Бражная колонна – недавнее изобретение, применяемое в домашних условиях для дистилляции спирта из любых . Это простое устройство обрело популярность у дачников и владельцев загородных садовых участков, которые используют некондиционные фрукты для приготовления браги.
Домашнее винокурение за сравнительно короткое время претерпело существенную эволюцию, пройдя путь от древнего змеевика к непрерывной колонне, которая по принципу действия является упрощенным (домашним) вариантом заводской ректификационной колонны. Что такое бражная колонна и каков принцип ее действия?
В чем заключаются преимущества и недостатки работы этого устройства? Можно ли ее изготовить своими руками в домашних условиях или проще купить готовую? Попробуем разобраться.
Бражная колонна – это аппарат, предназначенный для дистилляции спирта из любых видов браги и оснащенный дефлегматором – устройством для частичной конденсации пара различных жидкостей, которые возникают в процессе перегонки.
Дефлегматор разделяет пары, выходящие из колонны, на отдельные фракции, возвращая тяжелый конденсат для дальнейшего отделения спирта от высококипящих органических соединений бродильного раствора (сивушных масел).
Колонна непрерывного действия сохраняет те же этапы дистилляции, что и обычный самогонный аппарат, оснащенный —сухопарником—: испарение плюс конденсация. Различие заключается в принципе испарения, дающего качественную очистку конечного продукта.
Непрерывная бражная колонна, в соответствии с принципом действия, имеет простую конструкцию. Она состоит из следующих узловых элементов:
- емкости (бак, контейнер, куб) для бродильного раствора, имеющие три резьбовые отверстия для установки термометра, отводящей трубки и предохранительного клапана;
- колонны из медной трубы или нержавеющей стали;
- дефлегматора, который крепится в верхней части колонны;
- патрубка для соединения с конденсатором любой конструкции (змеевик, кожуховый охладитель и проч.);
- двух термометров, один из которых крепится в верхней части колонны, второй показывает температуру в контейнере для бродильной жидкости.
Различные конструктивные модификации этого аппарата могут содержать: силиконовые прокладки, скобы клаптовых соединений, переходные муфты разных диаметров и втулки. Весь набор элементов обычно дается в чертежной спецификации.
Принцип действия непрерывной бражной колонны
Перед началом процесса необходимо смонтировать колону с перегонным баком, используя для этого клаптовый крепеж. Поставить куб на источник тепла (электроплитка, газовая плита и проч.).
По мере нагревания раствора спиртосодержащие пары из бака поднимаются в конденсатор, где частично конденсируются, оседая на стенках холодильника. Оставшаяся часть пара продолжает двигаться вверх.
Первый охладитель называют парциальным именно потому, что он только частично конденсирует пар. Осевшая жидкость называется «флегмой», а охладитель, соответственно, «дефлегматором».
Флегма стекает вниз по стенкам дефлегматора обратно в бак, встречая на своем пути неостывший пар и распадаясь на фракции трех видов: головные, основные и хвостовые.
Головная фракция (голова), включающая альдегиды, эфиры и другие легкие вещества, отсекается при низкой температуре на первоначальном этапе. Затем доходит очередь до основных фракций (тело), содержащих собственно спирт, и в самом конце процесса удаляются хвостовые (хвосты) соединения из сивушных масел и других тяжелых примесей.
В процессе нагревания конденсат заполняет стенки колонны, достигая дефлегматора. Это происходит тогда, когда термометр на верхнем охладителе покажет 51 – 55 градусов.
На этом этапе пары легких фракций заканчивают конденсацию и удаляются в специальную емкость. Это ядовитый раствор, который не используется для дальнейшей перегонки. На 20 литров самогона в среднем выходит один литр головных фракций.
По мере нагревания бака температура на дефлегматоре достигает 77 градусов. Именно такой она должна держаться во время всего процесса перегонки. В этот период из бродильных паров отделяются основные фракции – собственно спирт.
За пятнадцать минут до окончания работы необходимо поднять температуру у верхнего охладителя до 81 – 83 градусов, чтобы собрать «хвосты» – примеси сивушных масел и других тяжелых соединений, которые в дальнейшем отправляют на вторую перегонку.
Температурный режим работы устройства регулируется верхним краном на входе охладителя и регулятором источника тепла.
Знаете ли вы? Стандартное технологическое описание процесса перегонки выглядит так: спиртовой пар, поднимающийся к дефлегматору, непрерывно реагирует с флегмой, стекающей навстречу. Происходит реакция теплового обмена. Пар забирает у флегмы легкие, низкокипящие фракции и оставляет ей высококипящие тяжелые соединения (сивушные масла и воду). Продуктом этой длительной реакции становится спирт крепостью в 88 – 90 градусов.
Качество спирта на выходе (чистота самогона) достигается регулированием температуры, которое помогает отсечь от конечного продукта головные и хвостовые фракции спиртосодержащего пара.
Важно! Для начинающих самогонщиков необходимо помнить: во время процесса перегонки ни в коем случае нельзя допускать кипения браги. Температура в баке не должна подниматься выше 87 – 89 градусов;
Плюсы и минусы процесса перегонки в бражной колонне
Плюсы
- Простота процесса перегонки: аппарат будет работать до тех пор, пока не закончится в кубе бродильный раствор и не исчезнет вода в парогенераторе.
- Хорошее качество конечного продукта. Короткое время перегонки не позволяет дрожжевым мембранам «взорваться» и привнести в спирт сивушный запах.
- Дефлегматор позволяет почти полностью удалить тяжелые хвостовые фракции, отправляя сивушные масла в бак для новой перегонки.
- Не нужно дополнительной операции: наливать брагу в куб, а затем выливать ее. —Емкость для браги— ставится на плиту, затем после работы остатки раствора утилизируются в бытовых отходах.
- Экономное использование воды для охлаждения. В процессе перегонки бродильный раствор советуют предварительно нагреть, таким образом, вода нужна только для доохлаждения продукта и ни для чего другого.
- Для непрерывной работы аппарата не нужно автоматических и полуавтоматических контрольных регуляторов. Устройство при подаче браги и тепла будет стабильно работать в заданном режиме весь период перегонки.
Минусы
- Аппарат может работать только с жидкими брагами из сахара, мучных растворов и —фруктовой браги—. Солодовые виды браг необходимо пропускать через фильтр.
- Частые поломки трубчатого электронагревателя. Из-за больших объемов браги возникает опасность его оголения. Это требует постоянного отслеживания уровня раствора в баке.
- Нельзя использовать для перегонки пенистую брагу, так как пена часто выбрасывается в основные фракции, что требует дополнительной очистки конечного продукта. —Убрать пену из браги— можно только при помощи специального пеногасителя.
Как сделать колонну своими руками
Если вы приняли решение изготовить непрерывную бражную колонну своими руками и уже мысленно представляете чертежи будущего устройства со всеми размерами, нужно умерить пыл и вовремя остановиться, чтобы ответить для себя на вопросы: как часто вы будете использовать аппарат и какие объемы спирта намерены получать на выходе?
Если у вас есть небольшой дачный участок с двумя десятками плодовых деревьев, то сезонная перегонка не потребует больших затрат для изготовления простенькой непрерывной бражной колонны своими руками и по своим же чертежам.
Для фермерского хозяйства, где есть большой фруктовый сад, нужен мощный аппарат с высокой производительностью.
Найти чертежи для изготовления непрерывной бражной колонны своими руками не составляет труда. Они есть в специальной литературе и на страничках тематических сайтов в сети.
Для того чтобы приступить к работе, необходимо приобрести некоторое оборудование. В спецификации каждого чертежа есть полный список того, что нужно купить.
В самом общем виде весь перечень выглядит примерно так:
- емкость для бродильного раствора и испарителя (объем указан в спецификации каждого конкретного чертежа) – 2 шт.;
- медную или из нержавеющей стали трубу диаметром 50 – 100 мм и длиной 1,5 – 2 метра – 2 шт.;
- термометры – 2 шт.;
- силиконовые шланги (длина указана в спецификации каждого конкретного чертежа);
- охладитель в сборном виде или отдельные детали для него;
- кламптовый держатель – 2 шт.;
- муфты, штуцера (количество и размеры в спецификации);
- сеточные фильтры и перегородки (количество и размеры в спецификации).
Знаете ли вы? Следует помнить, что затраты на изготовление аппарата своими руками не лишены здравого смысла только тогда, когда вы обладаете слесарными навыками, а также общими инженерными знаниями в области теплотехники и электротехники.
Тем не менее, при желании можно преодолеть трудности и самому изготовить устройство, чтобы получать качественный напиток, который будет по-настоящему своим: от вашего урожая до вашего оборудования.
После составления чертежей и покупки комплектующих деталей работы по изготовлению устройства можно разделить на такие этапы:
- Приготовление самой колонны из трубы (медь или нержавейка), высота которой должна соответствовать размерам 50 диаметров. Просверлить в бродильном баке отверстие для колонны и приготовить выпуск для кламптового крепления. Затем просверлить в баке еще одно отверстие для термометра и смонтировать все в единую систему.
- Изготовление дефлегматора. Нужно взять четыре медных трубки размерами 20, 12 , 6 и 3 сантиметра, пять муфт с переходом на внутреннюю резьбу. Затем скрутить змеевик, на который требуется намотать алюминиевый провод для большей эффективности холодильника и сделать крышку для дефлегматора. Это может быть обыкновенная полиэтиленовая крышка для банки, куда необходимо вплавить капроновую муфту для того, чтобы закрутить при монтаже гайку держателя. Дефлегматор смонтировать отдельным узлом и только потом подсоединить к колонне.
- Отверстие. Вам нужно просверлить в колонне отверстие для второго термометра, который должен находиться перед дефлегматором.
- Сборка и монтаж холодильника-конденсатора с краном для подвода и вывода воды. Монтаж крана производить при помощи силиконовых прокладок единым блоком и потом присоединить через переходник к колонне.
Здесь перечислены самые необходимые операции по изготовлению монтажу и сборке бражной колонны. Однако многие умельцы пытаются усовершенствовать устройство. Они включают в общую перегонную систему два, три и четыре дефлегматора, ставят автоматические реле для подачи воды в конденсаторный охладитель и многое другое. Каждый сам для себя решает, какой аппарат ему нужен.
Бражные колонны очень распространены у любителей крепкого напитка. Если вы решили изготовить такую конструкцию самостоятельно, то нужно ознакомиться с технологией проведения работ и узнать, какими особенностями должно обладать устройство.
Подготовительные работы
Лучшая бражная колонна должна обладать определенной высотой. Вы можете подобрать данный параметр самостоятельно, однако в идеале он должен составить 50 диаметров. Как утверждают специалисты, это не столь важно, владелец оборудования сам должен решить, какой крепостью будет обладать продукт, а также решить, насколько хорошим будет разделение. Однако есть определенный объективный критерий, который определяет наименьшую высоту изготавливаемой колонны. Вы должны исключить возможность возникновения брызг. Исходя из этого, бражные колонны не изготавливаются ниже 30 сантиметров. В противном случае проведение работ окажется нецелесообразным.
Технология проведения работ
При изготовлении описываемой конструкции ее необходимо снабдить управляемым дефлегматором. Конструктивные особенности этого элемента могут отличаться в зависимости от ваших предпочтений. Элемент может быть создан на основе рубашечника или димрота. В качестве основного условия выступает то обстоятельство, что дефлегматор должен иметь способность гасить мощность, которую планируется подводить. Данный элемент может быть установлен не в одном количестве, а в количестве 2 или 3. В этом случае элемент будет первичным или вторичным. Подобная структура позволяет добиться более стабильного функционирования колонны. Вы должны понимать, что такие дополнения возможны исключительно на высоких конструкциях.
Методика проведения работ
Бражные колонны должны обладать возможностью регулировки охлаждения дефлегматора, эта составляющая должна быть достаточно тонкой. Для этого следует запастись краном, который позволит максимально точно расходовать жидкость. Специалисты рекомендуют использовать игольчатую разновидность, а вот от применения шарового крана стоит отказаться, так как он совершенно не подходит. Если рассматривать доступные бытовые решения, то наиболее лучшим вариантом для проведения данных работ по установке регулировки станет радиаторный кран, который используется при монтаже системы отопления.
Чертеж бражной колонны вы можете подготовить самостоятельно. Колонну необходимо снабдить местом для установки термометра, который монтируется перед входом в конденсатор. Это утверждение верно для конструкций, которые будут работать по схеме парового отбора. Если на пленочной колонне применяется дефлегматор жидкостного отбора, то место расположения термометра будет определяться определенной конструкцией системы. Бражные колонны снабжаются холодильником-конденсатором, который будет отвечать за конденсирование и охлаждение подводимого пара. Если конструкция будет иметь жидкостный отбор, то потребуется холодильник, который будет понижать температуру готового продукта.
Важно учесть при изготовлении, что подвод жидкости в дефлегматор или к каждому из них, а также холодильнику, должен производиться по отдельности. Трубки, которые будут применяться для выхода из холодильника и дефлегматора, должны использоваться исключительно на основе силикона. Это утверждение верно для продуктов горячей воды. Если же речь идет о холодной воде, то можно использовать трубки на основе поливинилхлорида. Медная бражная колонна должна изготавливаться с учетом вышеописанных технических требований, под которые подходят разные конструктивные решения. Однако вы можете не ограничивать себя и придумать свою модификацию. В качестве главного условия при этом выступает то, что в итоге удастся получить в свои напитки, которые будут обладать разными качествами и органолептическими характеристиками. Однако в итоге не удастся получить чистый спирт. Конечный продукт не будет пахнуть самогоном, но и аптечным спиртом он являться не будет. Но для приготовления водки такая конструкция вполне подойдет, мастер сможет заняться изготовлением основы для качественных дистиллятов.
Описание изготовления колонны с рубашечным дефлегматором
Непрерывная бражная колонна может быть изготовлена на основе рубашечного дефлегматора. Для проведения работ понадобятся медные трубки, длина которых должна составить 500, 2000, 1000 и 300 миллиметров. Каждая из них должна обладать размерами 28 x 1,22 x 1,1 x 1,8 x 1 миллиметров соответственно. Помимо прочего, понадобится переходная двухраструбная муфта в количестве 2 штук, еще одна переходная муфта должна иметь несколько иные параметры, равные 22 x 15 миллиметров, таких элементов понадобится 3. Мастер должен подготовить однораструбный угол, размеры которого равны 22 миллиметрам. Работы невозможно будет произвести без тройника, размеры которого равны 15 миллиметров. Обязательно позаботьтесь о наличии переходника на наружную резьбу 1/2 дюйма. Понадобится переходник на внутреннюю резьбу 3/4 дюйма. Элемент будет необходим для присоединения к кубу, однако в каждом конкретном случае могут быть другие размеры. Если вами будет изготовлена непрерывная бражная колонна с использованием вышеописанных элементов, то удастся получить в итоге продукт, градус которого составит максимально 92.
Особенности изготовления аппарата с воздушным охлаждением
Отрезок медной трубы пойдет для изготовления змеевика. Моток провода на основе алюминия будет использоваться без изоляции. Можно использовать в ходе работ компьютерный кулер, суперклей и кипятильник на 500 ватт. Мощность может оказаться и менее внушительной.
Для начала следует взять медную трубку, выгнув ее для подключения к корпусу аппарата. Та часть данной заготовки, которая пойдет вниз, должна быть включена в спираль. должна быть намотана на трубку сверху, между витками при этом нужно оставить некоторое расстояние. Для того чтобы снизить тепловое сопротивление, витки должны быть максимально плотными. Это позволит увеличить площадь теплообмена и эффективность змеевика.
Когда изготавливается бражная колонна своими руками, на следующем этапе нужно использовать любой конусообразный предмет, диаметр которого следует сопоставить с габаритами выбранного вентилятора. На этот предмет нужно навить змеевик для самогона. В данном примере будет рассмотрена обычная пивная бутылка, емкость которой составляет 0,5 литра. Змеевик нужно подогнуть таким образом, чтобы он равномерно перекрывал сечение вентилятора. Элемент нужно примерить к выбранному корпусу и убедиться, что все в порядке. На этом работа со змеевиком пока закончена.
Теперь настаор время переходить к крышке аппарата. Для этого можно использовать обычную крышку на основе полиэтилена. Латунная муфта должна быть нагрета на полдюйма, а после можно произвести вплавление в полиэтиленовую крышку. Конструкция должна остыть, охладить ее можно в воде. После того как муфта будет вынута, ее следует очистить от прилипшего полиэтилена, полученные заусенцы должны быть аккуратно срезаны. На муфту нужно намотать фторопластовую ленту, без которой не обходится изготовление самогонного аппарата. Таким образом вам удастся получить что-то наподобие прокладки. Когда изготавливается бражная колонна своими руками, на следующем этапе нужно установить муфту в заблаговременно проделанное в крышке отверстие. Фторопласт должен оказаться между муфтой и крышкой. С внутренней стороны следует затянуть гайку, не прилагая чрезмерных усилий.
На следующем этапе можно заняться нагревательным элементом всего аппарата. Для этого можно использовать обычный кипятильник. Отступив некоторое расстояние от конца провода, чтобы хватило до аппарата, нужно отрезать часть, прикрутить все обратно придется после. Концы шнура от кипятильника нужно продеть таким образом, чтобы при закрытой крышке элемент находился внутри корпуса. После зачистки проводов их нужно соединить обратно. Важно позаботиться о качественной изоляции.
Кипятильник не должен касаться дна, желательно, чтобы он был полностью покрыт жидкостью в процессе эксплуатации. В это же отверстие, через которое проходит шнур кипятильника, нужно вставить длинный конец змеевика для аппарата. Оставшиеся промежутки между трубкой и шнуром нужно забить кусочками ваты, сделав это достаточно плотно. Важно добиться наилучшей герметизации.
Полученную конструкцию из ваты нужно залить суперклеем, который выполнен на цианакриловый основе. Это позволит получить максимально герметичное соединение, с использованием композитных материалов. После того как клей затвердеет, вам удастся получить герметичное прочное соединение. Останется сделать что-то наподобие кожуха для вентилятора, чтобы воздух омывал ребра теплообменника, представленного змеевиком.
Для выполнения кожуха можно задействовать упаковку тетра-пак. Если вами будет изготавливаться самогонный аппарат, то вы можете воспользоваться технологией, представленной в статье. Из упаковки нужно вырезать прямоугольник, ширина которого будет соответствовать габаритам вентилятора. Данные элементы пойдут на оклеивание вентилятора с 3 сторон. На четвертую сторону нужно вывести конец змеевика, чтобы осуществить отвод самогона. В оставшейся боковой стенке нужно проделать отверстие для этой части трубки и приклеить применяемым ранее суперклеем. Стенки между собой можно склеить скотчем. Когда изготавливается нужно обеспечить максимальную безопасность, его следует накрыть прозрачным защитным экраном.
На этом можно считать, что бражная колонна готова. В качестве источника питания для вентилятора можно использовать компьютерный блок питания. Для его включения без применения материнской платы необходимо замкнуть черный провод с зеленым. Специалисты используют более компактные источники на 12 вольт, которые вы можете найти самостоятельно.
Отклонение от вышеперечисленных требований
Если вами будет выполняться бражная колонна своими руками, чертежи которой вы должны выполнить заблаговременно, то важно подумать об отклонениях от упомянутых требований. В качестве основного из них выступает неуправляемый дефлегматор. Если речь идет о колонне «Малютка», то неуправляемость приносится в жертву компактности. Для этого конденсатор и дефлегматор располагаются в единой емкости с проточной водой. Если вы решите воспользоваться данной схемой, то никак не удастся регулировать процесс посредством дефлегматора, следовательно, разделения не удастся добиться. Если будет выполняться бражная колонна своими руками, чертежи данной конструкции вы можете позаимствовать из статьи. Следует помнить еще и о том, что дефлегматор обладает малой утилизационной мощностью. Вы можете столкнуться с проблемой незначительной высоты колонны. Некоторые мастера не могут отказаться от расположения конструкции на газовой плите под вытяжкой. При этом разделения будет добиться достаточно сложно, что особенно касается высоких колонн.
Бражная колонна «Ректифай» зарекомендовала себя у любителей крепкого напитка. Однако если вы решили самостоятельно заниматься изготовлением такой конструкции, то лучше всего использовать детали на основе нержавейки. Футорки должны быть приварены к трубе, тогда как на них с обеих сторон устанавливается внутренняя резьба, к которой фиксируются горловины кегов. Используя фторопласт, можно выточить муфту-втулку, которая будет снабжаться прокладкой для клампа. Все это будет составлять единое целое. Бражная колонна «Малютка» обязательно должна снабжаться утеплительным материалом, который сначала разрезается по длине, после надевается на трубу, на которой и склеивается. На верхнюю крышку следует надеть клюшку дефлегматора и укрепить все кламп-хомутом. Жидкость будет подаваться в трубочку, по которой возвращается флегма. На нее следует надеть кусок что исключит разбрызгивание до уровня верхней тарелки.
Заключение
Если вы не можете решить, что вами будет изготавливаться - бражная колонна или то можно изготовить первый из них. Он является более простым в изготовлении, а также позволит немедленно начать заниматься приготовлением крепкого напитка. В качестве альтернативного решения вы можете попытаться приобрести данный аппарат. Домашние умельцы сегодня продают их в совершенно разных комплектациях и по разной стоимости. Из имеющегося ассортимента вы подберете что-то для себя.
Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.
Схема работы колонны Характеристики трубы (царги) и насадки
Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.
Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).
Разобранная труба колонны с установленной насадкой в одной из царг Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.
Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.
Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.
Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.
В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.
Варианты спирально-призматических насадок Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.
Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.
Зависимость мощности от диаметра трубы
Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.
Объем куба для ректификационной колонны
Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.
С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.
При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.
Источник и мощность нагрева колонны
Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.
Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.
Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».
Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.
Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.
Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.
Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.
При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.
Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.
Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.
Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.
Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.
Формула для расчета скорости пара:
V = N * 750 / S (м/сек),
- N – мощность, кВт;
- 750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
- S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).
Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.
Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.
Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны
Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.
Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.
Пример холодильника Димрота для колонны Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.
Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.
«Рубашечник» Расчет прямоточного холодильника
Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.
Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.
Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.
Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.
Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.
Возможная конструкция прямоточного холодильника Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».
Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.
Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.
На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.
Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.
Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).
Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:
S = P * 100 (кв. см).
Длина внешней окружности паровой трубы:
Lокр = 3.14 * D.
Высота рубашки охлаждения:
H = S / Lокр.
Общая формула расчета:
H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).
Пример расчета прямоточника
Мощность нагрева – 2 кВт.
Возможно применение труб 12х1 и 14х1.
Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.
Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.
Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.
Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.
Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.
Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.
Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.
Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.
Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.
Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.
Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.
При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.
Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.
Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.
Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.
P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .
Все больше людей приходят к пониманию того, что магазинный алкоголь не стоит тех денег, которые за него просят: качество низкое, а цены слишком высокие. По этой причине в нашей стране появляется все больше «самогонщиков». Начинают они с примитивных самогонных аппаратов, но довольно быстро приходят к мысли о создании полноценной ректификационной колонны своими руками. Но сделать ее не так просто, как кажется на первый взгляд.
Ректификационная колонна имеет сложное устройство . Для того, чтобы она хорошо работала в будущем нужно точно рассчитать ее параметры. Только в этом случае можно будет рассчитывать на создание действительно сбалансированной системы для домашнего использования.
Прежде, чем делать ректификационную колонну для самогонного аппарата своими руками нужно тщательно рассчитать параметры каждого ее элемента, а затем приобрести все необходимые компоненты, соответствующие расчетам.
Характеристики царги и насадки
По сути, это основной элемент ректификационной колонны
. От параметров трубы будут зависеть все остальные параметры колонны.
При создании спиртовой колонны своими руками лучше всего использовать трубу из хромникелевой стали. Это так называемая пищевая нержавейка. За счет того, что этот сплав совершенно нейтрален в химическом плане он не будет давать никаких примесей в конечный продукт. Это очень важно, ведь основная задача ректификации – получение чистого продукта без примесей, а вовсе не изменение его вкусовых и ароматических свойств.
Некоторые специалисты советуют использовать для перегонки медную царгу. Этого ни в коем случае делать нельзя. Дело в том, что медь может менять химический состав алкоголя . Максимум, где можно использовать медь – дистиллятор или бражная колонна.
Царга должна иметь толщину стенок не менее 1 и не более 1,5 мм. Более толстые стенки трубы не дают никаких преимуществ при перегонке, но при этом сильно утяжеляют всю конструкцию. Это недопустимо для домашней перегонной системы.
Царгу нужно рассчитывать вместе с насадкой. В домашних условиях принято использовать насадки, у которых общая площадь контактной поверхности не превышает 4 м 2 /литр. Конечно, можно использовать насадки с большей контактной площадью, но это лишь позволит поднять разделительную способность колонны, однако, снизит общую производительность.
По своим размерам спирально-призматическая насадка должна быть меньше диаметра колонны в 12 раз.
Опытные самогонщики рекомендуют держать наготове насадки с разными характеристиками, чтобы использовать их в зависимости от ситуации. Так, для получения крепленого самогона лучше всего поставить в колонну медные кольца высотой до 10 мм. В этом случае медь будет эффективно забирать из спирта сернистые соединения.
При подборе царги следует помнить о том, что даже минимальное изменение диаметра колонны серьезно повлияет на параметры производительности.
Что касается высоты трубы , то она должна укладываться в параметры от 1 до 1,5 м. Высота будет меньше, то сивушные масла будут проникать в отбор. В то же время, при увеличении высоты трубы увеличивается время перегона, но никак не разделяющая способность системы. То есть, увеличивать высоту ректификатора не имеет смысла.
Для повышения отбора качественного спирта и недопущения переполнения царги сивухой, спирт-сырец следует заливать в куб не более 20 объемов насадки. В среднем куб заполняют на 2/3 объема. Это значит, что при диаметре царги в 50 мм нужно использовать куб объемом от 40 до 80 литров. Если диаметр трубы 40 мм, то достаточно куба объемом от 30 до 50 литров.
Расчет теплового источника
Многие люди думают
, что если самогонный аппарат можно грет на газовой или обычной электрической плите, то ее можно использовать и для нагрева ректификационной колонны. Это далеко не так. Дело в том, что ректификация сильно отличается от обычного процесса дистилляции. Если процесс получения дистиллята допускает скачки тепла, то при ректификации мощность нагрева должна правильно регулироваться. Поэтому не подойдут ни газовая, ни электрическая, ни индукционная плита.
Идеальный вариант: установка внутрь перегонного устройства тэна необходимой мощности с регулятором выходного напряжения для точной настройки.
Что касается мощности тэны, то для нагрева 50 литрового куба нужно 4 кВт энергии, для 40 литров 3 кВт, для 30 л 2 кВт.
Тэн нужно грамотно установить в кубе , чтобы его нагрев не вызывал кипение браги и спирта-сырца. Чем выше стоит тэна, тем меньшая мощность ему требуется чтобы вызывать кипение содержимого куба. При увеличении глубины погружения растет мощность, необходимая для закипания.
Расчет дефлегматора
Мощность дефлегматора во многом определяется типом ректификационной колонны. Если планируется построить колонну с жидкостным отбором, то мощность дефлегматора должна соответствовать номинальной мощности всей колонны. Чаще всего в такой конструкции применяется холодильник Димрота, у которого утилизационная мощность равно 5 Ватт на 1 см 2 площади.
При создании ректификационной колонные с забором , установленным выше дефлегматора, то мощность последнего не должна превышать 2/3 мощности колонны. В этом случае, можно отказаться от Димрота и применить «рубашечник», у которого утилизационная мощность не превышает 2 Ватт на см 2 .
Расчет прямоточного холодильника
В том случае, если прямоточник будет использовать в качестве дополнительного охлаждения, то следует выбирать самый простой и небольшой по размерам вариант. Его мощность не должна превышать 30% от мощности ректификационной колонны .
Прямоточный холодильник выглядит как прямая трубка между рубашкой царги и внутренней трубой. Длина трубки обычно не превышает 30 см.
Если один и тот же прямоточный холодильник будет использоваться не только для дистилляции, но и для ректификации, то в расчет следует брать не номинальную мощность колонны, а максимальный нагрев при дистилляции.
Минимальный диаметр трубки определяется минимальной скоростью и максимальным значением кинематической вязкости паров.
- При мощности в 1,5 кВт минимальный диаметр равен 8, а максимальный 9 мм.
- При мощности в 2 кВт минимальный диаметр трубы 9, а максимальный 12 мм.
- При мощности в 3 кВт минимальный диаметр 10,5, а максимальный 18 мм.
Итак, мы имеем на руках все необходимые расчеты с чертежом, и потому можем приступать сборке ректификационной колонны.
Нужно приготовить следующие элементы ректификационного аппарата:
- Корпус.
- Дефлегматор.
- Насадку. Она может быть тарельчатой или спиральной.
- Тепловую изоляцию.
- Термометры.
Бак для спирта-сырца можно использовать от самогонного аппарата. Также можно не делать новый змеевик. Его можно взять от того же дистиллятора. Правильно рассчитанную и собранную колонну можно будет устанавливать на любой самогонный аппарат. Главное, чтобы объем бака был больше 20 литров. Если объем будет меньшим, то ректификационная колонна работать не будет.
Как сделать царгу своими руками?
Лучше всего ее делать из нержавеющей трубы. Идеальный вариант – пищевая сталь
.
Специалисты советуют делать ее с несколькими сочленениями. В самой нижней части царги приваривается фланец, посредством которого она будет крепиться к крышке перегонного бака. Фланцевое соединение должно быть герметичным, поэтому нужно использовать прокладку. Желательно силиконовую. Пластиковые прокладки изменяют форму под воздействием температуры.
Фланец нужно приварить так, чтобы колонна стояла строго вертикально. Отклонение всего на половину градуса изменить качество продукта на выходе.
Отдельные части колонны лучше соединить клампами. Так, проще будет собирать и разбирать колонну.
Две нижние части царги – это просто трубы. В них будут установлены насадки для увеличения площади соприкосновения жидкости с паром. А вот верхняя часть довольно сложно устроена. В ней должны иметься следующие конструктивные элементы:
- Проточный холодильник.
- Отводной патрубок.
- Разъем для установки термометра.
- Воздушный клапан.
На проточный холодильник приходится половина верхней части колонны самый простой вариант – обмотать трубу медным змеевиком, но он не отличается хорошей эффективностью. Идеальный вариант – помещение внутрь трубы охладителя Димрота. В этом случае, дефлегматор будет превращать конденсат в пар до того момента, как он достигнет воздушного клапана в самой верхней точке ректификационной колонны.
Отводной патрубок следует установить ниже холодильника на пару сантиметров.
Насадка
Это одна из важнейших частей колонны. Она бывает 3-х типов: тарельчатая ситчатая и спиральная. Первый вариант намного эффективнее. Многие начинающие самогонщики изготавливают тарельчатую насадку из деталей, свободно продающихся в сети Интернет.
Ситчатую насадку сделать намного проще. Все что нужно: дрель, диски, и сверла небольшого диаметра, перегородки из нержавейки. Сверлим в перегородках отверстия разного диаметра и устанавливаем внутрь трубы.
Спиральную насадку самостоятельно не сделать, но зато ее можно легко купить в специализированном магазине.
Некоторые тематические форумы и сайты советуют использовать для создания спиральной насадки сеточки для мытья посуды, но делать этого не стоит. дело в том, что никто доподлинно не знает, из каких сплавов они изготавливаются. Это значит никто не может предсказать, что какие соединения получатся при контакте материала сетки с раскаленными парами спирта.
Теплоизоляция
При сборке колонны нужно не забыть защитить ее от тепловых потерь как минимум до нижней границы дефлегматора. В качестве утеплителя можно использовать такие материалы, как: пенополиуретан, пеноизол, фольгированные утеплители и др.
Собственно, остается только собрать все части вместе и произвести пробный запуск самодельной ректификационной колонны.
Заключение
Теперь читатель знает, как сделать колонну для домашней ректификации. Остается применить эти знания на практике и насладиться чистейшим продуктом.
Даже самая простая ректификационная колонна , несмотря на низкую скорость перегонки, позволит получить достаточно количество спирта как для употребления в чистом виде, так и для изготовления на его основе более благородных напитков.
Также не стоит забывать о том, что использование ректификационной колонны в качестве самогонного аппарата для получения самогона позволит получить на 30% больше продукта, чем из обычного дистиллятора. К тому же качество самогона будет значительно лучше.
Любители приготовления домашних спиртных напитков со временем приходят к необходимости повышения качества. Лучшим решением является получение чистого спирта и разбавление его по требуемому рецепту.
Получить чистый спирт поможет ректификационная колонна. Совсем недавно информация о домашней ректификации была недоступной, сегодня большое количество специализированных форумов и блогов подробно освещает процесс домашней ректификации и постройки соответствующего оборудования.
Ректификация — процесс очистки спирта от легких эфирных и тяжелых сивушных составляющих, избавление продукта от глюкозы, сахаров и кислот. Процесс ректификации позволяет получить чистый этиловый спирт до 96°.
Получившееся сырье применяется в технических, медицинских целях, а также для приготовления высококачественного спиртного.
Справка. Чтобы без ошибок сделать аппарат своими руками, нужно понимать физику и химию процессов ректификации.
Спирт-сырец или брага нагреваются в кубе. Пары поднимаются по царге, самые тяжелые части конденсируются в нижней части набивки и стекают в куб. Пары полегче поднимаются выше набивки, конденсируются и стекают в куб. Новая порция паров поднимается, нагревает уже стекающую флегму, из нее испаряются легкие фракции — вступает в силу основополагающий принцип тепломассообмена.
Самые легкие частицы достигают холодильника Димрота, где охлаждаются и стекают. Когда в ректификационной колонне пары «выстроились» по этажам в соответствии с плотностью, начинается отбор спирта в верхней части колонны. Начинающие ректификаторы допускают ошибку именно на этом этапе — или допускают «захлеб» — излишнее возникновение флегмы, или отбирают много продукта, тогда страдает «этажность» и получившийся спирт будет с примесями.
Сделать ректификационную колонну в домашний условиях довольно сложно. Серьезные производители подробно рассчитывают и испытывают свой товар, прилагают подробную инструкцию. Перед самодельщиком стоит выбор:
- Повторить задумку популярных производителей, скопировать уже существующий аппарат. При необходимости в проверенные схемы можно внести правки и доработки.
- Сконструировать свою схему, отличающуюся от прочих.
Из чего состоит ректификационная колонна, и ее чертеж?
Домашний мастер может изготовить царговую ректификационную колонну. Она прощает многие ошибки, и результат будет гарантирован.
Чертеж ректификационной колонны
Перегонный куб
Это емкость, куда встраиваются нагреватели, испаряется брага или спирт-сырец.
Характеристики емкости:
- Прочность. Вес ректификационной трубы будет приходиться на крышку, поэтому куб должен быть жестким.
- Химическая нейтральность к спирту. Идеальный материал — пищевая хромникелевая сталь (нержавейка).
- Удобность. Емкость нужно поднимать, перемещать, сливать из него барду (перегон). Объем емкости рассчитывается в зависимости от требуемой производительности аппарата, мощности нагревателей.
- Утепление. Теплопотери должны быть минимальны. поэтому и стенки, и дно должно быть «упаковано» в утеплитель без мостиков холода.
Царга для самогонного аппарата
Царга — это труба, которая устанавливается на куб. По сути, это и есть основной каркас ректификационной колонны. Существует тарельчатая царга, но она редко применяется в домашних условиях.
Характеристики:
- Прочность. Толщина стенки царги обычно принимается от 1 до 1.5 мм. Это создает достаточную прочность при небольшом весе.
- Химическая нейтральность.
- Утепление. Чтобы выстроить в колонне пары различных фракций «по этажам», царга должна быть хорошо утеплена. Отлично подойдет рукав из вспененного полипропилена или лотки из пенополистирола, применяемые в сантехнике.
- Разборность. Для удобства чистки и хранения царгу можно сделать разборной — из колен 30-40 см. Это позволит регулировать высоту аппарата, что влияет на скорость и качество продукции.
- Наличие смотровых стеклянных участков.
- Диаметр. Если это тонкая трубка (до 2 дюймов), набивка не нужна — все процессы происходят на стенках. Такая колонна называется пленочной. Диаметры выше требуют применения насадки — уплотнительной набивки для повышения площади тепломассообмена.
Набивка или насадка
Набивка нужна для осаждения флегмы, ее повторного испарения. Главная характеристика набивки — площадь. В качестве набивки применяют камни определенных пород, сито из нержавеющей стали, стружечные спирали из нержавейки.
В продаже есть много уже готовых решений, домашние мастера придумали различные недорогие варианты-заменители. Чаще всего для замены заводским набивкам используются металлические сеточки для мытья посуды или металлическая стружка.
От объема и плотности насадки зависит выстраивание паров по этажам. Если в колонне используется мелкая стружечная призматическая насадка, нужно сделать решетчатую опору, чтобы насадка не попадала в куб.
Охладитель Димрота
Вверху ректификационной колонны находится охладитель — трубка, свитая в спираль.
По ней циркулирует холодная вода. Он полностью охлаждает все легкие пары. Характеризуется плоскостью наклона, мощностью, длиной.
Узел отбора
Он служит для того, чтобы отобрать спирт из верхнего «этажа». Отбор осуществляется не полностью, большая часть флегмы возвращается в царгу. Соотношение забранного продукта к вернувшейся в царгу флегмы называется флегмовым числом.
Чам выше флегмовое число, тем меньше производительность аппарата, тем чище получается продукт.
Существуют три вида отбора:
- По браге. узел отбора находится выше холодильника Димрота, и улавливает прорвавшиеся пары. Они доохлаждаются в дополнительном проточном холодильнике.
- По жидкости. Охладившаяся флегма «верхних этажей», капая с холодильника, отбирается через наклонные плоскости или отстойник.
- По пару. Часть пара поднимается вверх, к Димроту, а часть устремляется к дополнительному холодильнику, где конденсируется. Обеспечивается стабильное флегмовое число, не изменяемое в течении всего времени перегонки.
Дополнительный холодильник
Несет вспомогательную функцию.
Что делает:
- доохлаждает получившийся продукт,
- осаждает случайно попавшие пары,
- охлаждает готовый продукт.
Подробнее о том, что из себя представляет ректификационная колонна, и каков принцип её работы, вы узнаете из этого видео:
Выбор конструкции
Размеры и конструкция аппарата зависит от ряда факторов:
- Требуемая производительность. при большей производительности царга с набивкой будет выше и шире — пара проходит больше. Охладитель и узел отбора также должны обеспечить достаточную эффективность. Минимальная длина царги — 1.5 метра, лучше сделать ее разборной из трех колен — 1 метр, 0.2 метра, 0.5 метра. это позволит использовать аппарат как для дистилляции, так и для ректификации.
- Возможные размеры. Часто домашние ректификационные колонны ограничены в размерах из-за высоты потолка. Сэкономить место поможет смещение холодильника димрота в верхней части аппарата, или размещение его перпендикулярно царге (молот Тора).
- Доступ к технологиям металлообработки. Аппарат из нержавеющей стали прослужит долго и не будет окислять спирт, но для соединения деталей потребуется аргоновая сварка или электроды по нержавейке. Варить нержавейку сложно. При возможности можно применять лабораторное термостойкое стекло, но оно слишком хрупкое. Отличный вариант для самодельщика — медь. Она легко паяется газовой горелкой, в продаже есть большое количество
- Объем заправляемого сырья. Чем больше применяемый куб, тем выше должна быть производительность. Испарение спирта происходит при 75 — 80 °С, снижение температуры снизит скорость процесса.
- Бюджет. При минимальном бюджете рассматривать надо простую, но эффективную конструкцию с механическими регулировками. Если бюджет не стеснен, аппарат дополняется точными игольчатыми кранами, дополнительными узлами и автоматикой управления.
Для домашнего дистиллирования наиболее простой будет колонна с кубом до 50 литров со встроенными ТЭНами мощностью 3 Квт. Диаметр колонны 32 мм, узел отбора по жидкости по мотивам конструкции Алекса Бокакобы, холодильник Димрота, вставленный выше узла отбора.
Дополнительный охладитель не нужен, вместо него отлично служит пластиковая трубка длиной 1.5 метра, охлаждаемая воздухом. В качестве насадки можно использовать насадку Панченко, СПН или металлические нержавеющие мочалки для посуды. Все соединения производятся на недорогие сантехнические резьбовые соединения.
Оптимальные расчеты
Расчет колонны начинается с определения следующих параметров:
- Возможная высота. Практика показывает, что для домашнего аппарата оптимальной будет высота в 1.5 — 2 метра. Если в роли нагревателя используется газовая плита, высота царги будет 1.2 — 1.5 метра. Диаметр зависит от высоты, среднее соотношение — 1/50. К примеру, царга 1.5 метра должна быть не больше 32 мм. (округляем до стандартных труб).
- Мощность ТЭНа или нагревателя. Царга 1.5 метра будет иметь производительность примерно 300 мл/час, что соответствует 300 ватт мощности ТЭНа. Мощность нагревателя должна быть достаточной для нагрева до 70 °С объема браги в течении 1 часа, а также иметь возможность оптимального регулирования.
- Объем куба. Это утепленная емкость с удобным размером, транспортабельная. Для экономии высоты помещения диаметр и высота должны быть примерно одинаковыми. От объема куба зависит количество нагретых паров. Для домашнего использования удобны кеги из-под пива 25, 30, 50 литров. Алюминиевые бидоны или бачки лучше не использовать — алюминий быстро корродирует.
- Мощность охладителей. Охладитель должен полностью справляться с конденсированием паров при минимальном протоке воды. Точной формулы расчета мощности охладителя не существует, количество витков и длина подбирается опытным путем. Для нашей конструкции вполне достаточно 30 сантиметров плотно навитой спирали из трубки 6 мм. Лучше изготовить холодильник с запасом мощности и регулировать скоростью подачи холодной воды.
Как сделать из фитинговой сантехники в домашних условиях?
Действия следующие:
- Закупаем материалы — 2 метра трубы 32 мм из меди; олово для пайки; 15 см медной трубки диаметром 8 мм, 2 метра трубки 6 мм; игольчатый кран, пластиковый шланг диаметром 8 мм. Приобретаем готовую насадку или заменитель — керамический гравий, металлическая мочалка. Наиболее простые соединители — клампы или латунная резьба.
- Делаем царгу. Делим трубу на отрезки 1 метр, 0.3 метра, 0.5 метра. Отрезок 10 сантиметров припаиваем к крышке куба, вставляем сеточку для задержки насадки. На каждый стык припаиваем кламповое соединение или сантехническую резьбу из меди или латуни.
- Собираем узел отбора по мотивам Алекса Бокакоба. На трубке длиной 0.3 метра ближе к нижнему краю делаем два угловых пропила под 30 — 40 градусов. В пропилы вставляем пластинки из меди, обрезаем и запаиваем. Сверлим отверстие для трубки отбора жидкости, отверстие должно находиться внизу «кармашка» нижней пластинки. На трубку отбора припаиваем резьбу для игольчатого крана, который будет регулировать отбор. Сбоку и чуть выше отверстия отбора вставляем трубку «прямотока». Он нужен, чтобы контролировать флегмовое число. Прямоток проводит флегму из «кармашка» отбора ниже, флегма капает в центр насадки. Средняя часть прямотока выполнена из прозрачной пластиковой трубки.
- Собираем охладитель , для чего плотно навиваем медную трубку, набитую песком на штырь диаметром 12 мм. Штырь извлекается, песок вытряхивается и выдувается. Получается спираль, один конец которой нужно продеть внутрь. Начало и конец трубки продевается в латунный «стаканчик» с резьбой и запаиваются — это пробка. Получившийся холодильник вставляется выше узла отбора, капающая флегма собирается наклонными плоскостями.
- Перед применением засыпаем насадку в царгу. Насадка не должна плотно закупоривать трубу, пар должен свободно проходить через нее.
- При желании можно сделать проточный доохладитель. Он состоит из двух трубок, диаметром 10 и 12 мм. Длина тонкой трубки на 3 см. короче, чем толстой. Трубки вставляются одна в другую и торцы запаиваются. К толстой трубке припаиваются вход и выход холодной воды.
Колонна собрана и готова к использованию. Перед применением детали лучше промыть слабым раствором уксусной кислоты при помощи ершика.
Посмотрите видео, в котором показано, как собрать ректификационную колонну своими руками:
Режимы работы
Режимы следующие:
- Нагрев браги до 72 -75 °С. Охладитель Димрота работает с минимальной мощностью.
- Прогрев колонны и выстраивание «этажей» конденсации флегмы. На протяжении всей колонны идет активный барботаж и паромассообмен. Важно не допустить перенасыщения колонны, иначе будет «захлеб» — флегма закупорит весь диаметр царги. Подбираем мощность нагревателей так, чтобы возле узла отбора температура была 71 — 75 °С.
- Начало отбора. При отборе по жидкости неизбежно нарушается стройная пирамида в царге, поэтому флегмовое число нужно будет корректировать. Плотность пара постепенно падает, инстенсивность отбора также. Первая отобранная жидкость — «головы» — содержат летучие эфирные составляющие. Объем голов доходит до 20 % от планируемого содержания спирта.
- Отбор основного товарного спирта идет до появления запаха сивушных масел.
- При желании вытянуть из сырья все возможное , вытягиваем «хвосты» — последнюю часть спиртсодержащих паров. В них большое количество сивушных масел, хвосты смешиваются в «головами» и применяются при дальнейших ректификациях.
- Завершение ректификации — выключение нагревателя, остывание труб.
Весь цикл в в зависимости от желаемого качества продукции может продолжаться сравнительно долго — от 8 часов до 2 суток.
Средняя производительность собранной нами колонны — 250-300 мл. 96° спирта в час.
Нужно ли проектировать оборудование?
Процесс расчета, сборки и испытаний самодельного оборудования приносит огромное удовольствие. Результат после правок и доработок будет гарантирован. Однако первые трудности или неудачи способны остудить пыл начинающих ректификаторов.
В итоге самостоятельного конструирования на результат влияют даже незначительные нюансы — плотность набивки, угол наклона, диаметр трубок Димрота… В случае, если нужен быстрый и гарантированный результат — лучше приобрести готовый аппарат от производителя. При покупке важно знать устройство, продуктивность и назначение аппарата, чтобы не купить подделку или неэффективный прибор.
