Главная

Реклама

Самогонный аппарат PDF Печать E-mail
Автор: В. Гусев   
28.03.2012 11:10


Более 10 пет я увлекаюсь виноделием. Меня захватывает собственно процесс приготовления вина или водки в домашних условиях, при этом чувствуешь себя каким-то современным алхимиком, только в отличие от своих предшественников ты стараешься получить небывалое по вкусу вино или водку. И если качество моего вина соответствовало «четверке», то вот оценка самодельной водки никак не превышала «тройку». Получаемый мной самогон — основа домашней водки — всегда имеет в той или иной степени специфический запах и привкус. Приобрел целую библиотеку по самогоноварению, менял конструкции самогонных аппаратов, технологию изготовления браги и способы очистки готового продукта. Однако ни химическая очистка с помощью марганцовки и
соды, ни адсорбенты с коагуляторами (активированный уголь, молоко, белок яйца и т.п.) не могут полностью устранить недостатки самогона и довести качество домашней водки до уровня промышленной. Такое положение дел меня не устраивало, поэтому пришлось снова взяться за книги, но теперь уже за учебники по производству спирта, включая специальную литературу по этой теме. Основной вывод этого исследования таков — получить качественный спирт с помощью дистилляторов, а именно таковыми являются все известные мне самогонные аппарататы, невозможно. Только ректификационные установки (ректификационные колонны) решат задачу качества самогона. Однако, как известно, промышленные ректификационные установки для личного производства спирта не годятся, так как

Более 10 лет я увлекаюсь виноделием. Меня захватывает собственно процесс приготовления вина или водки в домашних условиях, при этом чувствуешь себя каким-то современным алхимиком, только в отличие от своих предшественников ты стараешься получить небывалое по вкусу вино или водку. И если качество моего вина соответствовало «четверке», то вот оценка самодельной водки никак не превышала «тройку».


alt

увеличить



 Получаемый мной самогон — основа домашней водки — всегда имеет в той или иной степени специфический запах и привкус. Приобрел целую библиотеку по самогоноварению, менял конструкции самогонных аппаратов, технологию изготовления браги и способы очистки готового продукта.





 Однако ни химическая очистка с помощью марганцовки и соды, ни адсорбенты с коагуляторами (активированный уголь, молоко, белок яйца и т.п.) не могут полностью устранить недостатки самогона и довести качество домашней водки до уровня промышленной. Такое положение дел меня не устраивало, поэтому пришлось снова взяться за книги, но теперь уже за учебники по производству спирта, включая специальную литературу по этой теме. Основной вывод этого исследования таков — получить качественный спирт с помощью дистилляторов, а именно таковыми являются все известные мне самогонные аппарататы, невозможно. Только ректификационные установки (ректификационные колонны) решат задачу качества самогона. Однако, как известно, промышленные ректификационные установки для личного производства спирта не годятся, так как сложны по конструкции, занимают много места, да и производительность их во много раз превышает потребности желающего готовить для себя высококачественные спиртные напитки.

Таким образом, целью настоящей статьи является ознакомление коллег-самогонщиков с моими апробированными конструкциями домашних ректификационных установок, причем обе рассмотренные установки дали хороший результат — получаемый с их помощью чистый 96%-ный спирт не имеет присущего для самогона запаха и вкуса, а по органолепти-ческим характеристикам практически не отличается от промышленного спирта.


НЕМНОГО ТЕОРИИ В качестве устройства-прототипа для своих разработок я взял ректификационную установку, используемую в химических и физических лабораториях для разделения различных жидкостей (рис. 1). Подобная установка состоит из испарительной емкости (куба) и ректификационной колонны, установленной вертикально на крышке емкости. Куб заполнен перерабатываемой жидкостью, нагрев и испарение жидкости в котором осуществляется нагревателем, например, газовой горелкой. Колонна включает в себя ректификационную часть и головку колонны. Ректификационная часть колонны представляет собой трубу, заполненную контактными элементами, а снаружи покрытую теплоизоляцией. Внизу ректификационной части колонны обычно монтируется манометрическая трубочка для измерения перепада давления в колонне. К головке колонны с помощью системы патрубков подсоединены термометр, конденсатор, охладитель и регулятор отбора. Через охладитель и конденсатор постоянно протекает охлаждающая вода.



увеличить

Лабораторная ректификационная установка работает следующим образом. С помощью нагревателя кубовая жидкость доводится до кипения. Образующийся в кубе пар по ректификационной части колонны поднимается вверх и попадает в конденсатор, где происходит его полная конденсация. Часть этого конденсата (ее называют флегмой, от греч. РЫедта — слизь, мокрота — промежуточный продукт-конденсат, получаемый в процессе дробной фракционной перегонки) возвращается в ректификационную часть колонны, а другая его часть проходит через охладитель и в виде дистиллята стекает в приемную емкость. Соотношение между расходами флегмы и отбираемого дисиллята называется флегмовым числом и устанавливается с помощью регулятора отбора. По всей высоте ректификационной части колонны происходит процесс тепломассообмена между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром.


 В результате этого в головке колонны накапливается в виде пара и флегмы самый легкокипящий (с наименьшей температурой кипения) компонент кубовой жидкости, а следом за ним сама собой выстраивается «номерная очередь» (вниз по высоте колонны) из разных веществ. «Номером» в этой очереди является температура кипения каждого компонента, возрастающая по мере опускания по колонне. При необходимости с помощью регулятора отбора осуществляется медленный и последовательный отбор этих веществ в соответствии с их очередностью. «Номер» отбираемого в каждый момент вещества регистрируется с помощью термометра. Зная эту температуру с учетом атмосферного давления, можно достаточно точно указать основное вещество дистиллята, отбираемое в данный момент времени.



увеличить


Ректификация — это тепло-и массообменный процесс, применяемый для разделения жидкой азеот-ропной смеси, компоненты которой различаются по температурам кипения. (Азеотропная смесь — это нераздельнокипящая смесь двух или нескольких жидкостей, которая при обычной перегонке не разделяется на фракции.) Ректификация осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (тарелки — в промышленных колоннах, насадка — в лабораторных и домашних установках). Суть этого процесса заключается в многократно повторяющихся испарениях жидкости (флегмы) по высоте колонны и конденсации ее паров. В процессе ректификации происходит непрерывный обмен между жидкой и паровой фазой. Жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза — более низкокипящим.

Немного о флегмовом числе. Понятно, что пар самой легкой фракции конденсируется в теплообменнике (дефлегматоре), установленном на верху колонны. Часть конденсата отбирается (Е), а другая часть возвращается обратно в колонну в виде флегмы (R). Соотношение (V) между этими частями является режимным параметром при ректификации и называется флегмовым числом V = R/Е.

Флегмовое число устанавливается с помощью регулятора отбора. Уменьшая отбор, вы увеличиваете V и улучшаете качество получаемого дистиллята, так как он приближается к точке с минимальным содержанием попутных веществ, и наоборот, увеличивая отбор, вы уменьшаете V и снижаете качество дистиллятора. Каждому веществу соответствует свое оптимальное V.

Так, при получении ректификата этилового спирта (для которого флег-мовое число V > 3), если увеличить отбор до максимума (когда нет возврата флегмы в колонну R=0, то есть и V = 0), то тепломассообменный процесс полностью прекращается, а сложная ректификационная установка превращается в обычный «самогонный аппарат».

Чтобы интенсифицировать процесс тепломассообмена применяют контактные элементы, увеличивающие поверхность взаимодействия фаз. В случае применения насадки флегма стекает тонкой пленкой по ее развитой поверхности. В случае применения тарелок, пар в виде множества пузырьков, образующих развитую поверхность контакта, проходит через слой жидкости на тарелке. 


РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Ректификационная установка непрерывного действия предназначена для непрерывной переработки спирта-сырца в 96%-ный спирт-ректификат с минимальным содержанием посторонних примесей. Такая установка может быть рекомендована для переработки сравнительно большого количества имеющегося

исходного сырья, например, в условиях фермерского хозяйства.

Ректификационная установка непрерывного действия (рис. 2) состоит из трех основных частей: котла (куба), ректификационной колонны и теплообменника (конденсатора).

Котел представляет собой герметичную емкость, имеющую большую площадь нижней поверхности для лучшего использования теплоты нагревателя. При необходимости в котел могут быть встроены ТЭНы. Вне зоны нагрева находится переливное устройство, соединенное с котлом трубкой, которое обеспечивает постоянный уровень жидкости в котле. На верхней части котла установлена ректификационная колонна, соединение которой с котлом может быть как разъемным, так и неразъемным, но обязательно герметичным.

Ректификационная колонна представляет собой трубу круглого или квадратного сечения, при этом высота трубы в 4...8 раз больше ее поперечного размера. Внутри колонны (снизу и сверху) предусмотрены две сетки (или листы металла с отверстиями), между которыми находится наполнитель. Последний нужен, как было упомянуто ранее, для увеличения поверхности контактирования пара и жидкости. Замечу, что материал наполнителя должен быть обязательно инертным, причем наполнитель должен равномерно распределяться по объему колонны (размеры частиц наполнителя в 20...30 раз меньше ширины колонны).

В качестве наполнителя подойдут: стеклянный или фарфоровый бой, обрезки трубок, мелкие керамические изоляторы, путанка из нержавеющей проволоки, мелкий гравий, минеральная вата (рыхлая), в крайнем случае, деревянные рейки. Волокнистые материалы располагают в колонне слоями, причем волокна в соседних слоях ориентируют перпен-дикупярно друг другу.

При возможности выбора применяют наполнитель с нименьшей объемной массой, чтобы колонна получилась менее тяжелой. Непременное требование к наполнителю — в нем не должно быть слишком мелких фракций, чтобы они не закрывали проход для пара и жидкости.

Внутри колонны на уровне, равном 0,3...0,5 высоты колонны, размещен распределитель сырья, поступающего на распределитель из бака для спирта-сырца (см. рис. 2). В простейшем случае распределитель сырья — плоская металлическая тарелочка с отогнутыми вверх краями высотой 2...3 мм и отверстиями, диаметр которых обычно в 35...40 раз меньше ширины колонны. Края отверстий развальцованы (пробиты гвоздем) и ориентированы острой кромкой вверх. Конструкция распределителя может быть любой, лишь бы обеспечивалось равномерное поступление сырья по сечению колонны.


 Для улучшения равномерности подачи спирта-сырца в колонну под распределитель лучше положить слой стеклоткани с «пробитыми» в ней отверстиями, но при этом необходимо исключить плотное прилегание стеклоткани к распределителю (отделить их друг от друга сеткой), а также не допустить совпадения отверстий в стеклоткани и в распределителе. Число таких распределителей в колонне, а их устраивают несколько на разной высоте, зависит от того, колонна какой высоты используется, и насколько требуется повысить концентрацию спирта относительно концентрации исходного сырья. Дело в том, что чем выше колонна и чем ниже ввод сырья, тем больше концентрация спирта на выходе, причем в полученном спирте меньше примесей, в этом случае также снижается зависимость качества спирта от равномерности распределения сырья и конденсата на орошение (о чем еще будет сказано). Поэтому, чтобы получить спирт высокой концентрации из «малоградусного» сырья, необходимо использовать высокие колонны. Однако при низком вводе сырья (по высоте колонны) возрастают потери спирта со сбрасываемой жидкостью, к тому же высокая колонна неудобна в эксплуатации. На мой взгляд, оптимальными являются конструкции ректификационных колонн, у которых высота в пять раз больше ширины, а ввод сырья осуществляется посередине высоты колонны.


Для обеспечения равномерного тепломассообмена колонна (см. рис. 2) снаружи покрыта слоем теплоизоляции (войлок, поролон, вата и т. п.). Над колонной установлен теплообменник, предназначенный, как и у обычных самогонных аппаратов, для конденсации пара. Конструкция теплообменника может быть любой (змеевик, параллельные трубки, охлаждаемая рубашка), но при этом (и это обязательное условие!) при охлаждении пара часть конденсата (спирт с водой) должна возвращаться обратно в колонну на орошение наполнителя. Чем большая часть конденсата возвращается на орошение, тем выше концентрация спирта на выходе установки, но, естественно, меньше ее производительность.

Конденсат из колонны отводится через мелкую воронку с отверстиями, конструкция этой воронки аналогична конструкции распределителя сырья. Соединение теплообменника с колонной, конечно, должно быть герметичным (пайка или резьбовое соединение). В верхней части колонны предусмотрено отверстие (укреплен штуцер) для сообщения рабочего объема колонны с атмосферой помещения. Это отверстие обязательно, так как предназначено для вынужденного отвода паров из колонны на улицу с помощью шланга. Вообще-то при нормальной работе из колонны испарений практически нет, но всякое бывает.

Общую площадь охлаждающей поверхности теплообменника выбирают исходя из соотношения 500 см2 поверхности теплообменника на 1 кВт мощности нагревателя. Для сведения сообщу, что максимальная тепловая мощность одной конфорки газовой плиты — более 2 кВт.


Процесс ректификации происходит следующим образом. Перед запуском в котел через переливное устройство или специальное отверстие с пробкой, если оно предусмотрено, заливают воду и доводят ее до кипения. При этом оба крана, а именно — кран подачи сырья и кран отбора готовой продукции, закрыты. После прогрева колонны, когда ее верхняя часть станет горячей, через ввод из бака для спирта-сырца на распределитель подается сырье, то есть кран подачи сырья приоткрывается. Одновременно приоткрывается и кран отбора спирта-ректификата.


Зависимость между количествами подаваемого сырья, отбираемого продукта, а также интенсивностью нагрева подбирают опытным путем.

В установившемся режиме процесс ректификации осуществляется следующим образом: в котле кипит вода, водяной пар поднимается и нагревает капли сырья, стекающие по наполнителю. Из сырья в первую очередь испаряется спирт, пары которого вместе с водяным паром поднимаются вверх. По мере подъема концентрация спирта в паре увеличивается, так как водяной пар, отдавая теплоту каплям поступающего сверху конденсата, превращается в воду и стекает вниз. По всему объему колонны идет непрерывный тепломассообмен, в результате в котле скапливается жидкость, практически не содержащая спирта, а в верхней части колонны, если отбор не превышает некоторого предела, конденсируется практически чистый спирт.

Все вредные примеси из сырья остаются в стекающей в котел жидкости и сбрасываются вместе с ней в слив. Кстати, эту жидкость можно использовать на корм скоту, так как она, как правило, содержит несброженные сахаристые вещества.

Ректифификационную установку изготвливают из любых подходящих доступных материалов (луженая медь, латунь, медь, нержавеющая сталь, алюминий), используя сварку, пайку и резьбовые соединения. Вместо краников подойдут куски резиновой трубки или шланга с установленными на них зажимами.

Для получения высококачественного продукта исходное сырье (спирт-сырец) должно быть обязательно прозрачным, без мути, для чего сырец некоторое время отстаивают или фильтруют.

Очистка спирта-сырца от сивушных масел при ректификации происходит достаточно эффективно, но все же для дополнительной очистки продукт необходимо пропустить через фильтр из активированного угля; при скорости очистки до 3 л/ч для этой цели подойдет бытовой фильтр.

Для получения в час 1 л 75...85%-ного продукта из 15%-ного сырья потребуется колонна объемом примерно 6 п и нагреватель мощностью 1,5 кВт. Основываясь на собственном опыте, хочу сказать, что производительность колонны и требуемая мощность нагревателя пропорциональны объему колонны (при остальных одинаковых условиях).


Для обеспечения равномерной подачи сырья в колонну и создания условий для длительной работы установки без присмотра в подающем сосуде (баке) с сырьем нужно сделать поплавковый регулятор уровня (как в карбюраторе или бачке унитаза). В бак сырье может поступать сверху самотеком или снизу под давлением.


Для уменьшения потерь спирта на испарение на выходе установки для конечного продукта можно установить простейший холодильник по схеме «труба в трубе», используя для охлаждения холодную воду для теплообменника. Конечно, установка должна быть абсолютно герметичной и иметь только те отверстия, о которых говорилось.


Как видим, платой за высокое качество конечного продукта является создание существенно более сложной ректификационной установки, чем обычный самогонный аппарат. Чтобы как-то облегчить себе изготовление ректификационной установки непрерывного типа, я за основу конструкции взял нагреватель воды (кипятильник) непрерывного действия, которые еще недавно можно было встретить в местах общепита. Этот кипятильник изготовлен из нержавеющей стали, имеет электрический нагревательный элемент в виде встроенного ТЭНа, предусмотрен в нем и регулятор подачи воды сифонного типа. 


В качестве наполнителя колонны я взял фарфоровую крошку, просеяную через сетку с ячейкой около 5 мм. Попутно замечу, что крупные куски фарфора (полученные из некондиционных изоляторов высоковольтной линии электропередачи) я использовал для заполнения каменки в бане вместо обычных булыжников. Фарфор в этом качестве идеален — не дает запахов, не растрескается от воды, эстетичен. В качестве теплоизолятора ректификационной колонны подошел опилкобетон (в то время я занимался стройкой и он просто подвернулся мне под руку). Остальные элементы конструкции пришлось делать, как говорится, с нуля. Когда все свинтил и собрал, получилось громоздкое и тяжелое сооружение. Да и исходного сырья для него у меня не было в достаточном количестве (для меня важен сам процесс, а не промышленное производство качественного спирта). Поэтому и пришлось сделать более простую конструкцию ректификационной установки, работающей, правда, циклически.


РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Более простая в изготовлении и работе ректификационная установка периодического действия представлена на рис. 3. Хочу сказать, что при равных мощностях нагревателей призводительность ее ниже, чем у установки непрерывного действия.


Итак, ректификационная установка периодического действия включает в себя испарительный куб и укрепленную на нем ректификационную колонну. В верхней части колонны помещен теплообменник (дефлегматор). Теплообменник охлаждается водой, которая подается в нижний штуцер, проходит по каналам системы охлаждения и выходит из верхнего штуцера. Штуцер отбора конденсата расположен в нижней части теплообменника, где находится воронка с отверстиями. В верхней части теплообменника имеется, как уже отмечалось, отверстие с воздушным штуцером для сообщения с атмосферой. Для отбора спирта-ректификата удобно использовать капельницу — стерильное медицинское устройство для внутривенного вливания физиологических и других растворов с регулятором отбора и малогабаритным угольным фильтром. Спирт-ректификат собирается в емкость для готового продукта. Если нагрев куба осуществляется с помощью электричества, то в него встраивают ТЭН. Колонна снаружи покрыта теплоизолятором.


Конструктивные эдементы данной установки аналогичны соответствующим элементам ранее описанной установки непрерывного действия — наполнителю, сеточке, теплообменнику. К особенностям можно отнести оригинальный наполнитель, в качестве которого я использовал мочалки для мытья посуды, изготовленные из стружки нержавеющей стали. Колонна получилась легкой (в отличие от фарфоровой крошки в предыдущей конструкции). Тепло-изолятор колонны — поролоновый чулок, который продается в строительных магазинах. Сам куб — это 3-питровая стеклянная банка, на крышке которой установлена колонна и укреплен разъем для ТЭНа. Мощность ТЭНа — 330...360 Вт, но можно использовать и более мощный 500-ваттный ТЭН. Но в этом случае необходимо предусмотреть регулятор нагрева, что усложняет устройство. Герметичное соединение банки (бачка) и крышки осуществляют различными способами. Лично я взял штатную полиэтиленовую крышку, усиленную сверху крутой металлической пластиной. Она надежно охватывает горловину банки даже при ее нагреве.


Материал колонны — алюминиевая трубка длиной 80 см, внутренний диаметр трубки 3 см. На концах трубки нарезана резьба, предназначенная для крепления трубки к крышке банки с помощью гайки. Теплообменник (дефлегматор) навинчивается на верхнюю часть трубки, его примерные размеры: диаметр 3...5 см, высота 15 см. В качестве фильтра использован продаваемый в магазинах недорогой фильтр для очистки питьевой воды.


Установка работает следующим образом. Спирт-сырец заливают в куб (банку) на 2/3 его объема, устанавливают на куб колонну, нагревают сырье до кипения. В нашей конструкции со стеклянной 3-питровой банкой в качестве куба и встроенным ТЭНом упомянутой мощности нагрев до кипения продолжается около получаса. Регулятор отбора при нагреве колонны закрыт. После прогрева колонны и некоторого времени работы колонны самой на себя, регулятор отбора приоткрывают. Через 15 минут штатной работы колонны головную часть отгона (в нашем случае объем ее составит примерно 50...80 мл) сливают в отдельную посуду. Далее в течение примерно 2...2,5 ч идет отгон собственно пищевого спирта-ректификата (это около 800 мл). Затем начинает отгон «хвостовой» части, которая годится лишь на технические цели, но не для приема внутрь!

Экспериментально установленная скорость отбора средней (пищевой) части отгона в нашей установке составляет 1 каплю в 1...1.5 с, то есть процесс получения спирта-ректификата достаточно медленный, причем его ускорение приводит к резкому ухудшению качества спирта.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для нормальной работы домашней ректификационной установки требуется спирт-сырец крепостью около 40%. В качестве последнего можно использовать качественный самогон, получаемый с помощью дистилляторов — обычных самогонных аппаратов с соблюдением всех тонкостей приготовления бражки и химической обработки самогона.

2. Для получения качественного спирта-ректификата флегмовое число должно быть не менее V > 3. Это означает, что из 4 частей дистиллята, образующегося в дефлегматоре, только 1 часть можно отобрать, а 3 части необходимо отправить обратно в колонну для орошения ее контактных элементов. Стеклянная банка (нагревный куб) установки циклического действия позволяет визуально наблюдать интенсивность возвращаемой из колонны флегмы: на одну каплю готового продукта должно приходиться четыре или более капель возврата.

3. Конечный продукт можно использовать без дополнительной обработки, на вкус он лучше водки среднего качества и, конечно, не идет ни в какое сравнение с самогоном. Если же дать ему настояться 2...3 недели на сухих ягодах черемухи, рябины, боярышника, или на кедровых орехах (их скорлупе), дубовой коре и т. п., то тогда вы в полной мере ощутите, что работа сделана не зря.

Автор В. Гусев
Журнал "Сделай сам" №5-04г.


Обновлено 28.03.2012 11:22
 
 



Архив

<Март 2012>
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627293031 


  • 2017 (56)
  • 2016 (78)
  • 2015 (66)
  • 2014 (150)
  • 2013 (164)
  • 2012 (418)