Постараюсь как можно проще рассказать про то, каким образом происходит укрепление сырца. Хочу начать с самых простых аппаратов и самых давно используемых – аламбики. Если на него посмотреть внимательно, то он состоит из 3-х основных элементов: куб, змеевик и лукообразное расширение на кубе, оно нас и интересует. Эту «луковицу» называют «шлем», он выполняет 2 функции: защита от брызг(сухопарник) и укрепление(воздушный дефлегматор). Именно вторую функцию я и хочу рассмотреть, что делает воздушный дефлегматор? Он, благодаря высокой теплопроводности меди, конденсирует на своей поверхности восходящий пар и флегма течет по стенкам в куб. Тут реализуются следующие механизмы укрепления: чисто физически, жидкости с высокой температурой кипения(хвосты) конденсируются в первую очередь и физико-химически – идет взаимодействие пара и флегмы на поверхности «шлема». Благодаря таким свойствам мы получаем укрепление дистиллята.
Теперь перенесемся в наше время. Есть множество конструкций дистилляторов с укреплением. Но все они имеют одну общую особенность – требуют возврата флегмы или имеют возможность конденсировать на своей поверхности пар, а возможно оба варианта сразу. Примером совмещения 2-х этих особенностей являются «пленочные колонны». Благодаря наличию водяной кондесации паров идет удаление хвостов, из-за большого расстояния по которому флегма течет в куб идут физико-химические реакции. Таким образом, можно получить неплохое укрепление, но пленочные колонны имеют низкую эффективность и разделяющую способность, что ограничит крепость итогового продукта или сильно снизит производительность.
Далее рассмотрим насадочные колонны, которые требуют исключения конденсации пара на их поверхности. Сверху насадочной колонны стоит дефлегматор, который конденсирует пар, превращая его в жидкость «флегму». Дефлегматор – устройство, позволяющее винокуру управлять потоками флегмы, распределяя ее между отбором и колонной. В самом начале работы насадочной колонны отбор полностью перекрывают. Флегма стекает из дефлегматора по колонне вниз, а пар – вверх. На поверхности контактных элементов(тарелки или насадка) происходит тепло-массообмен. Далее для простоты буду рассматривать самый простой вариант – разделение спирта и воды. Пар греет флегму, а флегма конденсирует пар. Из-за различия температуры кипения полученная флегма сконденсирует водяной пар, который нагреет спирт в флегме до испарения. Путем ряда таких итераций, можно получить наверху чистый спирт, а внизу воду. Условно фракции распределяются в колонне по температуре кипения. Чем выше температура кипения, тем ниже будет фракция в колонне. На спиртовом производстве, где используются большие колонны, обычно стоят огромные тарелки и с каждой тарелки отбирают конкретную фракцию, в непрерывном режиме, т.е. на нужной тарелке стоит кран с надписью «спирт» из которого и отбирают искомый продукт.
В домашнем винокурении наиболее часто используют колонны периодического действия. Отбор фракций происходит «по очереди», как при любом другом втором перегоне. Так как все фракции распределяются по температуре кипения, то сначала идут легкокипящие фракции(головы), когда «головы» кончаются начинает идти спирт, ближе к окончанию спирта в кубе может начинают прорываться хвосты, чтобы предотвратить этот процесс необходимо повышать «флегмовое число», чтобы повысить разделяющую способность колонны.
Типы и отличия насадки.
Насадка может быть выполнена в виде тарелок или насадки. В домашнем винокурении наиболее часто используют спирально-призматическую насадку(СПН). Данная насадка имеет высокую удерживающую способность и соответственно высокую разделяющую способность. Благодаря использованию данного типа насадки можно получать качественный спирт при относительно небольшой высоте колонны. Но СПН имеет ограничение по максимальному диаметру колонны, т.к. на большом диаметре флегма «прокладывает» отдельный путь через насадку и меньше взаимодействует с паром. Чтобы избежать данного явления в промышленности, на больших диаметрах колонн используют «концентраторы флегмы». Но СПН имеет высокую стоимость, и некоторые нерадивые производители используют регулярную насадку Панченкова (РПН), которая сильно дешевле, но и так же имеет значительно более низкую разделяющую способность. Поэтому часто покупатели данных колонн вынуждены проводить несколько ректификаций на данных колоннах для получения качественного спирта. Наконец тарелки наиболее часто используются в промышленности, где высота не имеет большого значения, тарельчатые ректификационные колонны более дешевы на больших объемах и более простые в обслуживании. Но в домашнем винокурении для получения спирта например на скорости 1 литр в час требуется высота тарельчатой колонны порядка 3 метров.
Итог и тонкости выбора ректификационной колонны
Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы:
- ректификационная колонна должна быть утеплена
- ректификационная колонна быть заполнена Спирально-призматической насадкой
- нужен дефлегматор с регулировкой отбора
- нужна правильно подобранная высота колонны
- нужны методы контроля температуры фракций в колонне ( способ подключения термометра)