Настройка колонны с дефлегматором

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»

Особенности БКНД:

• Более чем двукратная экономия воды и электроэнергии по сравнению с кубовой перегонкой;
• Функциональные узлы колонны, включая контактные устройства, легко разбираются и собираются с целью удобства механической чистки;
• Отсутствие запаха при перегонке;
• Возможность слива барды непосредственно в канализацию;
• Управление спиртосодержанием дистиллята и отсечением хвостовых фракций в широком диапазоне;
• Высокое качество получаемого дистиллята (сохранение естественных ароматов, присущих исходному виноматериалу);
• Модульность, позволяющая использовать элементы ЛУММАРК (выигрывают покупатели, ранее купившие наше оборудование);
• Возможность применения любого источника пара (электрические парогенераторы или промышленный пар).

Плюсы и минусы процесса перегонки в бражной колонне

Плюсы

1. Простота процесса перегонки: аппарат будет работать до тех пор, пока не закончится в кубе бродильный раствор и не исчезнет вода в парогенераторе.
2. Хорошее качество конечного продукта. Короткое время перегонки не позволяет дрожжевым мембранам «взорваться» и привнести в спирт сивушный запах.
3. Дефлегматор позволяет почти полностью удалить тяжелые хвостовые фракции, отправляя сивушные масла в бак для новой перегонки.
4. 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.
5. 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.
6. 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

1. Аппарат может работать только с жидкими брагами из сахара, мучных растворов и —фруктовой браги—. Солодовые виды браг необходимо пропускать через фильтр.
2. Частые поломки трубчатого электронагревателя. Из-за больших объемов браги возникает опасность его оголения. Это требует постоянного отслеживания уровня раствора в баке.
3. 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.

Холодильники и дефлегматоры

Ассортимент холодильников «CoolSteeel» значительно расширился.

Для колонн в 1,5” предлагаются холодильники длиной 35 см с 5 перегородками и 4 трубками с внешним диаметром 12 мм мощностью до 2,5-3 кВт, и с 7 трубками внешним диаметром 8 мм и мощностью до 3–3,5 кВт. Им соответствуют дефлегматоры длиной 20 см. У дефлегматора с 4 трубками по 12 мм и 3-мя перегородками скорость пара на рабочих мощностях колонны позволяет говорить о стабильности и легкой регулируемости.

Дефлегматор с 7 трубками по 8 мм на рабочих мощностях имеет скорость пара намного выше граничных 3 м/с. При использовании СПН работать с ним возможно, с РПН – однозначно проблематично.

Естественно, всё оценивается для номинальных режимов, соответствующих максимальной (предзахлебной) мощности. Качество засыпки СПН может снизить предзахлебную мощность на 10%, что касается РПН, то здесь плотность скручивания пыжей влияет еще сильнее. Плюс степень утепления колонны и т. д. Снижение мощности приводит к уменьшению количества пара и, соответственно, его скорости в трубках дефлегматора.

Для колонн в 2” предлагаются холодильники длиной 35 см с 5 перегородками и 50 см с 7 перегородками имеют по 7 паровых трубок с внешним диаметром в 12 мм способны утилизировать до 4,5 и 6 кВт соответственно. Дефлегматоры длиной в 20 и 25 см и 3 перегородками обеспечивают стабильную работу колонн благодаря 7 паровым трубкам с внутренним диаметром в 10 мм.

Также предлагаются и прежние дефлегматоры длиной 15 и 20 см с 3 перегородками и 7 паровыми трубками по 8 мм внутреннего диаметра, но скорость пара при рабочих режимах у них слишком высока для нормальной работы в режиме ректификации.

Из новинок особо интересны конденсаторы на основе холодильников Димрота, изготовленные из 6 мм нержавеющей трубки длиной в 4 метра.

Это мощный холодильник высотой 35 см, избавленный от вероятности завоздушивания и обеспечивающий высокую точность управления колонной. Крепление к царге с помощью клампового соединения делает его универсальным и легким в обслуживании. Холодильник способен утилизировать до 3,5-4 кВт полезной мощности.

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;

Перегонные кубы

Предлагаются емкостью 20, 25 ,37 и 50 литров на базе кастрюль «Luxstahl». МЗБО дает покупателю выбор между более дешевыми кубами, изготовленными из AISI 201, и дорогим вариантом из AISI 304. Это хорошо.

Крышки кубов остались прежними, оснащенными штуцером под электронный термометр и предохранительным клапаном от скороварки, увы, со слишком высоким порогом срабатывания.

Прокладки силиконовые П-образные, хомуты – регулируемые, из нержавеющей стали. Для 20 литровых кубов крышки стандартные тонкие с крестообразным усилением клампа для уверенного крепления легких колонн. Для кубов большей емкости – крышки усилены толщиной 3 мм.

В кубах предусмотрены штуцера с резьбой под кран для слива барды и начиная с 37 литрового куба возможна установка клампа под ТЭН.

Из новинок появились модели кубов емкостью 25, 37 и 50 литров с зиговкой под установку фальш-дна и разметкой объема залитой жидкости.

Само фальшдно всё равно почему-то предлагается на четырех 8 сантиметровых ножках, видимо, для унификации.

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.

Самогонный аппарат «CoolSteel 400 Магнум»

Представляет собой полуторадюймовую бражную колонну как с отбором по пару после дефлегматора, так и с возможностью полноценного отбора по жидкости. Для этого она полностью укомплектована.

Кожухотрубные 20 см дефлегматор и 35 см холодильник с перегородками и 4-мя паровыми трубками по 12 мм позволяют уверено и стабильно вести процессы на рабочих мощностях колонны. При перегонке браги холодильник может утилизировать до 2,5-3 кВт и обеспечить производительность до 6 л/час, что для домашних условий вполне приемлемо. Носик для отвода дистиллята выполнен конструктивно грамотно и позволяет уверенно работать с аппаратом в режиме потстилл.

Угловой узел отбора по жидкости позволяет отбирать не только «головы», но и «тело». Его наличие дает возможность полноценной автоматизации всего процесса. В базовом варианте БК идет с игольчатым регулировочным краном отбора и доохладителем. Все подключения воды надежны – на стандартной сантехнической резьбе ½ дюйма.

Дефлегматор в этом наборе не лишний, он позволяет без проблем работать с арома-корзиной.

Для работы в режиме ректификации нужна дополнительная царга и насадка СПН, еще утеплить колонну и перегонный куб. Остального достаточно, чтобы начать осваивать процесс и получить достойный результат.

«CoolSteel 400 Магнум» — это полноценная бражная колонна, полностью укомплектованная как для работы с паровым, так и с жидкостным отбором.

Безусловно, для фанатов спирта аппарат не настолько совершенен, чтобы заменить собой РК. Но для винокура-любителя, имеющего дело с самым разнообразным сырьем и целевым продуктом, колонна такой конструкции может быть полезной.

Принцип работы колонны

Ключевое слово в названии колонны — непрерывная. Это подразумевает работоспособность установки в любой момент, при наличии определенного объема сырья. Вот здесь и кроется подвох — всегда ли у вас в запасе 100-200 или более литров готовой браги, пригодной для перегонки? В противном случае, использовать непрерывную колонну не имеет никакого практического смысла.

Ее действие базируется на подаче жидкой браги в трубу колонны, где она взаимодействует в режиме противотока с водяным паром, нагретым до 100 С. В результате теплообмена спирт испаряется, а все высококипящие фракции стекают в приемник и сливаются в канализацию.

Как правильно работать на бражной колонне

Новички часто жалуются, что несмотря на все старания, у них на бражной колонне получается чистый спирт, а не вкусный напиток. Универсальной технологии не существует, так как многие нюансы перегонки зависят от конструкции аппарата, однако соблюдая основные правила, можно сделать на БК ароматный и хорошо очищенный дистиллят.

1. БК и РК – аппараты, реализующие технологии тепломассобмена, поэтому требования к подготовке оборудования к эксплуатации для них практически одинаковы. Для того чтобы уверенно управлять флегмовым числом в процессе работы, нужны: стабильный регулируемый нагрев и охлаждение, а также хорошая теплоизоляция куба и колонны.

2. Рассчитать плановую скорость отбора «тела». Исходим из того, что флегмовое число не должно превышать 2. Например, если рабочая мощность нагрева для 50 мм колонны составляет 1700 Вт, то из куба испаряется примерно 4,93 х 1,7 = 8,3 литра жидкости в час. Треть мы должны отобрать, а две трети вернуть флегмой обратно в колонну и куб. Значит, плановая скорость отбора 2,8 литра в час, а флегмовое число – (8,3 -2,8) / 2,8 = 2. Большей точности не требуется.

3. Длительный и унылый отбор «голов», принятый при ректификации, удаляет не только альдегиды, но и отвечающие за аромат напитка эфиры. Поэтому «головы» нужно отбирать не более 2-3% от АС (абсолютного спирта) в навалке. Скорость должна быть примерно 25-300 мл/час (около 10% от скорости отбора «тела»).

4. Стартовую скорость отбора «тела» устанавливаем равной плановой (в нашем примере 2,8 л/час). А после начала отбора корректируем ее так, чтобы крепость выхода составляла 90-91% при крепости навалки 40%.

Больше скорость не меняем! К концу отбора «тела» скорость и так упадет, а крепость в струе снизится до 87-88% (при остаточной крепости спирта-сырца в кубе 5%). Скорость по сравнению с ректификацией огромна, но именно это и позволяет пропустить средние эфиры и умеренную порцию высших спиртов в приемную емкость. Закончить отбор «тела» нужно при кубовой температуре не выше 95 °C.

5. Если перегоняем зерновое сырье, то «хвосты» отбираем дробно (2-3 порции по 100-150 мл) на скорости в два-три раза меньшей стартовой при отборе «тела». «Хвосты» пойдут на следующий день для купажирования или на дальнейшую переработку на РК.

Если же цель – дистиллят для употребления без длительной выдержки, то можно поэкспериментировать с регулировкой флегмового числа, помня, что чем выше флегмовое число, тем больше степень очистки и приближения к спирту.

Для перегонки сахарного сырья годится только максимальная очистка от всех примесей и технология перегонки, принятая на РК. Если объем навалки не превышает 15-20 объемов насадки в колонне, эта насадка СПН соответствующего диаметру колонны размера, а сама колонна высотой не менее 1 метра, есть шансы получить на БК из сахарного спирта-сырца вполне пристойный спирт.

P.S. Спасибо за подготовку материала для статьи пользователю ИгорьГор с нашего форума.

Как сделать самому своими руками

Следует отметить, что при самостоятельном изготовлении колонны, львиная доля расходов приходится на покупку оборудования. Вам необходимо будет купить:

• две емкости, для браги и воды (испарителя);
• насос для подачи браги (фонтанный или перистальтический);
• трубу для колонны (нержавейка или медь Ø 50-100 мм), высотой 1, 5-2 м;
• ЛАТР или иной регулятор напряжения;
• два термометра;
• силиконовые шланги;
• холодильник проточный в сборе, или материалы для его изготовления.

Кроме того, необходимы инструменты для изготовления колонны, монтажа штуцеров и клампов. По трудоемкости колонна непрерывного действия находится в числе лидеров.

Кого-то может смутить высота колонны — до 2-х метров. Но следует помнить, что даже при наличии 8-10 сеточных перегородок-фильтров внутри, при меньшей длине теплообмен будет идти очень вяло и большая часть спирта, растворенного в браге, уйдет в отходы. Повторной переработка флегмы возможна, если вы собираете ее в отдельную емкость. Но в таком случае отпадает необходимость в самой бражной колонне — лучше перегнать на обычном дистилляторе.

Для колонны потребуется медная или нержавеющая труба, диаметр которой указан выше. В нижней части монтируется кламповое или резьбовое соединение для крепления на баке испарителя (парогенераторе). Верхняя часть изобилует резьбовыми или кламповыми отводами для:

1. подачи браги;
2. отбора паров (к холодильнику);
3. термометра;
4. связи с атмосферой (обязательно).

Как их разместить — атмосферный отвод или клапан находится выше всех, гнездо для термометра монтируется напротив отвода к холодильнику, подача браги — чуть ниже атмосферного клапана.

Колонна не охлаждается, напротив, ее необходимо утеплить, чтобы все тепло от поднимающегося пара уходило на испарение спирта. Следует учесть, что удельная теплоемкость браги довольно высока и для переработки 1 литра на спирт необходимо испарить не менее 0,5 -0,8 литра воды. Мощность нагревателей парогенератора подбирается не менее 2,5-3 кВт (если используются ТЭН).

Популярные модели бражной колонны

Основное отличие бражной колонны от других самогонных аппаратов, она имеет дефлегматор, на ней возможна вторая перегонка на колонне. Если охладитель на колонне отсутствует, то это уже не колонна. Некоторые продавцы выдают вертикальный сухопарник за колонну. Колонна должна иметь обязательно 2 термометра, на кубе и наверху, либо должно присутствовать место под их установку.

Среди самогонщиков множество споров относительно лучшей модели «колонны», но все же можно выделить 3 модели, которые пользуются особой популярностью:

«Вейн 3». Особенность аппарата в том, что он является фактически трасформером, так как имеет кламповые соединения. Его можно разбирать и собирать как конструктор. Им можно пользоваться как «колонной», ректификационной колонной или дистиллятором с сухопарником. У него мощный дефлегматор, который позволяет уже после первого перегона получить качественный продукт с крепостью до 96%. Имеет 8 режимов работы, есть возможность ароматизировать напиток. Изготавливается из легированной пищевой стали, имеет трехслойное дно, поэтому аппарат можно устроить на любой тип плиты. Стоимость «Вейн 3» на 20 л – 14 тыс. рублей.
«Luxstahl 3». Также позволяет получить напиток высокой крепости. У него 7 режимов работы, позволяющие изготавливать даже абсент и виски. Дно трехслойное, с термораспределительной пластиной. Конструкция «колонны» разборная, с клапмовыми соединениями. Стоимость от 14 000, 00 рублей, в зависимости от литража аппарата.
«Kanzler»

Аппарат также достойный внимание, хотя и имеет всего лишь 5 рабочих режимов. Максимальная крепость конечного продукта – 95%

Конструкция позволяет устанавливать аромо-корзину и может работать на максимальной скорости. Стоимость прибора от 13 000, рублей.

В целом все эти аппараты имеют схожие характеристики и технические тонкости, отличия только в количестве режимов.

Перед покупкой необходимо все же провести небольшое маркетинговое исследование, правильный выбор может базироваться только на личных потребностях покупателя. Обязательно ознакомьтесь с отзывами о понравившихся моделях, а если есть возможность, то можно даже сделать собственными руками «колонну».

Бражная колонна – это усовершенствованный самогонный аппарат, с холодильником и дефлегматором. Дистиллятор позволяет получить качественные напитки в домашних условиях, с высокой крепостью.

Появление современной бражной колонны

Решение проблемы очистки от сивушных масел созрело быстро – нужно наполнить царгу насадкой. В результате БК превратилась в мини РК (ректификационную колонну) с теми же правилами и требованиями к оборудованию. Отличия остались только в универсальности конструкции, позволяющей использовать БК для перегонки браги. Также применяется традиционный для БК отбор по пару, хотя многое винокуры оценили удобства жидкостного отбора и установили его на свои колонны, а другие начали эксперименты с отбором по пару до дефлегматора.

Пример бражной колонны

После этого БК в классическом виде пленочной колонны с отбором по пару выше дефлегматора торжественно прошествовала в музей истории самогоноварения, где заняла почетное место. Можно возразить: «Полно же продается!». Ответ прост: мало ли торговцев и коллекционеров антиквариата, которые продают и подкупают не только устаревшие вещи, но и их подделки.

Требования к хорошей бражной колонне

В большинстве случаев современная БК имеет колонну диаметром 40-50 мм и высотой от 75 до 100 см, а также куб на 20-30 литров, жидкостный отбор и автоматику. В целом это соответствует стандартам и требованиям к РК, но у бражной колонны осталось главное: универсальность конструкции и стремление к получению хорошо очищенного дистиллята со вкусом и ароматом исходного сырья, который можно пить сразу без длительного исправления-выдержки в дубовых бочках.

Однако при эксплуатации у обычных пользователей возникла проблема: применяя стандартные технологии ректификации при перегонке браги, они получали не ожидаемый хорошо очищенный и укрепленный дистиллят, а грязноватый спирт, который назвали полупрезрительно НДРФ – недоректификат. Казалось, что эволюция развития бражных колонн зашла в тупик.

Тогда фанаты БК начали эксперименты по применению малых флегмовых чисел при перегонке спирт-сырца. Все встало на свои места. Более малые объемы кубовой навалки и короткие царги, не дающие на БК получать чистый спирт, для производства дистиллята стали сильной стороной. Высокая царга РК имеет избыточную для дистиллята разделяющую способность, отрезая не только лишнее, но и полезное.

Низкая царга БК позволила реализовать технологию сбалансированного снижения концентрации всех примесей в продукте с удалением некоторых, которые точно не нужны. Этому способствовало и применение более крупных насадок. Так, для 50 мм БК применяется СПН 4 х 4 х 0,28 вместо 3,5 х 3,5 х 0,25 в РК. Для отдельных задач хорошо себя зарекомендовали тарельчатые колонны и медные кольца в качестве насадок, но это тема для отдельной статьи.

История появления бражной колонны

Чем не устраивал старый добрый змеевик? Во-первых, низкая производительность. Во-вторых, даже при фракционной перегонке дистиллят содержит значительное количество вредных примесей. Ректификационная колонна (РК) справляется с этими недостатками, но имеет свои проблемы: дорогостоящее оборудование, после ректификации в напитке не остается запаха исходного сырья, а также всё равно нужен дистиллятор для первой перегонки.

Появление прямоточных и кожухотрубных холодильников решило проблему производительности. Эти конструкции охладителей позволили сравнительно быстро перегонять брагу в спирт-сырец, а для преодоления брызгоуноса в конструкцию добавили пустую трубу. Так дистиллятор нового поколения приобрел законченную форму.

Пример прямоточного холодильника
Пример кожухотрубного холодильника

Труба выполняла функцию сухопарника – не позволяя брызгам из куба, которые образуются в дикой флегме, попадать в отбор. Подобный дистиллятор легко справлялся с любой доступной в быту мощностью нагрева. Еще появилось небольшое укрепление продукта, чтобы усилить это, как считалось ранее, полезное свойство – применили дефлегматор, что дало старт целому семейству дистилляторов с укреплением, связанных общим названием: «бражная колонна».

Список источников

• alcofan.com
• www.spirtzavod.ru
• okopchenii.ru
• alkowiki.ru
• gradusinfo.ru