Как работает ректификационная колонна для самогонного аппарата

Самый распространенный способ получения крепкого спиртного в домашних условиях — дистилляция. Однако на заводах по производству алкоголя, а точнее водки, используется принципиально другой метод — ректификация. Что такое ректификационная колонна для домашнего самогоноварения, в чем ее плюсы и минусы, и как ее сделать самому, мы и разберемся.

Общие принципы ректификации и дистилляции

Дистилляция. Спиртовые и другие пары отделяются от горячей браги по мере нагревания, перемешиваются в верхней части куба и почти все вместе уходят в отводную трубку и далее к холодильнику и резервуару. Разделить эти пары на полезные (спирт) и вредные (так называемая «сивуха») очень сложно. Частично добиться результата позволяет контроль над температурами и отделение «голов» и «хвостов».

Ректификация. Пары поднимаются вверх не напрямую, а проходят через жидкость — флегму. Она находится в «тарелочках», которые установлены в колонне перегонного аппарата. В жидкости оседают легколетучие вещества (кипят легко, при низких температурах), а в пару остаются труднолетучие. В итоге вверх поднимаются очищенные от тяжелых фракций пары. К сожалению, к труднолетучим относятся и вкусоароматические составляющие.

Поклонники есть и у того, и у другого варианта перегонки браги. И обе группы «болельщиков» непримиримы. Простой самодельный самогонный аппарат с прикубником (он же сухопарник) дает пусть и не очень чистый, но все же соответствующий стандартам алкоголь. И главное — он получается вкусным.

Если сырье прогоняется ректификационной покупной или самодельной колонной, качество и чистота самогона будут выше. Но, как жалуются знатоки, привкусы и ароматы натурального сырья исчезают — продукт становится выхолощенным. Происходит это потому, что в основе лежит другой принцип переработки.

Преимущества и недостатки систем перегонки

Плюсы дистилляции:

• при многократной очистке и перегонке качество соответствует ГОСТам по допуску примесей;  
• вкус самогона имеет оттенки сырья, из которого делается продукт;
• аппараты стоят дешевле;
• высокая скорость выгонки.

Минусы:

• получить чистый и одновременно крепкий алкоголь невозможно — потребуется химическое обезвоживание.

Плюсы ректификации:

• при колонной, особенно многоуровневой, перегонке получается очень чистый продукт, для самогонного дистиллята недостижимый;
• можно сразу изготавливать алкоголь высокой крепости.

Минусы:

• процесс занимает больше времени;
• большие затраты на воду и нагрев;
• аппарат стоит недешево;
• разобраться в процессе довольно сложно.

Можно все взвесить и решить, какой способ для себя избрать. Но в любом случае, ректификат — это не на 100% очищенный от вредных примесей алкоголь, особенно это справедливо для несовершенных и самодельных устройств. А дистиллят имеет вполне приемлемые характеристики, и если винокур подходит к процессу ответственно и будучи подкованным, его напитки будут куда качественней магазинных.

Схема простейшего ректификатора

Чтобы сделать самодельный самогонный аппарат для очищения методом ректификации, придется немного потрудиться. Вот простая и надежная конструкция, которую можно изготовить собственными руками у себя дома:

Для самогонного устройства такого типа придется немного потратиться. Основные материалы, которые будут нужны:

1. Труба из нержавейки — D около 50 мм, длина 1,2–1,5 м.
2. Мочалки из нержавейки. Их нужно будет нарезать ножницами по металлу и засыпать ими трубу наполовину.


3. Переходники для водопроводного крана и крышки куба.
4. Обычный термос, который будет исполнять функцию дефлегматора. Его нужно будет закрепить горлышком с каплеуловительной трубой посредством переходника. Также к нему надо будет приварить трубки-переходники для подвода/отведения воды и трубку для связи с атмосферой.
5. Вокруг трубы закрепляем утеплительный материал.
6. Потребуется лист металла, чтобы нарезать из него упорные шайбы.
7. Еще нам будут нужны: термометр, холодильник, регулируемый зажим для капельницы, фторопластовая трубка для установки термометра.

Кроме того, понадобятся инструменты — дрель, электропаяльник, газовая горелка. Так что хотя устройство ректификационной колонны относительно простое, сделать его самостоятельно «на коленке» и без опыта работы с металлом, пайкой будет невозможно.

Резюмируем

В результате дистилляции получается недостаточно очищенный алкоголь, хоть и соответствующий ГОСТам по примесям. Ректификационная колонна своими возможностями по очистке значительно лучше. Однако колонны довольно дороги и выхолащивают спирт. Так что ценители в самогоне натуральных ароматов и послевкусия, а также те, кто считает свое занятие только хобби, вполне могут обойтись кухонным дистиллятором.

Источник: samogonpil.ru

Как работает ректификационная колонна

При нагревании перегонного куба, куда залита брага, начинается постепенное закипание с интенсивным выделением спиртосодержащего пара. Эти пары, более легкие, чем жидкость, поднимаются вверх по ректификационной колонне, откуда попадают в охлаждаемый водой дефлегматор. Здесь в самой верхней точке начинается конденсация пара, и он снова в виде конденсата стекает в колонну. Та, в свою очередь, заполнена специальными элементами, сквозь которые и протекает жидкость. В это время продолжается кипение браги, и пары ее поднимаются вверх по колонне, встречаясь по пути с конденсатом. Именно этот непрерывный процесс обмена жидкости и пара именуется ректификацией.

Во время такого обмена жидкий конденсат (флегма) насыщается паром, а пар, наоборот, жидкостью с более низкой температурой кипения. Этот процесс происходит постоянно, пока кипит брага и образуется конденсат. В итоге в изголовье ректификационной колонны собирается самый легкий пар с максимально высокой концентрацией спирта, который и отводится в холодильник для финальной конденсации. Уже из холодильника в приемочную емкость спускается абсолютно чистый дистиллят — самогон.

Принцип работы ректификационной колонны показан на этом рисунке

За счет чего происходит непрерывная ректификация

Для того, чтобы пар и стекающая жидкость (флегма) контактировали наиболее эффективно, в ректификационной колонне используются специальные контактные элементы. В промышленных образцах эту функцию выполняют физические тарелки, в домашних – металлическая губка для мытья сковородок. Эти элементы за счет разрозненной структуры увеличивают площадь контакта флегмы и пара, и, соответственно, эффективность такого взаимодействия. Это становится возможным благодаря тому, что между двумя фазами (жидкой и парообразной) очень быстро достигается равновесие.

В процессе стекания флегмы вниз по колонне она минует целых слой металлических пружинок, встречаясь по пути с паром. В тот момент, когда пар преодолевает первый слой контактного элемента, наступает фаза физического равновесия. Для получения оптимальной высоты бытовой ректификационной колонны ее диаметр должен быть не менее 30 и не более 50 мм.

Изготовление ректификационной колонны

Вопрос приобретения такого оборудования для многих стоит очень остро. Если речь идет о промышленном производстве, то в большинстве образцов есть много недоработок. Все же потоковое производство дает о себе знать. Можно, как вариант, заказать ручную сборку, но тогда цена ее будет приблизительно такой же, как у «крыла» хорошего внедорожника. Поэтому самый оптимальный вариант – сделать ректификационную колонну своими руками. Безусловно, ее строение чуть более сложное, чем у самодельного самогонного аппарата, но все же не настолько, чтобы терять сознание от чертежа и инструкций.

В качестве материала для изготовления подходит нержавеющая сталь – химически инертный материал, не подвергающийся коррозии и не дающий посторонних примесей и запаха.

Это схема ректификационной колонны, по которой ее можно будет собрать

Теперь более подробно об основных элементах оборудования и о том, из чего их можно будет сделать.

• Тело — труба из нержавеющей стали диаметром 30-50 мм и суммарной длиной 1300-1400 мм. Допустимая толщина стенки трубы 2-3 мм, поскольку придется делать отверстия для резьбового соединения.
• Водяной корпус (дефлегматор) — чаще всего изготавливается из обычного термоса. Буквально 10-15 минут, и этот элемент идеально заменит промышленный образец. В некоторых случаях дефлегматор изготавливают из медной трубы. Самый экзотический и неэффективный вариант – змеевик, изготовленный из медной трубки. Его наматывают по верху колонны и пускают по нему холодную воду. По опыту, даже расплющенная трубка не обеспечивает необходимой потери тепла за счет малого пятна контакта.


• Холодильник – емкость с погруженным змеевиком и холодной водой. Бак и трубки изготавливают из меди. Можно также приобрести в магазине химреактивов готовый лабораторный холодильник.
• Контактный элемент – несколько металлических губок-сеток, которыми обычно домохозяйки снимают с кастрюль и сковород накипь и пригоревшую пищу.

Помимо этого необходимы также силиконовые соединительные и медные трубки, упорные шайбы, резьбовые гайки, переходники.

В колонне предусмотрено 2 места состыковки – точка обора и соединение с перегонным кубом. Обычно для соединения используют резьбовые элементы, но опасность здесь в протекании. Можно также надевать один элемент на другой, при этом состыковывать максимально плотно, чтобы не допускать пропускания пара и просачивания флегмы. Можно, конечно, обработать края герметиком и состыковать конструкцию навечно, но тогда вы ее не сможете разбирать и чистить.

Как собрать ректификационную колонну

1. Берем медную трубу высотой 1300-1400 мм и диаметром 30-50 мм. Разрезаем ее на 2 части, они могут быть как равной длины, так и с небольшими отклонениями – это не принципиально. Края у обоих частей зачищаете, торцуете, обязательно снимаете фаску и состыковываете друг с другом резьбовыми соединениями или посредством переходника. Напоминаем! Соединение должно быть герметичным.


2. На одной части трубы устанавливаете сетку и упорные шайбы, чтобы исключить выпадение контактного элемента. Это нижняя часть колонны, которая будет надеваться на перегонный куб. Сюда засыпаются металлические пружинки.

В качестве такого контактного элемента могут использоваться не только пружинки, но и небольшие стеклянные шарики, хотя это довольно дорогое удовольствие. Совершенно не уступают по площади контакта и качеству теплообмена обычные металлические губки. Изготовленные из нержавеющей стали, они абсолютно инертны к спиртовой массе и не подвержены коррозии.

Теперь более подробно об основных элементах оборудования и о том, из чего их можно будет сделать.

• Тело — труба из нержавеющей стали диаметром 30-50 мм и суммарной длиной 1300-1400 мм. Допустимая толщина стенки трубы 2-3 мм, поскольку придется делать отверстия для резьбового соединения.
• Водяной корпус (дефлегматор) — чаще всего изготавливается из обычного термоса. Буквально 10-15 минут, и этот элемент идеально заменит промышленный образец. В некоторых случаях дефлегматор изготавливают из медной трубы. Самый экзотический и неэффективный вариант – змеевик, изготовленный из медной трубки. Его наматывают по верху колонны и пускают по нему холодную воду. По опыту, даже расплющенная трубка не обеспечивает необходимой потери тепла за счет малого пятна контакта.


• Холодильник – емкость с погруженным змеевиком и холодной водой. Бак и трубки изготавливают из меди. Можно также приобрести в магазине химреактивов готовый лабораторный холодильник.
• Контактный элемент – несколько металлических губок-сеток, которыми обычно домохозяйки снимают с кастрюль и сковород накипь и пригоревшую пищу.

Помимо этого необходимы также силиконовые соединительные и медные трубки, упорные шайбы, резьбовые гайки, переходники.

В колонне предусмотрено 2 места состыковки – точка обора и соединение с перегонным кубом. Обычно для соединения используют резьбовые элементы, но опасность здесь в протекании. Можно также надевать один элемент на другой, при этом состыковывать максимально плотно, чтобы не допускать пропускания пара и просачивания флегмы. Можно, конечно, обработать края герметиком и состыковать конструкцию навечно, но тогда вы ее не сможете разбирать и чистить.

Как собрать ректификационную колонну

1. Берем медную трубу высотой 1300-1400 мм и диаметром 30-50 мм. Разрезаем ее на 2 части, они могут быть как равной длины, так и с небольшими отклонениями – это не принципиально. Края у обоих частей зачищаете, торцуете, обязательно снимаете фаску и состыковываете друг с другом резьбовыми соединениями или посредством переходника. Напоминаем! Соединение должно быть герметичным.


2. На одной части трубы устанавливаете сетку и упорные шайбы, чтобы исключить выпадение контактного элемента. Это нижняя часть колонны, которая будет надеваться на перегонный куб. Сюда засыпаются металлические пружинки.

В качестве такого контактного элемента могут использоваться не только пружинки, но и небольшие стеклянные шарики, хотя это довольно дорогое удовольствие. Совершенно не уступают по площади контакта и качеству теплообмена обычные металлические губки. Изготовленные из нержавеющей стали, они абсолютно инертны к спиртовой массе и не подвержены коррозии.

Перед тем, как купить такую губку, проверьте магнитом, действительно ли она изготовлена из нержавейки. Если используется другой металл, со временем пружинки начнут ржаветь, что сведет на нет качество очистки самогона.

3. Покупаете 30-40 металлических мочалок и разрезаете их на небольшие фрагменты до 5 мм.


4. В нижнюю часть трубы, где установлена металлическая сетка-фиксатор, засыпаете контактный элемент, периодически постукивая о  стол. Не надо заталкивать его принудительно, чтобы пружинки по возможности не переплетались, а компактно утрамбовывались. Вот так, встряхивая и постукивая, заполняете весь отрезок трубы, после чего закрываете сеткой и фиксируете упорной шайбой.

Уже установленную на перегонный куб эту часть трубы следует утеплить любым изолятором, подойдет даже поролон толщиной 3-5 мм.

5. На вторую часть трубы припаиваете паяльником водяной корпус (дефлектор) с двумя патрубками – один на вход воды, другой на вывод.
6. Сверху трубу закрываете крышкой или запаиваете, сделав отверстие для трубки.

7. В 15-20 мм от стыка с нижней частью трубы делаете отверстие под патрубок для вывода дистиллята, а под ним небольшую пластинку для сбора конденсата — флегмы.

8. Соединяете колонну и холодильник силиконовым шлангом, на который установлен зажим от капельницы – это очень удобный инструмент для регулировки движения жидкости.

На этом собственноручное изготовление ректификационной колонны закончено, можно приступать к перегонке.

Если у вас остались вопросы, на видео вы посмотрите, как правильно делать колонну и в какой последовательности.

Источник: www.PortalTepla.ru

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.

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.

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.

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.

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.

Источник: alcofan.com

Устройство колонных аппаратов

Конструкция представляет собой возвышающееся над перегонным кубом сооружение из нержавеющей либо медной трубы с плавным «арочным» поворотом и переходом в охладитель.

Хотя несведущие самогонщики порой относят такие конструкции к ректификационным, на самом деле эти аппараты — различные типы колонн:

• Укрепляющая царга или пленочная колонна. Повышающая крепость конечного дистиллята. Часто комплектуется еще и сухопарником для дополнительной очистки от сивухи. Для получения крепкого и частично очищенного от сивушных масел самогона.
• Бражная. Дает чистый и высокоградусный домашний алкоголь.
• Ректификационная – единственный на сегодня агрегат, с помощью которого получают в домашних условиях чистый спирт-ректификат крепостью 96°.
• Трансформер или универсальный аппарат. Такую «надстройку» можно эксплуатировать в нескольких режимах. Начиная с прямой дистилляции (потстилл) до полной ректификации.

Комплектация

Самогонный аппарат колонного типа состоит из:

• Перегонного куба (емкости, где греется брага). Но если у вас уже есть подходящий по всем параметрам куб, колонну можно приобретать отдельно. Чаще так происходит, если вы ранее купили дистиллятор того же производителя, а сегодня желаете усовершенствовать свой аппарат.
• Холодильника под проточную воду.
• Колонны различного вида. И что внутри трубы, если похожие конструкции имеют разное назначение:
• царга, она же укрепляющая и пленочная колонна внутри полая. Но не возбраняется и даже приветствуется наполнение ее сеткой-насадкой Панченкова. А дополнительно – медными пружинками при перегонке зерновой браги с высоким содержанием серных соединений. Считается, что работает царга на пользу дела, если ее высота не менее 45 см;
• бражная отличается от пленочной высотой (75 см — 1,2 метра) и наличием в конструкции дополнительного холодильника для охлаждения поднимающихся из куба пары. Этот аппарат стоит ближе к ректификационной колонне, чем к дистиллятору. С его помощью гонят как спирт, так и ароматный самогон;
• ректификационная – по устройству и эксплуатации – самая сложная из колонн. Кроме трубы, наполняемой насадками и двух холодильников, имеет еще тарельчатую часть, в которой флегма (раствор из сивушных масел и примесей) задерживается, не попадая в конечный продукт. Ректификационные колонны отличаются высотой и невысокой производительностью в режиме ректификации.
• Соединения. Сегодня чаще других применяют кламповые, как доказавшие надежность и герметичность. Укрепляющие колонны бывают без разборных соединений. В ректификационных (особенно – трансформерах) присутствует до 7-8 клампов.
• Крепление к кубу. Наиболее распространенное – фланцевое (на гайках-барашках). В этом случае горловину делают шириной от 11 см. У «Люксстали» популярны кубы кастрюльного типа со специальными зажимами для крышки.

Отличие от других типов

По внешнему виду аппараты колонного вида отличаются разительно, представляя собой трубу, согнутую дугой. Если дистилляторы выглядят громоздко, то колонны – стройно.

Но главное отличие – в назначении. Колонны предназначены для получения если даже не спирта, то продукта домашнего изготовления при среднем значении 75-80° и очищенного от сивушных масел.

Принцип работы самогонного аппарата с колонной

Работа колонны организована на начальной стадии на том же принципе, что и дистиллятора:

• нагреваясь в кубе, спиртовые пары устремляются по колонне;
• но тут им встречается препятствие – высота колонны. Пары в ней охлаждаются и флегма (вода и примеси с температурой кипения выше этилового спирта) стекает назад в куб (пленочная колонна). Процесс повторяется многократно. Таким образом, спирт избавляется от воды, попадает к холодильнику укрепленным и избавленным от сивухи;
• улучшает охлаждение наличие в колонне насадок Панченкова, задерживающих сивушные масла и другие примеси;
• в бражных и ректификационных колоннах, кроме естественного охлаждения действует еще и принудительное – на дефлегматоре. Чем сильнее охлаждаются пары, тем больше флегмы и воды не в состоянии пройти путь к холодильнику. В результате – спирт 96° и минимум примесей.

Плюсы и минусы эксплуатации

Колонны наделены рядом преимуществ:

• чистота конечного продукта, на пути к которой винокуры преодолели массу препятствий и провели множество экспериментов;
• крепость, недостижимая для дистилляторов;
• возможность готовить как дистиллят, так и спирт-ректификат;
• удобство в использовании при создании условий для этого;
• интересный внешний вид.

У оборудования колонного типа есть и недостатки:

• низкая производительность. Для сравнения: на прямоточном дистилляторе высота перегонки достигает 7-10 л/час. Для колонны рекордная скорость 2 – 2,5 л/час. А основная масса ректификационных не дотягивает и до 1 литра. Затраты времени и энергоресурсов возрастают;
• немалая стоимость. Колонна стоит от 9 тысяч. Это минимум. Средняя цена – 17-18 тысяч рублей, есть и экземпляры по стоимости выше 35 тысяч.

• высота над плитой – от 95 см и до 1,2 м. Поэтому желательно либо покупать аппарат с ТЭНом, либо дополнительно приобретать плитку, искать способ ставить на стационарную плиту, потому что под вытяжку он не поместится.

Обратите внимание. Выпускаются кухонные вытяжки, которые трансформируются (поворачиваются почти вертикально).

В таком случае на переднюю конфорку ставят аппарат любой высоты, лишь бы в потолок не упирался.

Когда применяются колонны?

Колонна-трансформер заменит вам и дистиллятор и ректификатор, что важно для начинающих винокуров. Но если вы уже успели приобрести ректификационную колонну, в ней также возможна перегонка зерновой или фруктовой браги без потери аромата.

Для этого из ректификационной колонны убирают дефлегматор (отключают подачу воды на его охлаждение, если невозможно изъять его).

Внимание. Речь идет об отключении водяного кожуха дефлегматора, а не холодильника, который в аппарате обязан функционировать.

Ректификационная колонна в полном сборе – это возможность получения спирта-ректификата по чистоте не ниже промышленных образцов. Что пригодится при настаивании лекарственного сырья, получения тинктур или питьевых настоек – вытяжек из растительного сырья, которые затем разводятся водой до нужного градуса.

Небольшой рейтинг лучших

Выделим пятерку лучших по отзывам пользователей и техническим показателям, аппаратов колонного типа.

Вейн-4

Аппарат Нижегородского производства, выпуск которого начался с августа 2018 года. У него 7 режимов работы, включая дистилляцию, ректификацию и изготовление пива и браги. Конструкция разборная.

Скорость перегона при дистилляции до 10 л/час, при укреплении – до 3 л/час. По сравнению с предыдущей, третьей моделью, в аппарате:

• чуть увеличен дефлегматор, он стал кожухотрубным;
• 4-х трубный удлиненный холодильник увеличивает продуктивность;
• увеличена общая высота. При 12-литровом кубе высота аппарата составляет 115 см;
• крышка куба стала конусной, что повысило устойчивость и противостояние деформации;
• дно куба многослойное, толщиной 5 мм, подходит для индукционных и остальных плит.

Стоимость – 10 тысяч рублей, что для аппарата такого класса прекрасно. Свежий обзор:

Люкссталь 5

Немецкий аппарат-колонна нового поколения, позволяющий получать напитки от спирта-ректификата до ароматных самогонов (смотрите: рецепты самогона).

Особенность – турбулентный 8-трубный охладитель, благодаря которому скорость перегонки возросла до 8-12 л/час. Ферромагнитное дно, толщина стали – 3 мм. В комплектации – фальш дно для густой браги и пива. Куб подходит для варки пива.

Оснащен готовым приспособлением для подключения ТЭНа (приобретается отдельно). Качество изготовления и сборки, трансформируемость возносят его на пьедестал.

Всем хорош аппарат, но цена слегка «кусается» — от 20 тысяч рублей. Смотрите обзор:

Schnapser X2 немецкого изготовления

И снова – трансформер, способный гнать дистиллят со скоростью 7 л/час, спирт-ректификат со скоростью до 2 л/час. Заявленных режимов работы – 9, включая приготовление браги.

Кубы емкостью от 12 до 50 литров. Стоимость 13 – 19 тысяч рублей. Горловина на фланцах. Видео-сравнение Шнапсер Х и Шнапсер Х2 смотрите ниже:

Kanzler

Он родом из Санкт-Петербурга. Многофункциональный аппарат-трансформер на кламповых соединениях.

Кубы кастрюльного типа (крышка снимается, с зажимом) на 12, 20, 30 литров. Скорость перегонки – до 8 литров. Стоимость 14, 15, 16 тысяч рублей. Обзор дистиллятора:

Феникс Зенит

Колонна с царгой, дефлегматором и краном-регулятором крепости. Неразборная. Сетка Панченкова – в комплекте.

Получайте крепкий и чистый дистиллят высокой крепости. Кубы от 12 до 60 литров. Стоимость: 12000 — 21800 рублей. Подробный видео-обзор ниже:

Советуем почитать: Автоматика для самогонного аппарата

Лучшими аппаратами колонного типа заслужено считаются надежно выполненные аппараты-трансформеры от ведущих производителей. Да, стоимость их немалая, но ведь это приобретение – на всю жизнь, еще и внукам останется при условии правильной эксплуатации.

С ними вам не придется ломать голову – к каким бы еще ухищрениям прибегнуть, чтобы получить чистый вкусный самогон или спирт-ректификат.

Приобретайте хорошее оборудование, гоните качественный продукт. Ставьте статье лайки, предлагайте ее прочитать друзьям по соцсетям.

Источник: zen.yandex.ru

Что это такое и для чего нужно

Ректификационная колонна – это сложное устройство, состоящее из нескольких узлов: —царги—, дефлегматора, узла отбора и —термометра—, – необходимых для протекания полноценной ректификации. Этот процесс позволяет разделить многокомпонентную смесь, состоящую из веществ с близкой температурой кипения/испарения.

Главное отличие ректификации от обычной дистилляции в том, что при ней испарение и конденсация веществ – это не единичное явление, а постоянный цикличный процесс. В результате —самогонный аппарат— колонного типа производит спирт высочайшего качества – ректификат.

Устройство и принцип работы ректификационной колонны

Царга

Находится в основании колонны и является одной из основных ее частей. Внутри нее протекает газо-жидкостный массообмен – одно из основных явлений в процессе ректификации. Происходит это следующим образом:

• Жидкость, закипая в —перегонном кубе—, испаряется и в газообразной форме проходит через царгу.
• Пар, дойдя до дефлегматора, охлаждается и конденсируется на его стенках.
• Конденсат стекает сначала по стенкам дефлегматора, а потом и по стенкам царги обратно в куб.
• В этот момент между стекающим конденсатом и восходящим паром происходит газо-жидкостный массообмен. Он заключается в передаче тепла и некоторого количества испаренных веществ от пара к конденсату. Под таким воздействием часть флегмы – ее легкокипящие составляющие: спирт и небольшая доля воды вновь испаряются, не доходя до перегонного куба, а более труднокипящие: сивушные масла и другие примеси продолжают стекать в перегонный куб.

Таким образом в верхней части колоны скапливается в основном спирт, а примеси в основном циркулируют в нижней части агрегата. Как следствие, на выходе получается ректификат с крепостью около 95%.

В ректификационной колоне может быть как одна царга, так и несколько. При этом чем выше колонна, тем больше площадь, на которой проходит массообмен между флегмой и паром, что в свою очередь улучшает качество получаемого продукта.

Внутри царги находятся насадки, на поверхности которых и происходит основной массообмен. Изделия из нержавейки хорошо подходят для сахарной и зерновой, а медные – —для фруктовой браги—.

Кроме насадок внутри царги могут размещаться тарелки, которые еще больше увеличивают площадь, на которой проходит газо-жидкостный массообмен, что сказывается на качестве получаемого ректификата.

Стенки царги могут иметь дополнительный подогрев, усиливающий испарение флегмы, не попавшей на насадки и тарелки. Такое дополнение также улучшает качество конечного продукта.

Дефлегматор

Верхняя часть ректификационной колонны, отвечающая за сбор и охлаждение восходящих паров до флегмы. Отсюда конденсировавшаяся жидкость стекает вниз в царгу.

Дефлегматор может быть выполнен по нескольким принципиальным схемам, самой простой является пленочный вариант, а одной из самых популярных – холодильник Димрота,

Узел отбора

Отвечает за сбор части конденсировавшейся флегмы и ее вывод наружу в тару для сбора. В зависимости от настроек узла отбора варьируется и количество отбираемого конденсата. Чем меньше его отбор, тем выше качество ректификата.

Термометр

В ректификационной колонне, в отличие от стандартного самогонного аппарата, является обязательной составной частью системы. Дело в том, что ректификация – это очень тонкий процесс, сильно зависящий от поддержания правильной температуры.

Перегонный куб с ТЭНами

Хотя ректификационная колонна может использоваться и с обычным кубом на газовой, электро- или индукционной плитке, значительно лучше оборудовать ее ТЭНовым агрегатом.

Такая особенность, как и термометр, связана с необходимостью точной и тонкой регуляции температуры внутри системы, а значит и с регуляцией мощности устройства, нагревающего брагу.

Газовые вентили требуют большого мастерства, индукционные плитки имеют фиксированный шаг от 100 до 300 Вт, а вот регуляторы ТЭНов позволяют изменять мощность по 3-5 Вт.

Что лучше, классический самогонный аппарат или ректификационная колонна?

Чтобы понять преимущества ректификации перед дистилляцией, стоит провести наглядное сравнение этих технологий.

Критерий	Дистилляция	Ректификация
Вкусо-ароматические качества конечного продукта	Вкус и запах соответствуют сырью браги.	Очень чистый спирт без вкуса и запаха.
Крепость напитка	В зависимости от конструкции аппарата и количества перегонок от 40 до 65%.	до 97, в среднем 93-95%.
Степень отделения веществ с разной температурой кипения/испарения	Низкая, даже вещества имеющие большую разницу в температуре испарения после конденсации остаются вместе.	Очень высокая, при необходимости можно не только отделить спирт, но и разделить сивушные масла на составляющие.
Степень отделения вредных веществ от спирта	От низкой до средней. Улучшить качество отделения можно только за счет увеличения количества перегонок.	Высокая, содержание сивушных масел и примесей в спирте минимальное.
Потеря спирта	Большая, в лучшем случае получится собрать до 80% продукта, содержащегося в браге.	Маленькая, потери на практике составляют от 1 до 3%, хотя при идеальных условиях их может и не быть.
Сложность создания и использования агрегата на базе технологии	От низкой до средней, примитивные модели не имеют строгих размерных критериев, потенциал улучшения оборудования ограничен. Обращаться с технологией легко и просто.	Высокая. Для создания понадобится специализированное оборудование и строгий перечень материалов. Для эффективного использования нужны теоретические познания.

Как сделать ректификационную колонну своими руками по подробной схеме

Агрегат выполняется по простой конструкции.

Расчет и сборка ректификационной колоны своими руками проводятся следующим образом:

1. Медная труба с длиной 130-140 см и диаметром 30-50 мм аккуратно и ровно разрезается на две части, края зачищаются. Между двумя частями необходимо создать резьбовое или другое соединение, но разборное. Одна часть будет царгой, вторая – корпусом дефлегматора.
2. На трубу, предназначенную под царгу, на оба конца устанавливаются сетки и упорные шайбы. Они будут удерживать наполнитель внутри.
3. Губки из нержавейки нарезаются небольшими фрагментами по 5-15 мм и засыпаются в трубу. Стружка, заполняющая трубу, не должна сдавливаться, оптимальное заполнение 250-280 г на 1 литр объема царги.
4. После наполнения сетки и шайбы устанавливаются на места.
5. Царга устанавливается на перегонный куб.
6. Вторая труба оборудуется вторичным полым корпусом, внутри которого будет циркулировать вода. Для этого понадобится труба с диаметром на 10-20 мм шире основной и на 30 мм ее короче, длинная труба размещается внутри более короткой, снизу и сверху привариваются вырезанные под размер кольца с внешним диаметром, равным толщине трубы (30-50 мм), плюс толщина холодильника (10-20 мм), и внутренним, равным толщине трубы. Во вторичном корпусе просверливается 2 отверстия снизу и сверху под подачу воды и обратку и привариваются патрубки.
7. Сверху дефлегматор оборудуется крышкой, внутри которой просверливается отверстие для атмосферной трубки.
   
8. Под узел отбора просверливается отверстие на 15-20 мм выше, чем соединение царги и дефлегматора. Внутри дефлегматора на уровне отверстия приваривается кольцо для сбора и стекания продукта в узел отбора. Проходное отверстие кольца зависит от основного диаметра дефлегматора.
   
9. Внешний —холодильник— изготавливается по традиционной конструкции своими руками и подключается посредством трубки от капельницы с регулятором потока к узлу отбора.
   
10. Дефлегматор и холодильник можно подключать к воде обособленно или одним последовательным подключением. В таком случае направление движения воды должно быть следующим: от низа холодильника к его верху, потом к низу дефлегматора и через верхний патрубок в канализацию. Для регуляции потока воды можно установить регулятор потока от газосварочной установки.
11. Царга и ТЭНовый куб обшиваются теплоизолирующим материалом, например пенополипропиленом.
12. Термометр должен устанавливаться в нижней части колонны так, чтобы можно было измерять температуру внутри царги.

Вместо послесловия

Спирт, полученный посредством ректификации, значительно качественней дистиллята из классического самогонного аппарата.

Но вместе с положительными сторонами приходят и недостатки: требования к оборудованию значительно выше, а его изготовление затратнее, кроме того, эксплуатация также требует высокого мастерства.

Поэтому однозначно определить, что лучше, хороший самогонный аппарат или ректификационная колонна, не так легко, но, конечно, существует промежуточное решение – бражная колонна. Она дает дистиллят, но не ректификат, очень высокого качества, и пользоваться ей проще, тут все дело в приоритетах.

Источник: gradusinfo.ru