Ректификация спирта

Многие винокуры стремятся получить в домашних условиях по возможности самый чистый и крепкий самогон. Для этого используют разные ухищрения: от двух-четырех перегонов до использования целого ряда последовательно подключенных барботеров.

Но если таким путем вопрос крепости (до 90°) решаем, то о чистоте продукта от примесей речь не идет. Чистый спирт можно получить только в том случае, если происходит ректификация спирта-сырца.

Поскольку некоторые самогонщики до сих пор путаются в понятиях и называют спиртом продукт повторной дистилляции, разберемся с понятиями.

Процесс ректификации

Суть ректификации в том, чтобы разделить смесь из множества компонентов (которой является и брага), на отдельные вещества. Происходит это за счет тепломассообмена: присутствующие в браге вещества испаряются и многократно возвращаются обратно в куб, оставляя на специальных тарельчатых и спирально-призматических насадках все, что собственно к этанолу отношения не имеет.

За счет разниц массы и температуры кипения многокомпонентную смесь удается разделить. И конечным продуктом становится очищенный и обезвоженный (вода также стекает обратно в куб) спирт (смотрите: виды спиртов).

Справка. Ректификация применима во многих отраслях, не только в спиртовой.

Так, например, разделяют нефть на бензин, солярку, смазочные вещества.

В промышленных и домашних условиях применяют ректификационные колонны. Основная разница – в объемах и величине. Если на спиртзаводе в колонне могут перерабатываться десятки тонн сырья, а процесс идет непрерывно, то дома объемы не столь глобальны, да и колонну используют время от времени.

Схематично колонна представляет собой длинную трубу, установленную над перегонным кубом вертикально. В домашних условиях эта надстройка имеет в высоту около метра, а то и больше. В трубе располагаются встроенные элементы (тарелки) и наполнитель (насадки), который можно вынимать для промывки.

За счет наполнения колонны и происходит разделение на отдельные химические элементы. При этом в любой точке колонны.

Технология

Хоть на рынке представлено много видов ректификаторов, но лучше всего остановиться на разборной колонне, которая может действовать как полноценный ректификатор, так и укрепляющая колонна или обычный дистиллятор. Крепление к кубу обычно фланцевое, модулей между собой – кламповое.

Важно. В бытовых условиях ректификационная колонна преобразует в чистый спирт сырец, то есть – продукт первой перегонки.

Значит, первый перегон – обязателен. Провести его можно как с помощью дистиллятора, так и ректификационной колонны, отключив некоторые функции.

Получив спирт-сырец при первой перегонке без разделения на фракции, его (желательно с крепостью не выше 30°С) заливают в куб, над которым устанавливают царгу, которая переходит у узел с дефлегматором (мини-охладителем под проточную воду), если конструкция неразборная. Либо дефлегматор является отдельным узлом, устанавливаемым на царгу сверху.

Далее технологический процесс происходит таким образом:

• жидкость в кубе нагревается до температуры кипения отдельных компонентов (для этилена это 78,4°С);
• пары поднимаются по колонне вверх и собираются в дефлегматоре, который охлаждает водяная рубашка;
• образующийся конденсат по колонне стекает вниз, а капли накопляются в насадке;
• снизу продолжают подниматься пары, снова взаимодействуя с конденсатом и поднимая его вверх;
• процесс повторяется многократно;
• в результате из дефлегматора спирт попадает в приемную емкость, а флегма собирается в конденсере.

Методы

Способы получения чистого спирта зависят от имеющейся колонны:

• Непрерывный метод применим в промышленности, в домашних условиях трудновыполним, поскольку для него потребуется от 150 и более литров спирта-сырца.
• Укрепление и очищение ректификата происходит за счет противотока пара и жидкостей, использования насадок и одновременного избавления от лишней воды, которой, судя по крепости этилена – 96°, в конечном продукте остается не более 4%.
• Пароциркуляция – лучший метод для получения домашнего ректификата, хоть он и требует лучшего оборудования и соблюдения всех правил ректификации.
• Азеотропный метод применяется редко, поскольку связан с техническими трудностями, его мы здесь рассматривать не будем.

Как гнать самогон через ректификационную колонну

Домашняя ректификационная колонна — аппарат технически более сложный, чем классический дистиллятор с сухопарником. Как и с любая бытовая техника сложнее кастрюли, колонна поставляется в комплекте с инструкцией по работе с ней. Мало просто купить самогонный аппарат с ректификационной колонной, нужно еще научиться правильно с ним работать. Как самому гнать спирт с ректификационной колонны? На самом деле, все не так сложно.

Подготовка к процессу

Любой самогон начинается с рецепта браги для самогона. Еще варианты — перегонка вина или пива. Сделали все по технологии, отбродило, отфильтровано и готово к дальнейшим манипуляциям. Перегонка самогона ректификационной колонной по сути своей мало отличается от перегонки на любом другом аппарате: везде происходит процесс дистилляции (испарения жидкости с последующей конденсацией). Только в колонне процесс испарения-конденсации происходит многократно и одновременно по всей высоте колонны — а это уже ректификация. Как правило, брагу сразу в режиме ректификации не перегоняют. Сначала получают спирт-сырец в режиме обычной дистилляции (колонна и такое умеет). А вот затем уже сырец подвергается ректификации. Почему так? Потому что брага способна очень быстро «забить» насадку, что сделает процесс очистки невозможным.

К любой ректификационной колонне прилагается инструкция. В зависимости от типа и конструкции колонны предписания по технологии могут отличаться. Однако общими предварительными манипуляциями можно считать:

• сборку колонны;
• заполнение перегонного куба брагой (другой спиртосодержащей жидкостью) на 2/3 объема (максимум на 3/4). Оставшееся пространство необходимо для предотвращения заброса кипящей браги в колонну;
• прогрев колонны в режиме работы «на себя» около 15-20 минут;

Важно помнить, что система инерционная, поэтому регулировка охлаждения должна происходить медленно. В бражной колонне это еще более ярко выражено, там малейшие повороты крана подачи воды довольно существенно меняют температуру в колонне.

Прогрев колонны

1. Колонна собрана и сырец в кубе быстро нагревается (подогрев включен на полную мощность).
2. Недалеко от точки кипения жидкости в перегонном кубе температура в колонне резко возрастет. Следите за показаниями термометра колонны! Нагрев убавляется до минимума, а охлаждение слегка добавляется. Кран отбора перекрыт, колонна в таком режиме минут 15-20 работает «на себя».
3. Через трубку атмосферы в самом начале выходит воздух со слабым звуком, это норма. Жидкость через нее не выбрасывается.
4. В процессе прогрева колонны необходимо отрегулировать температуру таким образом (нагрев перегонного куба, охлаждение), чтобы «ничто никуда не капало». Флегма как бы «зависает» в колонне, и начинается процесс тепломассообмена. Колонна при этом может издавать незначительный шум.

Процесс перегонки

Колонна прогрета, начался процесс тепломассообмена. Начинаем разбираться, как гнать самогон ректификационной колонной.

1. Наименьшую температуру кипения имеют головные фракции, они первыми стремятся покинуть колонну. Кран отбора открывают так, чтобы скорость отбора была не выше одной капли в секунду. Отбор заканчивается, когда запах продукта перестает быть резким и неприятным.
2. Когда головы отобраны, можно добавить нагрев и слегка добавить охлаждение. Но внимательно следите за термометром на колонне: температура должна быть в районе 77°С. Она может незначительно «прыгать» в узком диапазоне, главное, чтобы она оставалась стабильной.
3. Ближе к «хвостам» температура в колонне начнет повышаться. В этот момент необходимо сменить приемную емкость.

Отзывы о самогонных аппаратах показывают, что после пары-тройки перегонок с ректификационной колонной удается справляться без особых затруднений. А уж возможности относительно получаемых напитков практически безграничны! Чистый спирт можно применять в лечебных рецептах настойки из самогона в домашних условиях, а классическим самогоном из благородного сырья угощаться за праздничным столом.

Избавление от флегмы: работа и свойства ректификационной колонны

В бытовых условиях применяются колонны диаметром около 50 мм, промышленные занимают несколько метров в диаметре.

1. Промышленная ректификация происходит непрерывно. При этом на разных уровнях колонны собирается своя фракция (метиловый спирт, ацетон, кислоты и т.п.), а этиловый спирт поступает в приемную емкость. Флегма не является единым сегментом, а разделяется на отдельные вещества и также собирается в емкости.
2. Простая ректификация предполагает наполнение колонны насадками Панченкова или СНП. При этом в верхней части колонны накапливается этилен, превращающийся в холодильнике в жидкий спирт. Флегма (примеси) собираются в конденсаторе.
3. Пароциркулярная ректификационная колонна – более сложный прибор по сравнению с простой. Но и продукт дает чистый и крепостью не менее 96°С. В нижней части колонны – насадка, которая поглощает и возвращает в куб пары с высокой температурой кипения. В верхней – конденсатор, к которому подводится холодная вода. Здесь конденсируются пары этилена и через узел отбора и дополнительный холодильник поступают в приемную емкость. Пары с низкой температурой кипения (эфиры) уходят через трубку связи с атмосферой вверху колонны.

Еще по теме: Как сделать ректификационную колонну своими руками?

Конструкция ректификационной колонны

Установка ректификации периодического действия с непрерывным

Принцип работы такой колонны достаточно прост: находящаяся в кубе жидкость с помощью подогревателя доводится до температуры кипения и, образующаяся в результате нагревания, паровая фаза поднимается вверх по царге. Полная конденсация насыщенного пара происходит при попадании в дефлегматор. Значительное количество, сконденсировавшегося в дефлегматоре, пара возвращается обратно для орошения насадки ректификационной колонны, а меньшая часть, так называемый ректификат, предварительно минуя концевой охладитель, отбирается в специально отведенную для этого емкость.

Происходящий в колонне многократный процесс тепломассообмена между поднимающимся вверх паром и стекающей по насадке, в виде флегмы, жидкости, способствует накоплению в верхней части практически чистого легкокипящего компонента (ректификата), а в нижней, соответственно практически чистого высококипящего компонента. Отбор этих компонентов осуществляется с помощью специального регулятора.

Ректификат и дистиллят — в чем разница?

Процесс дистилляции основан на испарении из браги различных химических элементов, температура кипения которых ниже чем у воды. У метилового ядовитого спирта, некоторых эфиров и кислот, которые непременно присутствует в браге, это 65-75°С. У этилового (питьевого) – 78°С.

Поэтому все, что испаряется и затем конденсируется до 78°С – это вредоносные «головы», которые подлежат уничтожению. Чтобы их не пропустить в жидкость, предназначенную для питья, проводят повторную дробную перегонку, с разделением на фракции. Часть элементов, не относящихся к спирту или воде при этом также испаряется. Но их концентрация не столь критична, как в «головах» или «хвостах».

А ректификация – это способ получения чистого продукта, практически полностью освобожденного от примесей и воды, имеющего крепость 96°.

То есть, две алкогольные жидкости имеют в своем составе спирт. Но дистиллят обычно не превышает крепости 70%, остальные 30% это вода и примеси.

Чем отличается, что лучше для здоровья

Поскольку наш организм (в частности – печень, которая расщепляет и выводит спиртовые продукты) воспринимает любой алкоголь, как яд, то и обычный самогон и спирт-ректификат для нас губительны в больших количествах.

Но есть маленький нюанс: чем чище продукт, тем он сильнее бьет. А наличие незначительных примесей смягчает негативное воздействие. То есть, как не крути, а чистый разведенный спирт не только неприятен для питья из-за своей жесткости, но и его воздействие более разрушительно.

Осторожно. Не примите эти рассуждения как свидетельство того, что самогон полезнее.

Относительно безопасен максимально очищенный дистиллят, в котором все равно остаются небольшие остатки веществ, которые принято называть «сивушными маслами», хотя там в составе и эфиры, и технические спирты, и т.п. Но их количество не должно превышать норму.

А вот для создания настоек и экстрактов лучше – спирт, поскольку вытяжки не отягощены побочными продуктами перегонки и являются более полезными.

Многообразие алкогольных напитков

Но если бы существовал только спирт и самогон, мы бы не знали того многообразия крепкого алкоголя, который встречается сегодня на прилавках магазинов. В чем же их особенности?

Джин

Весьма интересный дистиллят. Ведь получают его не из браги, а из спирта, предварительно настоянного на можжевеловых ягодах, травах и специях.

Имеет сухой, но гармоничный вкус с четким ощущением можжевельника. Как правило, джин пьют не как самостоятельный напиток, а вводят в состав коктейлей.

Виски

Его не зря называют шотландским самогоном. Зерновую брагу перегоняют (дистиллируют) в медных аппаратах – аламбиках, затем выдерживают от 2 лет в дубовых бочках.

В Ирландии и Шотландии львиную долю производимого виски занимает ячменный. В Америке выпускают кукурузный – бурбон. В Канаде популярен ржаной, а во Франции – гречневый.

Коньяк

Создается из коньячного спирта, на самом деле являющимся дистиллятом, несмотря на название.

Вначале получают молодое вино, затем дважды перегоняют его (по аналогии с самогоном) и настаивают не менее 3 лет в бочках из дуба. Как правило, – не новых, а таких, где ранее хранилось вино или бурбон.

Водка

Продукт, созданный путем разведения спирта до 40°. Но этого недостаточно, чтобы водка была мягкой и легкой для питья.

Во всех качественных водках вы найдете умягчители (сахар, мед глюкоза), снижающие сухость и резкость разведенного спирта.

Спирт

В промышленных условиях спирт получают путем непрерывной ректификации зернового и овощного сырья. Пищевые ректификаты делятся на сорта, лучшими из которых (произведенные лишь из зернового сырья) считаются «Альфа» и «Люкс».

В домашних условиях процесс ректификации прерывается, когда из сырца изъят алкоголь. Спирт в чистом виде не употребляют, поскольку такая крепость вызывает ожоги слизистых оболочек. А вот для различных наливок, настоек, экстракции растительного сырья он незаменим. При этом крепость регулируется разведением соком и/или водой.

Среди крепкого алкоголя следует упомянуть также ром, фруктовые водки, картофельный шнапс и другие национальные самогоны. Во всем мире более популярна дистилляция и чистый спирт-ректификат для производства алкоголя не используется.