Оборудование для ректификации спирта в домашних условиях. Как выполнить ректификацию самогона самостоятельно? Что происходит в колонне

Изготовление спиртных напитков в домашних условиях сопровождается таким термином, как дистилляция или ректификация. Некоторые предполагают, что это абсолютно одинаковые процессы, ведь результатом становится спиртосодержащая жидкость, но это не совсем так. Отличие есть в принципе получения алкоголя, в оборудовании и в качестве самого конечного продукта, включая его крепость, наличие примесей, посторонних привкусов.

Знания о сущности этих процессов будут полезными для тех, кто планирует готовить в домашних условиях различные алкогольные напитки на основе самогона. Именно от технологии будет зависеть, какого качества будет продукт на выходе.

Действие классического самогонного аппарата основано на процессе дистилляции, который относительно простой и доступный, чем и объясняется его популярность. Принцип получения самогона выглядит следующим образом:

• Нагревание браги до температуры, при которой начинает образовываться пар;
• Поступление пара в охладитель. Система может быть дополнена отстойником, снабжена другими вспомогательными устройствами для улавливания части примесей, но само получение дистиллята происходит за счет конденсации в специальном холодильном элементе.

Полученная жидкость имеет крепость не более 50%, содержит определенное количество примесей, в том числе сивушных масел и может иметь своеобразный привкус сырья. Раствор пропускается единожды, чем и объясняется невысокая крепость и чистота самогона.

Если рассматривать оборудование для дистилляции, то оно достаточно простое и раньше его успешно конструировали в домашних условиях. Сейчас можно приобрести более совершенные, с хорошей производительностью, удобные в эксплуатации аналоги.

Особенности ректификации

Чтобы понимать процесс ректификации достаточно посмотреть на само оборудование, представляющее собой колонну, царгу или специальную трубку с насадкой, охладитель. Конструкция может иметь различные габариты, формы и объемы входящих в систему устройств, но неизменный принцип – реакция разделения рабочей жидкости на отдельные компоненты путем многократного испарения.

Условно это действие можно представить следующим образом:

1. Нагрев исходного спиртосодержащей жидкости или браги до температуры испарения;
2. Поступление пара в ректификационную колонну, проходя через которую рабочая среда поступает в холодильник;
3. Возврат сконденсированной жидкости (флегмы) на верхнюю тарелку колонны путем орошения;
4. Частичный отбор дистиллята, получение более концентрированного раствора за счет противотока пара, движущегося вверх и дистиллята, опускающегося вниз.

Такая своеобразная циркуляция позволяет пару «впитать» спиртовые соединения и конечный конденсат имеет крепость не менее 93%. Вместе с насыщением спиртовыми парами происходит и очищение суспензии от примесей, что только положительно отражается на качестве спирта. Процесс ректификации дает возможность избавиться от специфического запаха самогона, вкусовых оттенков сырья. Также не потребуется дополнительная очистка, что практически используется всегда, если используется стандартный самогонный аппарат.

В качестве изначального сырья может использоваться брага, но лучше, если это будет спирт-сырец или самогон первой дистилляции. Такие рекомендации связаны с обильным пенообразованием при перегонке из-за наличия примесей. В период ректификации важна и стабильность температуры, поэтому, кроме постоянного нагрева иногда целесообразно колонну теплоизолировать, чтобы не происходили, хоть незначительные, но перепады.

Оборудование для ректификации спирта даже визуально существенно отличается от самогонного аппарата, так как имеет в своем составе ректификационную колонну, встроенный дефлегматор. Габариты, объемные показатели, количество встроенных плоскостей (тарелок) для увеличения поверхностей испарения могут отличаться, что отражается на производительности, функциональности системы.

Если эксперименты с самодельными самогонными системами могут иногда быть успешными, то создание в домашних условиях ректификационной системы для многих бывает затруднительным.

Аппарат, основанный на дистилляции или ректификационная колонна

Несмотря на более привычный самогонный аппарат, работающий по принципу одноразовой дистилляции, ректификация дает возможность получать алкогольные продукты более высокой крепости, практически без примесей. Иногда именно спирт, полученный с помощью ректификационной системы, применяется для лечебных настоек, в качестве основы для элитных напитков.

Стоимость комплекса оборудования, чтобы ректификация была возможна в домашних условиях, в определенной степени отличается от самогонных аппаратов, что связано с принципом действия системы. Уже после нескольких процедур получения спиртного цена компенсируется хорошим выходом конечного продукта, удобством использования устройства.

Обычный самогонный аппарат подойдет для тех, кто не предъявляется особо высоких требований к алкогольным напиткам, у кого есть время использовать дополнительные методы очистки. Для некоторых видов алкоголя использование именно дистилляционного принципа предпочтительней, например, когда нужно оставить привкус сырья, ведь ректификация позволяет его полностью убрать. Кроме этого, в качестве исходного раствора может использоваться брага, рецептов которой множество, а вот для колонны лучше использовать переработанный аналог, например, спирт первой перегонки или «первач».

Независимо от выбранного типа получения, будет ли это ректификация спирта или дистилляция самогона, любое оборудование можно приобрести в специализированных точках. Времена «кустарного» производства устройств для перегонке прошли, так как в продаже есть разнообразные конструкции, отличающиеся по принципу действия, стоимости, объемам выхода. Для кубов, колонн, дефлегматоров, соединительных элементов и других конструкций, входящих в систему ректификации или дистилляции, используются только безопасные, химически нейтральные соединения. Инженеры комбинируют все комплектующие таким образом, чтобы не нарушалась сама технология получения спиртосодержащей жидкости. Достаточно только сделать выбор и можно начинать изготовлять качественный и безопасный самогон самостоятельно.

Домашняя ректификационная колонна — аппарат технически более сложный, чем классический дистиллятор с сухопарником. Как и с любая бытовая техника сложнее кастрюли, колонна поставляется в комплекте с инструкцией по работе с ней. Мало просто (рекомендуем выбрать аппарат марки ), нужно еще научиться правильно с ним работать. Как самому гнать спирт с ректификационной колонны? На самом деле, все не так сложно.

Подготовка к процессу

Любой самогон начинается с . Еще варианты — перегонка вина или пива. Сделали все по технологии, отбродило, отфильтровано и готово к дальнейшим манипуляциям. Перегонка самогона ректификационной колонной по сути своей мало отличается от перегонки на любом другом аппарате: везде происходит процесс дистилляции (испарения жидкости с последующей конденсацией). Только в колонне процесс испарения-конденсации происходит многократно и одновременно по всей высоте колонны — а это уже ректификация. Как правило, брагу сразу в режиме ректификации не перегоняют. Сначала получают спирт-сырец в режиме обычной дистилляции (колонна и такое умеет). А вот затем уже сырец подвергается ректификации. Почему так? Потому что брага способна очень быстро “забить” насадку, что сделает процесс очистки невозможным.

К любой ректификационной колонне прилагается инструкция. В зависимости от типа и конструкции колонны предписания по технологии могут отличаться. Однако общими предварительными манипуляциями можно считать:

• сборку колонны;
• заполнение перегонного куба брагой (другой спиртосодержащей жидкостью) на 2/3 объема (максимум на 3/4). Оставшееся пространство необходимо для предотвращения заброса кипящей браги в колонну;
• прогрев колонны в режиме работы “на себя” около 15-20 минут;

Важно помнить, что система инерционная, поэтому регулировка охлаждения должна происходить медленно. В бражной колонне это еще более ярко выражено, там малейшие повороты крана подачи воды довольно существенно меняют температуру в колонне.

Прогрев колонны

1. Колонна собрана и сырец в кубе быстро нагревается (подогрев включен на полную мощность).
2. Недалеко от точки кипения жидкости в перегонном кубе температура в колонне резко возрастет. Следите за показаниями термометра колонны! Нагрев убавляется до минимума, а охлаждение слегка добавляется. Кран отбора перекрыт, колонна в таком режиме минут 15-20 работает “на себя”.
3. Через трубку атмосферы в самом начале выходит воздух со слабым звуком, это норма. Жидкость через нее не выбрасывается.
4. В процессе прогрева колонны необходимо отрегулировать температуру таким образом (нагрев перегонного куба, охлаждение), чтобы “ничто никуда не капало”. Флегма как бы “зависает” в колонне, и начинается процесс тепломассообмена. Колонна при этом может издавать незначительный шум.

Процесс перегонки

Колонна прогрета, начался процесс тепломассообмена. Начинаем разбираться, как гнать самогон ректификационной колонной.

1. Наименьшую температуру кипения имеют головные фракции, они первыми стремятся покинуть колонну. Кран отбора открывают так, чтобы скорость отбора была не выше одной капли в секунду. Отбор заканчивается, когда запах продукта перестает быть резким и неприятным.
2. Когда головы отобраны, можно добавить нагрев и слегка добавить охлаждение. Но внимательно следите за термометром на колонне: температура должна быть в районе 77°С. Она может незначительно “прыгать” в узком диапазоне, главное, чтобы она оставалась стабильной.
3. Ближе к “хвостам” температура в колонне начнет повышаться. В этот момент необходимо сменить приемную емкость.

За страшным словом «ректификация» кроются сложные химические процессы. Состоят они в том, что сложное вещество разделяется на простые составляющие за счёт разной температуры их кипения. То есть из смеси отнимаются чистые элементы путём их испарения и конденсации.

Многие начинающие винокуры задаются вопросом: чем отличается дистиллят от ректификата? На первый взгляд оба эти процесса кажутся похожими, но на самом деле принцип их работы, цель и конечный результат отличаются.

Дистилляция в домашних условиях производится через самогонный аппарат. Перебродившее сырье заливают в перегонный куб и нагревают. Первым начинает испаряться этанол. Пар по трубке переходит в холодильник, где охлаждается и конденсируется. Таким образом из браги, которая по большей части состоит из воды, извлекается спирт крепостью примерно 40°.

Процесс ректификации происходит сложнее. Для него используется ректификационная колонна. На этот раз в перегонный куб заливается не брага, а уже готовый дистиллят. Жидкость нагревается и превращается в пар. Наверху колонны он охлаждается за счёт системы теплоотвода и конденсируется. Происходит взаимодействие между паром, стремящимся вверх, и флегмой, стекающей вниз по стенкам.

На протяжении всего цилиндра располагаются тарелки или насадки, обеспечивающие увеличение площади соприкосновения этих двух фаз. На каждой тарелке происходит массообмен . При этом пар насыщается легколетучими веществами и отдаёт жидкости труднолетучие. Так он проходит через все тарелки, и в результате вверху колонны накапливается самый низкокипящий компонент смеси. Его затем отбирают из колонны и конденсируют. Так получается чистый 96-процентный спирт.

Из написанного выше ясно, что цель дистилляции - получение спирта из браги, а задача ректификации - его отчистка от примесей. Ректифицированный спирт широко используется в различных областях, но в алкогольной промышленности он пригоден только для изготовления водки и разбавления других напитков. В отличие от дистиллята, ректификат не имеет вкуса и запаха сырья, создаваемых за счёт примесей.

Так что же лучше - ректификационная колонна или самогонный аппарат? Все зависит от целей и доступных средств винокура. Производить ректификацию в домашних условиях труднее и опаснее, зато на выходе получается чистый, менее токсичный продукт. Дистиллят содержит больше вредных примесей, но при правильном подходе можно создать качественный и вкусный алкоголь.

Оборудование

В предыдущем пункте было разобрано, что дистилляция и ректификация не являются взаимозаменяемыми действиями. Сначала происходит перегонка сырья, а затем, по необходимости, очистка полученного самогона от примесей. Теперь пора разобраться, как устроено оборудование для этих процессов и как сделать их в домашних условиях.

Самогонный аппарат

Для дистилляции в кустарном производстве подойдёт даже самое примитивное устройство, собранное из подручных средств. Оно состоит из перегонного куба, холодильника и соединительных трубок.

Удостоверившись, что все части дистиллятора герметичны и нигде нет утечек, можно смело приступать к эксплуатации. Перед и после использования установку рекомендуется тщательно чистить водой и моющими средствами. Это благотворно скажется на вкусе алкоголя и продлит жизнь аппарата.

Самогоноварение считается одним из самых популярных занятий, которым занимаются в домашних условиях. Сегодня человек, желающий практиковать винокурение, может приобрести любую модель самогонного аппарата, благодаря которому можно осуществлять полный цикл изготовление алкоголя. Любой алкоголь изготавливается из спиртосодержащего сырья, и в домашних условиях таким сырьем считается брага, которая состоит из дрожжей, сахара и воды. Из браги под воздействием разных температур кипения испаряются ее компоненты, одним из которых является спирт-сырец, но и на этом процесс перегонки самогона не заканчивается. Очистка и ректификация самогона в домашних условиях позволяет не только очистить алкоголь от остатков вредных примесей, но и улучшить его вкус и запах. Как же выполняют ректификацию и что это такое?

Фракции: что это?

При перегонке браги через самогонный аппарат можно получить спирт-сырец, или первач, как его еще называют. Есть люди, которые считают первач самым настоящим алкоголем, однако употребление такого напитка может привести к тяжелому отравлению у человека. Спирт-сырец, кроме этила, содержит в себе ядовитые вещества: уксусную кислоту, муравьиную кислоту, альдегиды, метиловый спирт и различные эфиры.

Ректификация самогона

Что касается фракций, то спирт-сырец состоит из таких составляющих, как «головы», «тело» и «хвосты». «Головы», представляющие собой 10% объема спирта, характеризуются наиболее низкой среди остальных фракций температурой кипения, благодаря чему от них возможно избавиться на начальном этапе перегонки. Альдегиды, ядовитые эфиры и метиловый спирт в совокупности и представляют собой «головы». При попадании в организм человека эти компоненты провоцируют симптомы крайне тяжелого отравления, что может закончиться даже смертью человека. Поэтому при перегонке самогона от такой фракции, как «головы» необходимо избавиться в первую очередь. При желании «головы» можно использовать для дезинфекции поверхностей, но следует учесть, что эта фракция спирта имеет резкий неприятный запах.

«Телом» называют ту фракцию спирта-сырца, которая и является самогоном, а если точнее, этиловым спиртом. «Тело» составляет как минимум 80% самогона. Полученный этиловый спирт можно употреблять в чистом виде или же облагораживать его различными методами, к примеру, окрашиванием, ароматизацией, выдержкой и т. д.

«Хвостами» называют фракцию, состоящую из сивушных масел. Сивушные масла характеризуются высокой температурой кипения, превышающей 85 градусов. Они представлены совокупностью таких компонентов, как изобутиловый, изоамиловый спирт, фурфурол и жирные кислоты. Почему при перегонке самогона необходимо избавиться от сивушных масел? Все дело в том, что они портят вкус и запах самогона, а также при попадании в организм человека вызывают сильное похмелье.

Сивушные масла придают алкоголю неприятный запах, а употребление спиртного, содержащего такие компоненты, приводит к тяжелому похмелью. Однако есть напитки, которые без сивухи полностью лишаются своего уникального вкуса и аромата, речь идет о бурбоне и коньяке.

Как ректифицировать самогон?

Самогон - это сложный, с точки зрения химии, продукт, поскольку он состоит из большого количества различных примесей, имеющих разную температуру кипения. Самую низкую по сравнению с другими компонентами температуру кипения имеет уксусный альдегид, который закипает при температуре 21 градус и начинает испаряться. Температура кипения муравьиноэтилового спирта как составляющей спирта-сырца составляет 54 градуса, уксуснометилового эфира - 57,1 градуса, метилового спирта - 64 градуса и т. д. При температуре 78,3 градуса Цельсия закипает этиловый спирт, и этот процесс продолжается до тех пор, пока температура не достигнет 85 градусов. При превышении этого показателя происходит испарение муравьиной кислоты, фурфола и эфиров.

Перед тем как приступить к ректификации, следует учесть, что крепость спирта-сырца составляет не менее 80 градусов, что является слишком высоким для выполнения ректификации показателем. Поэтому перед тем как приступить к ректификации, спирт-сырец следует разбавить чистой водой так, чтобы его крепость снизилась вдвое. Также важно не забыть об очистке самогона. Очистка представляет собой удаление из спирта-сырца веществ, которые придают ему неприятный запах и вкус. Очистка самогона может осуществляться с помощью угля, марганцовки, молока, яичного белка и других продуктов, которые способствуют выпадению сивушных масел и других примесей в осадок.

Ректификация дистиллята состоит из нескольких этапов. Первым из них считается выгонка ядовитых примесей - «голов». Начинать ректификацию следует на интенсивном огне, но как только температура повысится до 60 градусов, пламя следует ослабить и постепенно доводить до более высокой температуры. Как только температура будет подниматься с 60 до 75 градусов, на этом этапе начнется выгонка «голов». Ненужные примеси будут оседать в сухопарнике самогонного аппарата. После отгонки «голов» сухопарник и трубки, соединяющие его с аппаратом, нужно будет тщательно промыть.

Выгонка «тела» - это самый важный этап ректификации, ведь во время его проведения получается сердцевина спирта-сырца. Перегонка тела осуществляется на интенсивном огне, который следует начинать убавлять, как только он начнет приближаться к 85 градусам. Если температура спирта резко возрастет, то это приведет к его смешиванию с сивушными маслами, которые потом будет достаточно затруднительно отделить. Поэтому при нагревании спирта-сырца следует тщательно следить за температурой нагревания.

Этап ректификации, на котором убираются «хвосты», позволит избавить будущий напиток от резкого неприятного запаха и вкуса. Также наличие большого количества сивушных масел в самогоне приводит к возникновению его мутности. Однако «хвосты» - это составляющая спирта-сырца, которая при приготовлении новых порций браги может использоваться для усиления ее крепости.

Опытные самогонщики проводят разделение самогона на фракции, руководствуясь запахами всех его примесей. К примеру, наиболее резкий и неприятный запах имеют «хвосты», поскольку они содержат метиловый спирт, из-за чего напоминают по запаху уксус. Выраженным запахом этила всегда обладает «тело» самогона, а вот «хвосты» так же, как и «головы», имеют резкий неприятный запах.

Ректификация дистиллята, выполняемая в соответствии с запахами фракций, требует большого опыта в самогоноварении, поэтому новичкам такой метод не стоит применять на практике из-за высокого риска совершения ошибок.

Цель статьи – разобрать теоретические и некоторые практические аспекты работы домашней ректификационной колонны, нацеленной на получение этилового спирта, а также развеять самые распространенные в Интернете мифы и разъяснить моменты, о которых «умалчивают» продавцы оборудования.

Ректификация спирта – разделение многокомпонентной спиртосодержащей смеси на чистые фракции (этиловый и метиловый спирты, воду, сивушные масла, альдегиды и другие), имеющие разную температуру кипения, путем многократного испарения жидкости и конденсации пара на контактных устройствах (тарелках или насадках) в специальных противоточных башенных аппаратах.

С физической точки зрения ректификация возможна, поскольку изначально концентрация отдельных компонентов смеси в паровой и жидкой фазах отличается, но система стремится к равновесию – одинаковому давлению, температуре и концентрации всех веществ в каждой фазе. При контакте с жидкостью пар обогащается легколетучими (низкокипящими) компонентами, в свою очередь, жидкость – труднолетучими (высококипящими). Одновременно с обогащением происходит обмен теплом.

Принципиальная схема

Момент контакта (взаимодействия потоков) пара и жидкости называется процессом тепломассообмена.

Благодаря разной направленности движений (пар поднимается вверх, а жидкость стекает вниз), после достижения системой равновесия в верхней части ректификационной колонны можно по отдельности отобрать практически чистые компоненты, входившие в состав смеси. Сначала выходят вещества с более низкой температурой кипения (альдегиды, эфиры и спирты), потом – с высокой (сивушные масла).

Состояние равновесия. Появляется на самой границе разделения фаз. Достигается только при одновременном соблюдении двух условий:

1. Равное давление каждого отдельно взятого компонента смеси.
2. Температура и концентрация веществ в обеих фазах (паровой и жидкой) одинакова.

Чем чаще система приходит в равновесие, тем эффективнее тепломасообмен и разделение смеси на отдельные составляющие.

Разница между дистилляцией и ректификацией

Как видно на графике, из 10% спиртового раствора (браги) можно получить самогон 40%, а при второй перегонке этой смеси выйдет 60-градусный дистиллят, при третьей – 70%. Возможны следующие интервалы: 10-40; 40-60; 60-70; 70-75 и так далее до максимума – 96%.

Теоретически, чтобы получить чистый спирт, требуется 9-10 последовательных дистилляций на самогонном аппарате. На практике перегонять спиртосодержащие жидкости концентрацией выше 20-30% взрывоопасно, к тому же из-за больших затрат энергии и времени экономически невыгодно.

С этой точки зрения, ректификация спирта – это минимум 9-10 одновременных, ступенчатых дистилляций, которые происходят на разных контактных элементах колонны (насадках или тарелках) по всей высоте.

Отличие	Дистилляция	Ректификация
Органолептика напитка	Сохраняет аромат и вкус исходного сырья.	Получается чистый спирт без запаха и вкуса (проблема имеет решение).
Крепость на выходе	Зависит от количества перегонок и конструкции аппарата (обычно 40-65%).	До 96%.
Степень разделения на фракции	Низкая, вещества даже с разной температурой кипения перемешиваются, исправить это невозможно.	Высокая, можно выделить чистые вещества (только с разной температурой кипения).
Способность убрать вредные вещества	Низкая или средняя. Для повышения качества требуется минимум две перегонки с разделением на фракции хотя бы при одной из них.	Высокая, при правильном подходе отсекаются все вредные вещества.
Потери спирта	Высокие. Даже при правильном подходе можно извлечь до 80% от всего количества, сохранив приемлемое качество.	Низкие. Теоретически, реально извлечь весь этиловый спирт без потери качества. На практике минимум 1-3% потерь.
Сложность технологии для реализации в домашних условиях	Низкая и средняя. Подходит даже самый примитивный аппарат со змеевиком. Возможны улучшения оборудования. Технология перегонки проста и понятна. Самогонный аппарат обычно не занимает много места в рабочем состоянии.	Высокая. Требуется специальное оборудование, изготовить которое без знаний и опыта невозможно. Процесс сложнее для понимания, нужна предварительная хотя бы теоретическая подготовка. Колонна занимает больше места (особенно по высоте).
Опасность (в сравнении друг с другом), оба процесса пожаро- и взрывоопасны.	Благодаря простоте самогонного аппарата дистилляция несколько безопаснее (субъективное мнение автора статьи).	Из-за сложного оборудования, при работе с которым существует риск допустить больше ошибок, ректификация опаснее.

Работа ректификационной колонны

Ректификационная колонна – устройство, предназначенное для разделения многокомпонентной жидкой смеси на отдельные фракции по температуре кипения. Представляет собой цилиндр постоянного или переменного сечения, внутри которого находятся контактные элементы – тарелки или насадки.

Также почти каждая колонна имеет вспомогательные узлы для подвода исходной смеси (спирта-сырца), контроля процесса ректификации (термометры, автоматика) и отбора дистиллята – модуль, в котором конденсируется, а затем принимается наружу извлеченный из системы пар определенного вещества.

Одна из самых распространенных домашних конструкции

Спирт-сырец – продукт перегонки браги методом классической дистилляции, который можно «заливать» в ректификационную колонну. Фактически это самогон крепостью 35-45 градусов.

Флегма – сконденсировавшийся в дефлегматоре пар, стекающий по стенкам колонны вниз.

Флегмовое число – отношение количества флегмы к массе отбираемого дистиллята. В спиртовой ректификационной колонне находятся три потока: пар, флегма и дистиллят (конечная цель). В начале процесса дистиллят не отбирают, чтобы в колонне появилась достаточно флегмы для тепломассообмена. Потом часть паров спирта конденсируют и отбирают из колонны, а оставшиеся спиртовые пары и дальше создают поток флегмы, обеспечивая нормальную работу.

Для работы большинства установок флегмовое число должно быть не меньше 3, то есть 25% дистиллята отбирают, остальной – нужен в колонне для орошения контактных элементов. Общее правило: чем медленнее отбирать спирт, тем выше качество.

Контактные устройства ректификационной колонны (тарелки и насадки)

Отвечают за многократное и одновременное разделение смеси на жидкость и пар с последующей конденсацией пара в жидкость – достижение в колонне состояния равновесия. При прочих равных условиях, чем больше в конструкции контактных устройств, тем эффективнее ректификация в плане очистки спирта, поскольку увеличивается поверхность взаимодействия фаз, что интенсифицирует весь тепломасообмен.

Теоретическая тарелка – один цикл выхода из равновесного состояния с повторным его достижением. Для получения качественного спирта требуется минимум 25-30 теоретических тарелок.

Физическая тарелка – реально работающее устройство. Пар проходит сквозь слой жидкости в тарелке в виде множества пузырьков, создающих обширную поверхность контакта. В классической конструкции физическая тарелка обеспечивает примерно половину условий для достижения одного равновесного состояния. Следовательно, для нормальной работы ректификационной колонны требуется в два раза больше физических тарелок, чем теоретических (расчетных) минимум – 50-60 штук.

Насадки. Зачастую тарелки ставят только на промышленные установки. В лабораторных и домашних ректификационных колоннах в качестве контактных элементов используются насадки – скрученная специальным образом медная (либо стальная) проволока или сетки для мытья посуды. В этом случае флегма стекает тонкой струйкой по всей поверхности насадки, обеспечивая максимальную площадь контакта с паром.

Насадки из мочалок самые практичные

Конструкций очень много. Недостаток самодельных проволочных насадок – возможная порча материала (почернение, ржавчина), заводские аналоги лишены подобных проблем.

Свойства ректификационной колонны

Материал и размеры. Цилиндр колонны, насадки, куб и дистилляторы обязательно делают из пищевого, нержавеющего, безопасного при нагревании (равномерно расширяется) сплава. В самодельных конструкциях в качестве куба чаще всего используются бидоны и скороварки.

Минимальная длина трубы домашней ректификационной колонны – 120-150 см, диаметр – 30-40 мм.

Система нагрева. В процессе ректификации очень важно контролировать и быстро регулировать мощность нагрева. Поэтому самым удачным решением является нагрев с помощью ТЭНов, вмонтированных в нижнюю часть куба. Подвод тепла через газовую плиту не рекомендуется, поскольку не позволяет быстро менять температурный диапазон (высокая инертность системы).

Контроль процесса. Во время ректификации важно следовать инструкции производителя колонны, в которой обязательно указываются особенности эксплуатации, мощность нагрева, флегмовое число и производительность модели.

Термометр позволяет точно контролировать процесс отбора фракций

Очень сложно контролировать процесс ректификации без двух простейших приспособлений – термометра (помогает определить правильную степень нагрева) и спиртометра (измеряет крепость полученного спирта).

Производительность. Не зависит от размеров колонны, поскольку, чем выше царга (труба), тем больше физических тарелок находится внутри, следовательно, качественнее очистка. На производительность влияет мощность нагрева, которая определяет скорость движения потоков пара и флегмы. Но при переизбытке подаваемой мощности колонна захлебывается (перестает работать).

Средние значения производительности домашних ректификационных колон – 1 литр в час при мощности нагрева 1 кВт.

Влияние давления. Температура кипения жидкостей зависит от давления. Для успешной ректификации спирта давление вверху колонны должно быть приближено к атмосферному – 720-780 мм.рт.ст. В противном случае при уменьшении давления снизится плотность паров и увеличится скорость испарения, что может стать причиной захлебывания колонны. При слишком высоком давлении падает скорость испарения, делая работу устройства неэффективной (нет разделения смеси на фракции). Для поддержания правильного давления каждая колонна для ректификации спирта оборудована трубкой связи с атмосферой.

О возможности самодельной сборки. Теоретически, ректификационная колонна не является очень сложным устройством. Конструкции успешно реализуются умельцами в домашних условиях.

Но на практике без понимания физических основ процесса ректификации, правильных расчетов параметров оборудования, подбора материалов и качественной сборки узлов, использование самодельной ректификационной колоны превращается опасное занятие. Даже одна ошибка может привести к пожару, взрыву или ожогам.

В плане безопасности прошедшие испытания (имеют подтверждающую документацию) заводские колонны надежнее, к тому же поставляются с инструкцией (должна быть подробной). Риск возникновения критической ситуации сводится только к двум факторам – правильной сборке и эксплуатации согласно инструкции, но это проблема почти всех бытовых приборов, а не только колонн или самогонных аппаратов.

Принцип работы ректификационной колонны

Куб наполняют максимум на 2/3 объема. Перед включением установки обязательно проверяют герметичность соединений и сборки, перекрывают узел отбора дистиллята и подают охлаждающую воду. Только после этого можно начать нагрев куба.

Оптимальная крепость подаваемой в колонну спиртосодержащей смеси – 35-45%. То есть в любом случае перед ректификацией требуется дистилляция браги. Полученный продукт (спирт-сырец) потом перерабатывают на колонне, получая почти чистый спирт.

Это значит, что домашняя ректификационная колонна не является полной заменой классического самогонного аппарата (дистиллятора) и может рассматриваться лишь как дополнительная ступень очистки, более качественно заменяющая повторную дистилляцию (вторую перегонку), но нивелирующая органолептические свойства напитка.

Справедливости ради отмечу, что большинство современных моделей ректификационных колон предполагают работу в режиме самогонного аппарата. Для перехода к дистилляции нужно лишь перекрыть штуцер соединения с атмосферой и открыть узел отбора дистиллята.

Если одновременно перекрыть оба штуцера, то нагретая колонна может взорваться из-за избыточного давления! Не допускайте подобных ошибок!

На промышленных установках непрерывного действия зачастую брагу перегоняют сразу, но это возможно благодаря гигантским размерам и особенностям конструкции. Например, стандартом считается труба 80 метров высоты и 6 метров диаметра, в которой установлено в разы больше контактных элементов, чем на ректификационных колоннах для дома.

Размер имеет значение. Возможности спиртзаводов в плане очистки куба больше, чем при домашней ректификации

После включения жидкость в кубе доводится нагревателем до кипения. Образовавшийся пар поднимается вверх по колонне, затем попадает в дефлегматор, где конденсируется (появляется флегма) и по стенкам трубы возвращается в жидком виде в нижнюю часть колонны, на обратном пути контактируя с поднимающимся паром на тарелках или насадках. Под действием нагревателя флегма снова становится паром, а пар вверху опять конденсируется дефлегматором. Процесс становится циклическим, оба потока непрерывно контактируют друг с другом.

После стабилизации (пара и флегмы достаточно для равновесного состояния) в верхней части колонны скапливаются чистые (разделенные) фракции с самой низкой температурой кипения (метиловый спирт, уксусный альдегид, эфиры, этиловый спирт), внизу – с самой высокой (сивушные масла). По мере отбора нижние фракции постепенно поднимаются вверх по колонне.

В большинстве случаев стабильной (можно начинать отбор) считается колонна, в которой температура не меняется на протяжении 10 минут (общее время прогрева – 20-60 минут). До этого момента устройство работает «само на себя», создавая потоки пара и флегмы, которые стремятся к равновесию. После стабилизации начинается отбор головной фракции, содержащей вредные вещества: эфиры, альдегиды и метиловый спирт.

Ректификационная колонна не избавляет от необходимости разделять выход на фракции. Как и в случае с обычным самогонным аппаратом приходится собирать «голову», «тело» и «хвост». Разница только в чистоте выхода. При ректификации фракции не «смазываются» – вещества с близкой, но хотя бы на десятую долю градуса разной температурой кипения не пересекаются, поэтому при отборе «тела» получается почти чистый спирт. Во время обычной дистилляции разделить выход на фракции, состоящие только из одного вещества, невозможно физически какая бы конструкция не использовалась.

Если колонна выведена на оптимальный режим работы, то при отборе «тела» трудностей не возникает, так как температура всё время стабильна.

Нижние фракции («хвосты») при ректификации отбирают, ориентируясь по температуре или по запаху, но в отличие от дистилляции эти вещества не содержат спирта.

Возвращение спирту органолептических свойств. Зачастую «хвосты» требуются, чтобы вернуть спирту-ректификату «душу» – аромат и вкус исходного сырья, например, яблока или винограда. После завершения процесса в чистый спирт добавляют некоторое количество собранных хвостовых фракций. Концентрацию рассчитывают эмпирическим путем, экспериментируя на небольшом количестве продукта.

Преимущество ректификации в возможности добыть практически весь содержащийся в жидкости спирт без потери его качества. Это значит, что «головы» и «хвосты», полученные на самогонном аппарате, можно переработать на ректификационной колонне и получить безопасный для здоровья этиловый спирт.

Захлебывание ректификационной колонны

Каждая конструкция имеет предельную скорость движения пара, после которой течение флегмы в кубе сначала замедляется, а потом и вовсе прекращается. Жидкость накапливается в ректификационной части колонны и происходит «захлебывание» – прекращение тепломассообменного процесса. Внутри происходит резкий перепад давления, появляется посторонний шум или бульканье.

Причины захлебывания ректификационной колонны:

• превышение допустимой мощности нагрева (встречается наиболее часто);
• засорение нижней части устройства и переполнение куба;
• очень низкое атмосферное давление (характерно для высокогорий);
• напряжение в сети выше 220В – в результате мощность ТЭНов возрастает;
• конструктивные ошибки и неисправности.