стенках колонны. Здесь же происходит и тепломассообмен: жидкость (конденсат) насыщается тяжелокипящими примесями из поднимающихся паров, а сами пары насыщаются легкокипящими веществами, испаряя их из жидкости. Жидкость же, именуемая флегмой, пленкой стекает обратно в перегонный куб. Отсюда и название — пленочная колонна.
Термометр в верхней части колонны обязательно должен быть откалиброван, ведь по нему в большей степени идет контроль температурного режима перегонки.
Основные виды бражных колонн
Как таковых видов бражных колонн всего два: обычная бражная колонна, описанная выше, и непрерывная бражная колонна. Если же внутри колонны имеются насадки и наполнители, то она уже может считаться ректификационной, и бражной ее назвать нельзя.
Как устроена бражная колонна непрерывного типа? В ее конструкции имеются значительные отличия от обычной пленочной колонны, ведь ключевое слово здесь — непрерывная.
Такая колонна предназначена для непрерывной перегонки больших объемов браги (от 100-120 л). При этом брага не должна иметь мелких частиц, не должна быть очень густой и пенистой, должна быть однородной по составу. Это важно потому, что брага на непрерывную колонну подается сверху постоянным потоком посредством насоса. А тепломассообмен происходит на специальных контактных тарелках. Весь путь сверху вниз брага преодолевает за 12-15 секунд, поэтому тяжелокипящие примеси просто не успевают испариться, тогда как спирт при нужной температуре испаряется почти мгновенно, уносимый в отбор водяным паром.
Эта технология хорошо применима в промышленности, но вот в домашних условиях реализовать это непросто: нужен специальный насос и астрономические по домашним меркам объемы браги. В упоминания НБК встречаются довольно редко, поскольку в быту их используют мало, да и моделей для домашнего использования существует всего несколько.
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 .
Винокурением ныне занимается большое количество людей. Но, независимо от опытности, каждый винокур на начальном этапе своей деятельности задавался вопросом о том, какой аппарат для перегонки самогона выбрать. Сегодня в продаже можно найти большое разнообразие моделей самогонных аппаратов, начиная бюджетными вариантами простой конфигурации, заканчивая современными многофункциональными устройствами. «Бражная колонна или хороший самогонный аппарат - что лучше?» - пожалуй, такой вопрос возникал у каждого винокура. Чтобы определить, какое устройство можно считать лучшим, следует разобраться в особенностях разных типов самогонных аппаратов.
Бражная колонна: что это?
Бражная колонна представляет собой оборудование, разделяющее самогон на фракции в процессе его перегонки. Эксплуатация бражной колонны позволяет получить качественный самогон, но только при условии выполнения нескольких перегонок.
Строение бражной колонны
Даже самая простая бражная колонна имеет сложный механизм работы, позволяющей обеспечить несколько этапов перегонки самогона. Бражная колонна всегда состоит из бражника. Как можно догадаться, в такую емкость вливается брага - основное сырье для изготовления самогона. Брагу готовят из воды, сахара и дрожжей, причем настаивают такое сырье на протяжении четырех-пяти дней.
Бражник оснащен тремя резьбовыми отверстиями, предназначенными для установки других элементов бражной колонны. В одно из отверстий устанавливается термометр, позволяющий отслеживать температуру нагрева сырья. Во втором отверстии находится начало отводящей трубки, а в третьем - предохранительный клапан. Бражник можно нагревать у любого источника тепла - конфорки электрической или газовой плиты. Есть модели бражных колонн, в которых емкость для браги можно греть на открытом огне, но в таком случае значительно усложняется процесс регулировки интенсивности нагрева.
Верхняя часть колонны оснащается змеевиком, который имеет форму спирали, что позволяет сделать конструкцию аппарата не такой громоздкой. Змеевик проходит через емкость, предназначенную для охлаждающей жидкости. В процессе охлаждения паров образуется конденсат, который оседает на стенке трубы и стекает по ней вниз. Змеевики всех бражных колонн изготавливаются из нержавейки, проявляющей устойчивость к воздействию паров ядовитых составляющих дистиллята. К бражной колонне также можно приставлять емкость для сбора спирта-сырца.
Бражная колонна разделяет самогон на фракции, что является очень важным этапом во время его приготовления. Фракции - это составляющие части самогона, которые имеют разные температуры кипения. Условно все их можно разделить на:
- «головы»: метанол, альдегиды и другие токсические примеси, которые можно применять лишь в технических целях (составляет максимум 10% от общего объема спирта-сырца);
- «тело»: это этиловый спирт, ради получения которого и организовывается перегонка браги (составляет 80%);
- «хвосты»: состоят из сивушных масел, которые придают напитку мутность и резкий запах.
Применение бражной колонны, осуществляющей ректификацию, позволяет не только получить спирт-сырец, но и выполнить отделение «голов» и «хвостов». В частности, это касается аппаратов, оснащенных двумя этими функциями, которые настраиваются на режим дистилляции и ректификации.
Бражная колонна также может оснащаться провальными тарелками, благодаря которым снижается вероятность загрязнения дистиллята пеной, образующейся во время кипения. Кроме этого, простая конструкция бражной колонны позволяет качественно и быстро прогнать брагу и получить хороший спирт-сырец.
У бражных колонн есть немало других преимуществ:
- Они позволяют получить качественный самогон без каких-либо усилий.
- Отсутствие необходимости в проведении нескольких перегонок самогона.
Однако у бражной колонны есть и некоторые недостатки. К примеру, если приспособление работает в двух режимах, из-за этого его цена будет достаточно высокой. Кроме этого, бражная колонна имеет достаточно крупные габариты, что не позволяет эксплуатировать ее на кухне с небольшой площадью.
Самогонный аппарат - что это?
Самогонный аппарат - это конструкция, которая позволяет осуществлять перегонку самогона из сахарной браги. Хороший самогонный аппарат обладает такими характеристиками:
- Объем: хороший аппарат имеет перегонный куб того объема, который требуется винокуру. Если он намерен изготавливать небольшие объемы самогона, то в таком случае подойдет аппарат, оснащенный кубом объемом от 12 до 14 литров. Куб вместительностью 20-25 литров подойдет, если винокур собирается изготавливать большие объемы самогона (свыше 30 литров).
- Материал: лучше приобретать аппарат, изготовленный из качественной нержавеющей стали, ведь этот материал обладает отменной износостойкостью. Толщина стенок устройства при этом не должна быть меньше, чем 2 миллиметра, в противном случае брага будет постоянно пригорать.
- Наличие элемента для очистки самогона: у хорошего самогонного аппарата есть сухопарник - емкость, где оседает конденсат паров сивушных масел, которые портят характеристики самогона. Если сухопарник имеет разборную конструкцию, то в таком случае у винокура есть возможность экспериментирования с качеством алкоголя. В сухопарник можно добавлять лепестки цветов и другие добавки, придающие алкоголю приятный аромат. Следует учесть, что самые простые в плане конструкции самогонные аппараты не имеют сухопарников, из-за чего винокуру приходится изготавливать этот элемент конструкции из подручных материалов. Однако в таком случае есть риск, что сухопарник будет изготовлен некачественно, что помешает полноценной очистке самогона от примесей.
Применение классического самогонного аппарата позволяет получить спирт-сырец крепостью, достигающей 70 градусов. Естественно, такой продукт нуждается в снижении крепости и очистке от ненужных примесей. Поэтому владелец самогонного аппарата зачастую задумывается о покупке ректификационной колонны, устанавливаемой на самогонный аппарат.
Такая портативная колонна представляет собой вертикальную емкость высотой 50 сантиметров. Все колонны укомплектованы внутренними элементами для обеспечения обмена теплом и жидкостями. В ректификационную колонну нагреваемая смесь попадает из перегонного аппарата куба. Важно помнить о том, что установка ректификационной колонны сделает самогонный аппарат более громоздким.
При покупке самогонного аппарата следует обратить внимание на его укомплектованность. В комплектацию в идеале должны входить такие элементы, как спиртометр, термометр, пищевые шланги и герметичные прокладки. Наличие сухопарника также приветствуется.
Если сравнивать самогонный аппарат и бражную колонну, то первое устройство будет иметь более доступную цену. Опытные винокуры отмечают, что самогонный аппарат имеет более высокую производительность по сравнению с бражной колонной. Однако классическая модель аппарата, в отличие от бражной колонны, не позволяет осуществить быструю и качественную ректификацию самогона. Зачастую обладатели самогонных аппаратов задумываются о покупке отдельной ректификационной колонны, что связано с дополнительными расходами.
И самогонный аппарат, и бражная колонна имеют свои преимущества и недостатки, но тем не менее оба вида устройств имеют немало поклонников среди винокуров.
