Применении методов дистилляции и ректификации в самогоноварении — в чем разница методов

Приготовить алкогольный напиток в домашних условиях просто, но потребует от вас особых знаний. Прежде чем приступить к перегонке, начинающему самогоновару, необходимо понять механизм работы и устройство и аппаратов, которые при этом используются. Начнем с простого и изучим основы процессов дистилляции и ректификации, разберем их отличия.

Дистилляция – что это?

Что такое дистилляция многие помнят из школьных уроков по физике. Дистилляция это процесс, при котором происходит испарение жидкости. Впоследствии она охлаждается, а пары конденсируются. В самогоноварении принцип дистилляции аналогичный: из перебродившей смеси испаряются пары, а затем конденсируются и превращаются в самогон. Продукт, получаемый на выходе, по-другому еще называют дистиллятом, самогоном, сэмом и т.д.

При этом наивысшая точка кипения воды 100 ⁰С, а этилового спирта 78 ⁰С. В таких температурных условиях испарение спирта происходит намного быстрее, чем воды. После, спирт охлаждаясь, образует конденсат.

Дистиллят предполагает многократную перегонку. Процесс это трудоемкий, но в результате самогон можно перегонять несколько раз, пока не будет достигнуто необходимое содержание спирта в конечном продукте.

Дистилляция спирта бывает простой и фракционной. Первая подразумевает перегонку, при которой смесь не делят на части. Количество примесей в готовом продукте после простой дистилляции превышает норму, крепость составляет 25-30 %. Фракционная, или дробная дистилляция, предполагает разделение по составу фракций, при котором к употреблению допускается середина. Крепость спирта после фракционной дистилляции достигает 50-70 %.

Крепкий самогон получается в первых ста дистиллированных граммах, поэтому эту часть еще называют «головой». В этой порции присутствуют и вредные компоненты. По этой причине ее сливают.

По истечении времени содержание спирта в кубе аппарата снижается. Индикатором, который позволяет это определить, является температура конденсата, увеличивающаяся на выходе. После этого продолжать перегонку не имеет смысла.

Часть дистиллята, которая выходит в конце процесса дистилляции, так называемые «хвосты» — хвостовая часть продукта, не подходит для употребления. Так как в ней присутствуют вредные компоненты, такие как сивушные спирты, метанол. Характеризуются они неприятным запахом. Определить остаточную часть, не подходящую для питья, можно при помощи спиртометра, при падении крепости продукта на выходе ниже 40 градусов. Остатки обычно используют для вторичной дистилляции.

Помимо всего выделяют паровую, двойную и вакуумную дистилляцию. Паровая дистилляция проводится при помощи парогенератора путем многоступенчатой дистилляции. В результате такой перегонки получается продукт отличного качества. Вакуумная не относится к самогоноварению, при помощи такой дистилляции перегоняют нефть. Двойная дистилляция. Напиток, полученный при простой дистилляции, перегоняется по второму разу, то есть подвергается двойной очистке. Таким способом получают более чистый продукт с высоким содержанием спирта, но примеси в нем остаются.

Ректификация — что это?

Ректификация – сложный процесс разделения однородной жидкости на беспримесные компоненты. Достигается это благодаря тому, что получаемые компоненты имеют разницу в температурах кипения. Применяется ректификационный метод достаточно широко, как в химической, так и в смежных с ней отраслях промышленности, к примеру, для получения ректификационного спирта, выделения углеводорода и др.

Начальный этап схож с дистилляцией. Жидкость нагревают, она испаряется. Впоследствии пар попадает в ректификационный колонный аппарат (о нем расскажем чуть ниже). В ней между образованным паром и появившимися каплями происходит обмен массой и теплом. Таким образом, получается, что исходная смесь (брага) распадается на компоненты за счет многократного испарения и конденсации.

Ректификация – метод высокой очистки разного типа жидкости (двухкомпонентной или поликомпонентной). Функцию дистиллятора выполняет ректификационный прибор, через который перегоняется смесь.

Вопросы ректификации волную многих самогонщиков, в основном потому, что благодаря ректификатору существует возможность получить чистый спирт, а не просто самогон, в стационарных условиях, то есть дома. Ректифицировать рекомендуют именно самогон, а не брагу. Спирт-сырец после первичной очистки уже не имеет тех вредных компонентов, которые имеются в браге. К тому же в ней содержится пена, что делает проблемным ее прогонку через ректификатор.

Отличия дистилляции и ректификации

Приведем различия между выше рассмотренными методами перегонки:

1. Чистота. Первое и основное отличие, о котором мы уже упоминали в начале статьи, заключается в чистоте получаемого продукта. Дистиллятор позволяет получить обычный самогон (кальвадос, коньяк, виски и др.), в то время как через ректификатор выходит чистый спирт без различных примесей.
2. Показатели вкусовых и иных качеств продукции. При дистилляции сохраняются вкусовые качества сырья, из которого гонится продукция, а при ректификации получается чистейший спирт, как правило не имеющий посторонних запахов и вкуса из исходного сырья.
3. Крепость напитка. В среднем первый метод позволяет получить 40-65 % крепости, второй до 97.
4. Качество фильтрации. При дистилляции все компоненты перемешиваются, фракции выделить практически невозможно. Ректификационный способ очистки позволяет получить очищенные вещества.
5. Способность удалять вредные вещества. Не выше средней при дистилляции, поэтому для повышения качества итоговой смеси требуется перегнать как минимум два раза с разделением их на фракции хотя бы один раз. Ректификация отсекает все вредные компоненты.
6. Потеря спирта. Первый способ перегонки предполагает потери до 80 % от общего количества, второй около 1-3 % потерь.
7. Применение методов в домашних условиях. Дистилляция применяется в быту каждым вторым самогонщиком, поскольку можно использовать самый простой аппарат, который не занимает много места. Ректификация спирта проходит с применением специального оборудования с большей площадью эксплуатации.
8. Безопасность процесса. Дистилляция считается безопаснее по сравнению с ректификационным методом перегонки.

Дистилляция и ректификация как методы перегонки самогона в домашних условиях являются пожароопасными, горючими и взрывоопасными. Работа с любым из них должна предполагать строгое соблюдение техники безопасности.

Типы самогонных аппаратов

Устройства для производства самогона базируются на принципах дистилляции и ректификации. Существует несколько типов, среди которых:

• стандартный дистиллятор;
• непроточный;
• оборудование с прикубником;
• из меди (аламбик);
• с электрическим элементом для нагрева (ТЭН);
• из нержавеющей стали;
• царга;
• мини устройства;
• профессиональные;
• для виски и т.д.

Рассмотрим современный и востребованный аппарат, с которым получают чистый продукт — ректификационную колонну.

Работа ректификационной колонны

Ректификационная колонна – это специальное сооружение, которое способно очищать брагу и превращать ее в спирт. При помощи ректификационного прибора многокомпонентную жидкость разбивают на партии по температуре кипения. Основную часть колонны составляет цилиндр.

Главные составные части аппарата оборудованного ректификационной колонной:

• перегонный куб;
• основной цилиндр;
• мочалки;
• отвод теплой воды на слив;
• трубки для соединения с атмосферой;
• пробка;
• корпус дефлегматора;
• холодильник;
• подвод холодной воды от холодильника;
• трубка между дефлегматором и холодильником для циркуляции;
• отвод холодной воды от холодильника;
• подвод холодной воды к холодильнику и т.д.

Краткий обзор работы ректификатора. Схема ректификационной колонны представлена выше. В цилиндре происходит противостояние между двумя течениями – пар поднимается к верху, а флегма спускается вниз. Между фазами осуществляется массовый и тепловой обмен. При этом пар насыщается низкокипящими частицами, а капли (флегма, орошение) высококипящими.

Происходит это так:

1. В кубе нагревают смесь, которая предназначена для перегонки. Со временем она испаряется, а образующийся пар проходит через ректификатор.
2. При прохождении через колонну часть пара уходит в холодильник, там превращается в капли и стекает в приемную тару.
3. Другая отводится в дефлегматор. Конструкция дефлегматора, или охладителя, напоминает холодильник.
4. В охладителе накапливается вторая часть пара. Оттуда каплями стекает в ректификационную колонну и двигается по ней от верха к низу.
5. Этот процесс повторяется многократно

Расход воды для охладителя регулируется, что позволяет изменять количество флегмы, которая движется обратно в колонну.

Контактные устройства ректификатора (тарелки и насадки)

В ректификационном колонном приборе важное место отводится контактным устройствам. Именно они отвечают за равновесие и работоспособность всей системы. Наличие контактных устройств обеспечивает эффективную ректификацию в плане очистки спирта, потому что возрастает поверхность взаимодействия и соприкосновения фаз, отвечающих за теплообмен. Конечно, если все остальные условия будут оптимальными.

Основными контактными устройствами являются тарелки и насадки. Охарактеризуем их:

1. Тарелки. Тарелочное оборудование устанавливает равновесие между паром и жидкостью. Получить качественный спирт можно с использованием двадцати пяти или тридцати теоретических тарелок, то есть, если рассуждать с точки зрения теории. На практике таких тарелок (физических) требуется около пятидесяти или шестидесяти штук. Поясним. Сквозь слой жидкости в тарелке проходит пар в виде большого количества пузырьков, которые создают широкий контакт с поверхностью. Тарелка при этом обеспечивает примерно половину таких условий, которые требуются для достижения состояния равновесия, если говорить о классической конструкции. Соответственно, на практике количество тарелок, которые действительно обеспечат нормальную работу, потребуется в два раза больше. Тарелки, как правило, применяют на промышленных установках.
2. Насадки. Данный тип контактных устройств применяется лишь в домашних приборах. Вместо насадки производители самогона используют металлические пищевые губки или скрученную проволоку из сплава меди или стали. Капли в таком аппарате стекают струей по поверхности насадки, что обеспечивает, таким образом, максимальную площадь соприкосновения с паром.

При эксплуатации в самогонных аппаратах самодельных насадок или губок возможна их порча, в то время как заводские насадки являются более прочными и долговечными.

Свойства ректификационной колонны

При выборе ректификационной колонны учитывают ее свойства, которые необходимы для правильной работы самогонного устройства. Перечислим основные:

1. Материал изготовления. Основной цилиндр, дистилляторы, контактные устройства, перегонный куб изготавливаются из нержавеющего и пищевого сплава, который при нагревании равномерно расширяется, то есть безопасно. В самодельных аппаратах в качестве перегонного куба обычно используют бидоны, кеги и т.п.

Рекомендованная длина ректификационной колонны для домашнего использования 1,2 м, диаметр 0,03 м.

2. Мощность и нагрев. Перегонка это когда мощность нагрева должна регулироваться точно и быстро. Именно поэтому лучше всего, если в колоннах будут установлены ТЭНы, которые монтируются в нижнюю часть перегонного куба. Быстро переключать температуру с одного режима на другой мешает неправильный подвод тепла. Здесь многие делают ошибку и заводят тепло напрямую от газовой плиты, что является неверным.
3. Подконтрольность. В период эксплуатации ректификационной колонны важно соблюдать инструкции производителя. Сам процесс достаточно просто контролировать при помощи термометра и спиртометра. Первый помогает точно определить степень нагрева, второй крепость спирта.
4. Продуктивность. Эффективная работа аппарата зависит от того, с какой скоростью пар и капли будут двигаться туда обратно. На это влияет мощность нагрева. Производительность домашнего прибора в среднем должна перегонять один литр смеси в час, что примерно равняется одному кВт. Зависит от скорости движения потоков, которые влияют на мощность нагрева. От высокой мощности колонна поломается. Производительность домашних устройств составляет примерно один литр за шестьдесят минут, мощность один кВт.
5. Давление. Оптимальное – от 720 до 780 мм ртутного столба, что близко к атмосферному. При низком давлении колонна может «захлебнуться», то есть перестать работать, при высоком работа устройства будет неэффективной, поскольку смесь не будет расщепляться на фракции.

Принцип работы ректификационной колонны

Крепость смеси, которая подается в куб, около 35-45 %. Достичь таких показателей можно при помощи процесса дистилляции бражной смеси, в результате которого получают спирт-сырец. Именно его используют в дальнейшем. Получается, что бытовая ректификационная колонна не способна полностью заменить самогонный аппарат, так называемый дистиллятор, и применяется с той целью, чтобы дополнительно очистить спирт-сырец и получить на выходе более чистый продукт.

Большинство современных устройств с ректификационными колоннами перенастраивается на режим дистилляции. Важно лишь правильно это выполнить, в противном случае аппарат может взорваться (при перекрытии обоих каналов, соединяющих аппарат с атмосферой).

Принцип функционирования колонны для ректификации спирта следующий. Куб наполняют брагой, но не более двух третьих объема. Узел дистиллята закрывают, а охладитель запускают.

Перед тем как включить установку проверяют на герметичность сборки и всех соединений.

Далее процедура простая. Бражная смесь под действием высоких температур начинает испаряться, поднимается вверх и попадает в дефлегмационный отсек. В последнем испарения оседают каплями и стекают по стенкам цилиндра в нижний отсек. При стекании капли контактируют с паром. Затем флегма снова испаряется, поднимается и превращается в капли. Происходит некая автоматизация.

Впоследствии наступает состояние равновесия. После этого начинают отбор. Указанно осуществимо при стабилизации температуры, которая не должна меняться минут десять. Отбор начинается с головной фракции, в которой присутствуют различные примеси (ацетон, эфиры, метанол и др.). Даже если пользоваться ректификационной колонной, все равно придется разделять итоговую жидкость на фракции, но в колонне они сильно не смешиваются между собой. Хвостовые фракции не содержат спирта. При ректификации их собирают, чтобы в ректификованный спирт добавить немного тех качеств, которые изначально задумывались для самогона.

Захлебывание ректификационной колонны

В период эксплуатации ректификатор не редко ломается и затормаживает весь процесс перегонки. Неполадки возникают зачастую при «захлебывании» колонны. Поясним, что это значит. При перегонке в колонне скорость испарений достигает максимальных значений, после чего капли сначала начинают замедляться, а потом и вовсе останавливаются. В результате в верхней половине цилиндра скапливается жидкость и затормаживает весь процесс обмена теплом и массой, что и приводит к так называемому захлебыванию. Внутри конструкции при таком явлении случается разница в давлении. Понять, что колонна «захлебывается» можно по странному шуму, доносящемуся изнутри, сопровождающемуся громким бульканьем.

Источником поломки являются:

1. Мощность нагрева. При потере контроля за процессом гонения самогона иногда происходит чрезмерное увеличение мощности. Такие неполадки встречаются чаще остальных.
2. Засор. В нижней части колонны нередко скапливается различный мусор, что приводит к закупорке проходов, вследствие чего останавливаются иные процессы.
3. Напряжение. Рекомендуемое напряжение, при котором должны протекать процессы гонения, составляет 220 В. При превышении нормы, аппарат не справится с работой и может снова «захлебнуться».
4. Сборка. Неправильная сборка колонны незамедлительно приводит к поломке. Именно по этой причине перед включением важно проверить герметичность устройства и всех связующих элементов. К тому же, установка ректификации тоже требует определенных умений.
5. Неисправность. Покупать оборудование стоит в проверенных местах либо в тех магазинах, которые вызывают наибольшее доверие. Оборудование может быть неисправным изначально.

Дистилляция и ректификация – взаимосвязанные процессы. Без первого невозможно второе. Дистиллятором получают самогон, а ректификатором чистый продукт без примесей и вредных компонентов. Знание процессов позволит перегонять без ошибок и получать разнообразные напитки.