Высота бражной колонны на что влияет

Оптимальная высота колонны и ее диаметр при дистилляции?

Делаю дистиллятор под куб 25 литров.
Возникли вопросы:
1.Какая оптимальная высота колонны при дистилляции?
2.Какой оптимальный диаметр колонны при дистилляции?
3.Как эти два параметра влияют на качество продукта или скорость перегона?

Всем спасибо за ответ!

Посл. ред. 19 Февр. 12, 13:57 от dee

Посл. ред. 19 Февр. 12, 14:49 от mitl

У меня вопрос по дистиллятору. oltima, 19 Февр. 12, 14:35

У меня вопрос по дистиллятору. oltima, 19 Февр. 12, 14:35

Посл. ред. 19 Февр. 12, 15:43 от Николаевич

Делай в кубе своем на 25 литров дыру дюймовую, от нее отведи вертикальную трубу сантиметров 15-20 (медь, латунь, нержавейка- по вкусу. магазин сантехники будет рад продать тебе все необходимое и готовое) потом на эту трубу сделай емкость а-ля сухопарник или а-ля прикубник (сложи две собачьи миски из нержавейки, литра на полтора каждая, загерметизируй) в нижней части будет вход дюймовый, а а верхней части ставь тройник на 1/2 Один конец тройника в «а-ля сухопарник», второй конец на штуцер или переходник к холодильнику, а третий заткни заглушкой, просверли в ней небольшое отверстие под щуп термометра..лучше впаять трубочку соответствующего диаметра. Холодильник делай на трубку 8мм длиной 45-60 см, а с рубашкой охлаждения сам разберешься.
И будет тебе счастье, даже при малой моще нагрева минимум 1,5 литра СС. Емкость «а-ля прикубник-сухопарник» будет защищать тебя от брызгоуноса, будет работать как фиговенький дефлегматор с воздушным охлаждением, а скорость перегона при правильном режиме будет 3 литра СС в час при средней крепос Николаевич, 19 Февр. 12, 15:34

Все размещаемые материалы отражают исключительно мнения их авторов и могут не совпадать с мнением Администрации форума ХоумДистиллер.

© 2021 ХоумДистиллер (форум самогонщиков, пивоваров, виноделов, ректификаторов, зерновиков) & Simple Machines LLC
ПК версия

Добро пожаловать на ХоумДистиллер!

Хорошо, что ты зашел к нам, у нас много полезной информации и отличный ПОИСКОВИК в помощь!

Предупреждаем, Форум использует cookie файлы.

Источник

Понятие, вехи развития и особенности эксплуатации бражной колонны

Эволюция от бабушкиного змеевика к домашним ректификационным колоннам шла по причудливым путям, наплодив немало тупиковых веток и «монстров», но иногда разрабатывались и полезные гибридные конструкции. Одним из таких аппаратов стала бражная колонна (БК), популярность которой в среде домашних винокуров растет с каждым годом. Однако подобное устройство требует понимания теоретических основ и правильной эксплуатации, иначе результат разочарует.

История появления бражной колонны

Чем не устраивал старый добрый змеевик? Во-первых, низкая производительность. Во-вторых, даже при фракционной перегонке дистиллят содержит значительное количество вредных примесей. Ректификационная колонна (РК) справляется с этими недостатками, но имеет свои проблемы: дорогостоящее оборудование, после ректификации в напитке не остается запаха исходного сырья, а также всё равно нужен дистиллятор для первой перегонки.

Появление прямоточных и кожухотрубных холодильников решило проблему производительности. Эти конструкции охладителей позволили сравнительно быстро перегонять брагу в спирт-сырец, а для преодоления брызгоуноса в конструкцию добавили пустую трубу. Так дистиллятор нового поколения приобрел законченную форму.

Пример прямоточного холодильника Пример кожухотрубного холодильника

Труба выполняла функцию сухопарника – не позволяя брызгам из куба, которые образуются в дикой флегме, попадать в отбор. Подобный дистиллятор легко справлялся с любой доступной в быту мощностью нагрева. Еще появилось небольшое укрепление продукта, чтобы усилить это, как считалось ранее, полезное свойство – применили дефлегматор, что дало старт целому семейству дистилляторов с укреплением, связанных общим названием: «бражная колонна».

Внимание! Непрерывная бражная колонна (НБК), несмотря на похожее название, имеет совершенно другое предназначение и принцип действия.

Пленочная бражная колонна

Основной стала схема БК с рубашечным дефлегматором, показанная на рисунке.

Пример пленочной колонны в собранном виде

Доступные материалы, простота изготовления и укрепление самогона до 90-91% способствовали росту популярности такой схемы. С опытом эксплуатации были сформулированы основные требования.

Пленочная бражная колонна считалась хорошей если:

Работа с пленочной колонной была непроста и требовала постоянного внимания владельца. При первом перегоне дефлегматор не включали, чтобы не увеличивать время кипения браги, но при второй дистилляции дефлегматор уже обязательно работал, давая возможность покапельно отбирать «головы» и укреплять «тело» до 90%. Правда, не всегда получалось достичь намеченных целей с помощью дефлегматора, тогда в ход шла регулировка нагревом, ставшая в итоге основной для БК. Однако продукт, полученный в результате перегонки на пленочной БК, казался энтузиастам значительно лучше самогона после дробной перегонки на обычном аппарате.

Эйфорию можно объяснить тем, что высокая крепость маскирует неприятный запах напитка. Правда, после разбавления водой до 40-45% все недостатки дистиллята проявлялись в полной мере через пару дней. Пользователи утешали себя тем, что и не стремятся к получению спирта, а хотят пить хорошо очищенный самогон с ароматами исходного сырья.

Недостатки пленочной колонны

«Крепкое не значит чистое» — эта простая мысль не сразу овладела умами самогонщиков, но нашлись здравые скептики, которые отдали продукт на анализ. Результаты поразили: лабораторная проверка показала, что очистка от примесей на этом оборудовании – миф.

Более того, если пленочная колонна еще как-то позволяла отобрать «головы», то сивухи в отборе оказалось чуть ли не больше, чем в исходном сырье. Это заставило задуматься и понять, как вредные примеси попадают в отбор, затем определиться с причинами и попробовать их преодолеть.

1. Чувствительность к давлению воды. Даже небольшого снижения потока воды в дефлегматоре хватит, чтобы все накопившиеся в трубе промежуточные вредные примеси моментально проскочили в отбор. Достаточно открыть кран в ванной или смыть унитаз, чтобы давление воды в системе упало, а покапельный отбор «голов» превратился в бодрую струю.

Рацпредложения посыпались как из рога изобилия: стабилизация с помощью регуляторов давления, подача воды через промежуточный бачок под потолком или аквариумным насосом, автономные системы охлаждения и т. д. В общем-то весьма полезные и применимые не только для БК вещи.

Казалось, что проблема решена, но кроме стабилизации потока подаваемой воды требовалось еще и управление с его помощью флегмовым числом, а это очень неудобно из-за большой инерционности системы.

2. Малая удерживающая и разделительная способность. Попытки поместить в колонну спирали или пару мочалок немного улучшали ситуацию, но не настолько, чтобы решить проблему очистки в целом. В результате «головы» отбирались небрежно, и даже несмотря на покапельный отбор, вместе с вредными веществами также удалялись нужные эфиры, отвечающие за аромат.

В связи с невозможностью сконцентрировать «головы» в зоне отбора в большом количестве из-за практически отсутствующий удерживающей способности, приходилось отбирать их с избытком, теряя существенную часть спирта. Переход к отбору «тела» повышением мощности нагрева мгновенно отправлял в отбор накопившиеся в трубе промежуточные примеси.

Ситуация усугублялась еще и тем, что при отборе «тела» разделение падало до 2-3 тарелок и не могло задержать сивуху. Когда температура в кубе подходила к 90-92 °C, если вовремя не переходили на отбор «хвостов», остатки сивухи пролетали в приемную емкость, оставляя в «хвостах» только воду.

Даже в лучших образцах самогона, полученного на пленочных колоннах, содержание сивушных масел минимум 1-2 тысячи мг на литр, чаще – намного больше. Из-за конструктивных особенностей пленочной БК, дистиллят получается несбалансированным – с явным перекосом химического состава в сторону сивухи.

Появление современной бражной колонны

Решение проблемы очистки от сивушных масел созрело быстро – нужно наполнить царгу насадкой. В результате БК превратилась в мини РК (ректификационную колонну) с теми же правилами и требованиями к оборудованию. Отличия остались только в универсальности конструкции, позволяющей использовать БК для перегонки браги. Также применяется традиционный для БК отбор по пару, хотя многое винокуры оценили удобства жидкостного отбора и установили его на свои колонны, а другие начали эксперименты с отбором по пару до дефлегматора.

Пример бражной колонны

После этого БК в классическом виде пленочной колонны с отбором по пару выше дефлегматора торжественно прошествовала в музей истории самогоноварения, где заняла почетное место. Можно возразить: «Полно же продается!». Ответ прост: мало ли торговцев и коллекционеров антиквариата, которые продают и подкупают не только устаревшие вещи, но и их подделки.

Требования к хорошей бражной колонне

В большинстве случаев современная БК имеет колонну диаметром 40-50 мм и высотой от 75 до 100 см, а также куб на 20-30 литров, жидкостный отбор и автоматику. В целом это соответствует стандартам и требованиям к РК, но у бражной колонны осталось главное: универсальность конструкции и стремление к получению хорошо очищенного дистиллята со вкусом и ароматом исходного сырья, который можно пить сразу без длительного исправления-выдержки в дубовых бочках.

Однако при эксплуатации у обычных пользователей возникла проблема: применяя стандартные технологии ректификации при перегонке браги, они получали не ожидаемый хорошо очищенный и укрепленный дистиллят, а грязноватый спирт, который назвали полупрезрительно НДРФ – недоректификат. Казалось, что эволюция развития бражных колонн зашла в тупик.

Тогда фанаты БК начали эксперименты по применению малых флегмовых чисел при перегонке спирт-сырца. Все встало на свои места. Более малые объемы кубовой навалки и короткие царги, не дающие на БК получать чистый спирт, для производства дистиллята стали сильной стороной. Высокая царга РК имеет избыточную для дистиллята разделяющую способность, отрезая не только лишнее, но и полезное.

Низкая царга БК позволила реализовать технологию сбалансированного снижения концентрации всех примесей в продукте с удалением некоторых, которые точно не нужны. Этому способствовало и применение более крупных насадок. Так, для 50 мм БК применяется СПН 4 х 4 х 0,28 вместо 3,5 х 3,5 х 0,25 в РК. Для отдельных задач хорошо себя зарекомендовали тарельчатые колонны и медные кольца в качестве насадок, но это тема для отдельной статьи.

Как правильно работать на бражной колонне

Новички часто жалуются, что несмотря на все старания, у них на бражной колонне получается чистый спирт, а не вкусный напиток. Универсальной технологии не существует, так как многие нюансы перегонки зависят от конструкции аппарата, однако соблюдая основные правила, можно сделать на БК ароматный и хорошо очищенный дистиллят.

1. БК и РК – аппараты, реализующие технологии тепломассобмена, поэтому требования к подготовке оборудования к эксплуатации для них практически одинаковы. Для того чтобы уверенно управлять флегмовым числом в процессе работы, нужны: стабильный регулируемый нагрев и охлаждение, а также хорошая теплоизоляция куба и колонны.

3. Длительный и унылый отбор «голов», принятый при ректификации, удаляет не только альдегиды, но и отвечающие за аромат напитка эфиры. Поэтому «головы» нужно отбирать не более 2-3% от АС (абсолютного спирта) в навалке. Скорость должна быть примерно 25-300 мл/час (около 10% от скорости отбора «тела»).

4. Стартовую скорость отбора «тела» устанавливаем равной плановой (в нашем примере 2,8 л/час). А после начала отбора корректируем ее так, чтобы крепость выхода составляла 90-91% при крепости навалки 40%.

Больше скорость не меняем! К концу отбора «тела» скорость и так упадет, а крепость в струе снизится до 87-88% (при остаточной крепости спирта-сырца в кубе 5%). Скорость по сравнению с ректификацией огромна, но именно это и позволяет пропустить средние эфиры и умеренную порцию высших спиртов в приемную емкость. Закончить отбор «тела» нужно при кубовой температуре не выше 95 °C.

5. Если перегоняем зерновое сырье, то «хвосты» отбираем дробно (2-3 порции по 100-150 мл) на скорости в два-три раза меньшей стартовой при отборе «тела». «Хвосты» пойдут на следующий день для купажирования или на дальнейшую переработку на РК.

Главное не бояться высокой скорости отбора: если ее занизить, то на выходе будет уже не хороший дистиллят, а плохо очищенный спирт, который вполне годен для бочки – примеси не удалены полностью, а только «слегка причесаны», избавлены от избытка сивухи и альдегидов.

Если же цель – дистиллят для употребления без длительной выдержки, то можно поэкспериментировать с регулировкой флегмового числа, помня, что чем выше флегмовое число, тем больше степень очистки и приближения к спирту.

Для перегонки сахарного сырья годится только максимальная очистка от всех примесей и технология перегонки, принятая на РК. Если объем навалки не превышает 15-20 объемов насадки в колонне, эта насадка СПН соответствующего диаметру колонны размера, а сама колонна высотой не менее 1 метра, есть шансы получить на БК из сахарного спирта-сырца вполне пристойный спирт.

Источник

Производительность ректификационной колонны в зависимости от диаметра царги или объема куба

Сердцем каждой РК является царга с насадкой, именно её возможности во многом и определяют производительность колонны в целом. Для анализа договоримся что, как и положено при ректификации, царга имеет высоту насадочной части 150 см и в неё засыпана СПН 3,5 х 3,5 х 0,25 мм, а куб заполнен на три четверти 40% спиртом-сырцом.

Теория

Полуторадюймовая колонна может иметь царги с внутренним диаметром 35 или 38 мм, а 2 дюймовая – 48 или 50 мм. Стандартный на сегодня набор возможных кубов: 20, 30, 37 и 50 литров.

Максимальная разделительная способность колонны достигается на предзахлебной мощности, она же и обеспечивает при заданном флегмовом числе максимальную скорость отбора. Многие начинающие винокуры не совсем справедливо отождествляют предзахлебную мощность с производительностью колонны. На самом деле, ректификация включает в себя несколько этапов, каждый из которых требует времени.

При выборе диаметра колонны и объема куба важно понимать, как их сочетание отразится на трудоемкости процесса и количестве затрачиваемого на ректификацию времени.

Этапы ректификации

1. Подготовка оборудования к работе. Сборка оборудования, заливка спирта-сырца в куб и прочие подготовительные операции. Обычно на всё уходит около 0,5 часа, Т1 = 0,5.

2. Нагрев до кипения. Если ТЭН выбран правильно, исходя из соотношения 1 кВт мощности на 10 литров навалки, то разогрев займет примерно 40 минут или Т2 = 0,7 часа.

3. Стабилизация. Данный этап требует от 30 минут до 1 часа. Пусть будет 45 минут или Т3 = 0,75 часа.

4. Отбор головной фракции. Время отбора «голов» (Т4) не зависит от скорости отбора. Для выведения из куба всех головных примесей нужно чтобы каждый литр навалки хотя бы раз испарился и побывал в колонне. Для этого требуется подать 1 кВт мощности нагрева на каждый литр абсолютного спирта в кубе.

Рабочая мощность в Ваттах численно равна площади поперечного сечения колонны (S) в квадратных миллиметрах.

Количество абсолютного спирта (АС) определяется, исходя из объема навалки (СС) и её крепости.

Т4 = АС / N (часов), где:

N = 3,14 * d2 / 4 / 1000 (кВт);

d – внутренний диаметр колонны (мм).

Т4 = 510 * CC / d2 (часов), где:

СС – 40% навалка в литрах,

d – внутренний диаметр колонны (мм 2 ).

5. Отбор подголовников. Этот этап нужен для очистки насадки от остатков головной фракции. Количество подголовников зависит от удерживающей способности и объема насадки. Удерживающая способность СПН 3,5 х 3,5 х 0,25 примерно равна 150 мл флегмы на 1 литр насадки. Чтобы её качественно промыть, нужно отобрать 2-3 объема, для расчетов примем – 2,5.

Чтобы отобрать этот объем на скорости 0,5 л/час, требуется потратить 2 часа. Если же поднять скорость до половины номинальной, то достаточно будет и 1,2 часа независимо от диаметра царги.

Слишком маленькая скорость снижает эффективность очистки и качество спирта. Но сейчас не об этом, для сегодняшней задачи примем время отбора максимальным: Т5 = 2 часа.

Объем отбора в литрах:

Vотб = 2,5 * 0,15 * Vн = 0,375 Vн, где:

Vн – объем насадки в литрах.

Если скорость отбора принять равной 0,5 л/час, то время отбора:

Т5 = (0,375 * Vн) / (0,5 * S) = 0,75 * Vн / S = 0,75 * L *S / S

T5 = 0,75 * L (час), где:

L – высота колонны в метрах.

При скорости отбора подголовников равной половине от номинальной, время отбора в часах численно равно ¾ от высоты колонны в метрах, и не зависит от диаметра колонны или объема навалки.

6. Отбор товарного спирта. Начальная скорость отбора в мл/час численно равна площади поперечного сечения колонны (S) в мм. К концу отбора для повышения флегмового числа и повышения разделяющей способности уменьшаем скорость отбора в 2.5 раза. Средняя скорость отбора «тела» будет примерно в полтора раза ниже номинальной.

Объем товарного спирта составляет примерно 80% от АС в навалке.

Отсюда время отбора «тела»:

Т6 = 0,8 * 0,4 *CC / (S / (1000 * 1,5)) = 480 * CC / S;

Т6 = 611 * CC / d2, где:

СС – количество 40% спирта-сырца (л);

d – диаметр царги (мм).

7. Отбор «хвостов». Количество «хвостов» примерно равно 10% от объема АС в кубе. Скорость отбора примерно равна половине от номинальной.

Т7 = 0,1 * 0,4 * CC / (S / (1000 * 2)) = 80 * CC / S;

8. Вытеснение примесей из колонны. Это операция занимает полчаса, Т8 = 0,5.

9. Разборка оборудования и уборка помещения. Наименее приятный этап, обычно занимает до 1 часа, Т9 = 1.

Общее время ректификации

Общее время, необходимое для одного цикла ректификации:

Т = Т1 + Т2 + Т3 + Т4 + Т5 + Т6 + Т7 + Т8 + Т9;

0,5 + 0,7 + 0,75 + 510 * CC / d2 + 2 + 611 * CC / d2 + 102 * CC / d2 + 0,5 + 1.

Упрощаем и получаем:

Т = 5,45 + 1223 СС / d2.

Объем спирта (Vc), полученного за это время, примерно равен 0,8 от АС в кубе, потерями на неисправимые «головы» и остаток в кубе пренебрежем.

Производительность, с которой можем получать спирт за час работы с колонной, можно посчитать по формуле:

Практические аспекты ректификации

На основе полученной модели попробуем ответить на волнующие вопросы.

1. Реальная производительность колонны в зависимости от её диаметра и объема навалки (л/час).

Стартовая скорость отбора «тела» намного выше, чем реальная производительность колонны. Думать, что при номинальной производительности 2-х дюймовой колонны в 1800 мл/час перегонку 40 литров спирта-сырца крепостью в 40% можно завершить за 9 часов просто наивно.

С учетом всех необходимых операций, реальная производительность будет практически в 3 раза меньше. Разница в производительности 35 мм и 48 мм колонной на самом деле не 800 мл/час, как кажется с первого взгляда, а всего лишь в 250 мл/час. И это много, так как процесс идет не один час.

2. Время рабочего цикла (часов).

График показывает влияние объемов кубов (ось Х) на общее время ректификации (ось Y) при различных диаметрах колонны. Навалка стандартная – три четверти объема куба. Становится очевидной неразумность некоторых вариантов комплектаций. Для того чтобы оценить насколько будет удобно пользоваться тем или иным вариантом, рассмотрим длительность основных операций.

3. Ключевые точки работы, требующие вмешательства оператора.

3.1. Время от начала процесса до окончания отбора «голов» или первый подход к кубу для смены тары.

3.2. Далее отбираем подголовники в течение 2 часов на скорости в половину от крейсерской (номинальной). Подходим к колонне и меняем тару, приступая к отбору «тела».

3.3. Отбор тела закончится и нужно будет подойти к колонне для смены посуды.

3.4. Отбор «хвостов» займет.

3.5. Затем подходим к колонне и завершаем работу, что занимает 1,5 часа.

Выводы

1. Чем больше навалка куба, тем выше реальная производительность. Но повышать её бесконечно не получится. Когда температура в кубе достигает 90-92 градусов, сивуха и другие промежуточные примеси начинают массировано покидать куб и накапливаться в насадке. Если навалка слишком большая, то после накопления в нижней части колонны примеси начнут подниматься всё выше и прорываться в отбор. Придется раньше переходить на «хвосты». Для получения нормальной производительности, навалка должна быть больше 10 объемов насадки, но меньше 20 – чтобы не пропустить «хвосты».

2. Оптимальный объем навалки 40% СС при ректификации составляет 15 объемов насадки.

При минимальной навалке можно переходить на отбор «хвостов» при кубовой температуре 96-97 градусов, при максимальной навалке – 92-93 градуса.

3. Длительность ректификации возрастает с уменьшением диаметра колонны и увеличением объемов разовой навалки. Но использование больших диаметров колонн при малой навалке влечет за собой получение относительно большого объема оборотного спирта и малый выход годного.

4. Без средств автоматизации, позволяющих оставлять на длительное время оборудование без присмотра, возможно использование комплектов с относительно малым временем цикла. Это сужает круг возможных вариантов и объясняет то, что многие винокуры на своём оборудовании просто не отбирают «хвосты» или предпочитают делать НДРФ – силы то не беспредельны.

5. В целом, если процесс в сумме занимает более 12-15 часов, автоматика обязательна. Хотя бы простейшая с блоком безопасности, позволяющим подать сигнал о потопе, отключении воды или росте температуры в ТСА. Если такой возможности нет, стоит ограничиться минимальными объемами кубов.

6. Полученные зависимости и графики позволяют сделать качественный и в какой-то степени количественный анализ различных вариантов комплектации РК. Главное при этом не забывать о необходимости сопоставлять их со временем, которое винокур готов посвятить хобби.

Источник