Для чего используется дистилляция
Суть дистилляции и ее применение
Процесс, когда начинают испаряться пары или летучие компоненты из подготовленной и успевшей перебродить смеси, а затем конденсируются, преобразуясь в спирт или самогон, называется дистилляцией или как говорят в народе «перегонкой». Очень важно соблюсти технологию, чтобы сделать правильным процесс дистилляции. Нюансы этой операции мы рассмотрим ниже.
Дистилляция спирта, в чем особенности процесса?
Такой процесс, как дистилляция спирта является несложным, во время перегонки вода имеет плюсовую температуру в 100 С, а спирт – 78С. Спирт испаряется достаточно быстро между этими температурами, если сравнивать с водой. А когда спирт охлаждается – он конденсируется. Вот почему перегонять конденсат можно несколько раз – это увеличивает содержание спирта.
Именно первые 100 грамм самогона, которые получены, таким образом, имеют не только самый высокий процент крепости, но и вредных примесей – эфиров, летучих кислот, альдегидов. Вот почему эти первые капли не пригодны к употреблению и называются они «головой», и ее необходимо отсекать от хорошего дистиллята.
Также непригодными к употреблению будет и та часть спирта, которая называется «хвосты» имеет в своем содержании такие вреднее компоненты, как метанол и сивушные масла. Отличительная черта – неприятный запах. Употреблять такую жидкость нельзя, и появляется она тогда, когда крепость алкоголя становится ниже 40С. Эта, хвостовая часть используются при вторичной перегонки. А вот «головы» для этого процесса непригодны, и их используют только в технических целях.
Дистилляция спирта, виды и нюансы
Перегонка бывает нескольких видов и имеет свои некоторые отличия. Простой перегонкой называется способ, когда не происходит разделение на основную самогонную массу, «голову» и «хвосты». Такая бражная смесь (не испарённая до конца) называют кубовым остатком либо бардой.
Фракционной дистилляцией считается такая, когда происходит деление дистиллята на части (фракции), когда для употребления остаётся только «сердце» смеси. Такой спирт имеет высокую крепость, от 50 до 70С, а степень очистки – очень высокая.
Процесс дистилляции также можно разделить на паровую, вакуумную и двойную перегонку. Для использования парового способа необходим парогенератор. Этот агрегат совместно с многоступенчатой дистилляцией в итоге выпускают продукт высочайшего качества. Единственным минусом, и то только для домашнего использования, можно назвать то, что установка парогенератора требует много места.
Вакуумная дистилляция применяется в основном в промышленности, как в нефтяной, так и в химической. Двойная перегонка, как бы включает в себя и паровую и вакуумную дистилляцию. Если осуществляется только простая перегонка продукта, тогда необходим вторичный процесс. Чем больше будет перегонок, тем выше градус будет у спирта. С каждым последующим перегоном чистота конечного продукта будет всё время увеличиваться, соответственно и градусы будут достигать промышленных значений. Таким образом, при многократной дистилляции можно получить 96-процентное содержание спирта в самогоне.
Процесс дистилляция, примеры разделения смесей или где еще используется такой процесс?
Но, стоит отметить, что дистилляция применяется не только, чтобы получить спирт или самогон. Такой процесс используется и в лабораториях, и в промышленности – он помогает разделять и рафинировать различные сложные вещества. В этом сегменте тоже находит применение такой процесс как дистилляция, примеры разделения смесей при дистилляции могут быть такими:
Следует ещё понимать, что после того, как произойдет дистилляция вещества, речь конечно же об этиловом спирте, употреблять продукт еще преждевременно. Поскольку самогон требует очищения, а спирт следует разбавлять, но все будет зависеть от поставленных целей. И именно с помощью дистилляции получается ароматный дистиллят, в котором чувствуются нотки использованного сырья.
Дистилляция
Дистилляция (лат. distillatio — стекание каплями) — перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. Различают дистилляцию с конденсацией пара в жидкость (при которой получаемый конденсат имеет усреднённый состав вследствие перемешивания) и дистилляцию с конденсацией пара в твёрдую фазу (при которой в конденсате возникает распределение концентрации компонентов). Продуктом дистилляции является конденсат или остаток (или и то, и другое) – в зависимости от дистиллируемого вещества и целей процесса. Основными деталями дистилляционного устройства являются обогреваемый контейнер (куб) для дистиллируемой жидкости, охлаждаемый конденсатор (холодильник) и соединяющий их обогреваемый паропровод.
Содержание
История
До X века, у Авиценны дистилляция упоминается как метод получения эфирных масел.
Применение
Дистилляция применяется в промышленности и в лабораторной практике для разделения и рафинирования сложных веществ: для разделения смесей органических веществ (например, разделение нефти на бензин, керосин, соляр и др.; получение ароматических веществ в парфюмерии; получение алкогольного спирта) и для получения высокочистых неорганических веществ (например, металлов: бериллий, цинк, магний, кадмий и др.).
Теория
В теории дистилляции в первую очередь рассматриваются двухкомпонентные вещества. Действие дистилляции основано на том, что концентрация 
некоторого компонента в жидкости отличается от его концентрации 
в паре, образующемся из этой жидкости. Отношение 
= 
является характеристикой процесса и называется коэффициентом разделения при дистилляции. Коэффициент разделения зависит от природы разделяемых компонентов и режима дистилляции.
При 
=0, когда число частиц, покидающих в единицу времени жидкость, равно числу частиц, возвращающихся в это же время в жидкость, равновесный коэффициент разделения двухкомпонентного вещества может быть выражен через давления 
и 
чистых компонентов при температуре процесса: 
, где 
и 
— так называемые коэффициенты активности, учитывающие взаимодействие компонентов в жидкости. Эти коэффициенты имеют температурную и концентрационную зависимости (см. активность (химия)). С понижением температуры значение коэффициента разделения обычно удаляется от единицы, т. е. эффективность разделения при этом увеличивается.
Для различных режимов дистилляции выведены уравнения, связывающие содержание второго компонента в конденсате 
и в остатке 
с долей перегонки 
или с долей остатка 
при заданных условиях процесса и известной начальной концентрации 
жидкости (
, 
и 
— масса конденсата и остатка, а также начальная масса дистиллируемого вещества соответственно). Расчёты проводятся в предположении идеального перемешивания дистиллируемой жидкости, а также жидкого конденсата. Также выведены уравнения распределения компонентов в твёрдом конденсате, получаемого дистилляцией с направленным затвердеванием конденсата или зонной дистилляцией. Параметром этих уравнений является коэффициент разделения α для заданных условий дистилляции.
При дистилляции вещества с большой концентрацией компонентов с конденсацией пара в жидкость при несильной зависимости коэффициентов активности компонентов от их концентраций взаимосвязь величин , и , когда используются концентрации в процентах, имеет вид:
.
Для дистилляции с конденсацией пара в жидкость при малом содержании примеси
,
=
.
Дистилляционные уравнения могут использоваться для описания процессов распределения примесей в других фазовых переходах из фазы с интенсивным перемешиванием (таких как переходы жидкий кристалл-кристалл, жидкий кристалл-жидкость, газ-плазма, а также в переходах, связанных с квантово-механическими состояниями – сверхтекучая жидкость, конденсат Бозе-Эйнштейна) – при подстановке в них соответствующих коэффициентов распределения.
Дистилляция с конденсацией пара в жидкость (простая перегонка, фракционная дистилляция, ректификация)
Простая перегонка — частичное испарение жидкой смеси путём непрерывного отвода и конденсации образовавшихся паров в холодильнике. Полученный конденсат называется дистиллятом, а неиспарившаяся жидкость — кубовым остатком.
Фракционная дистилляция (или дробная перегонка) — разделение многокомпонентных жидких смесей на отличающиеся по составу части — фракции путём сбора конденсата частями с различной летучестью, начиная с первой, обогащенной низкокипящим компонентом. Остаток жидкости обогащён высококипящим компонентом. Для улучшения разделения фракций применяют дефлегматор.
Ректификация — способ дистилляции, при котором часть жидкого конденсата (флегма) постоянно возвращается в куб, двигаясь навстречу пару в контакте с ним. В результате этого примеси, содержащиеся в паре, частично переходят во флегму и возвращаются в куб, при этом чистота пара (и конденсата) повышается (См. ректификация, ректификационная колонна).
Дистилляция с конденсацией пара в твёрдую фазу (с конденсацией пара в градиенте температуры; с направленным затвердеванием конденсата; зонная дистилляция)
Дистилляция с конденсацией пара в градиенте температуры – дистилляционный процесс, в котором конденсация в твёрдую фазу осуществляется на поверхности, имеющей градиент температуры, с многократным реиспарением частиц пара. Менее летучие компоненты осаждаются при более высоких температурах. В результате в конденсате возникает распределение примесей вдоль температурного градиента, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Разделение компонентов пара при реиспарении подчиняется собственным закономерностям. Так, при молекулярной дистиляции соотношение между количествами 
и 
осаждённых в конденсаторе первого и второго компонентов, соответственно, выражается равенством:
,
Дистилляция с направленным затвердеванием конденсата (дистилляция с вытягиванием дистиллята) – дистилляционный процесс в контейнере удлинённой формы c полным расплавлением дистиллируемого вещества и конденсацией пара в твёрдую фазу по мере вытягивания конденсата в холодную область. Процесс разработан теоретически.
В получаемом конденсате возникает неравномерное распределение примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс является дистилляционным аналогом нормальной направленной кристаллизации. Распределение примеси в конденсате описывается уравнением:
,
где С – концентрация примеси в дистилляте на расстоянии х от начала, L – высота конденсата при полностью испарившемся дистиллируемом материале.
При движении зонного нагревателя вдоль контейнера сверху вниз в контейнере формируется твёрдый конденсат с неравномерным распределением примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс может быть повторён многократно, для чего конденсат, полученный в предыдущем процессе, должен быть перемещён (без переворота) в нижнюю часть контейнера на место рафинируемого вещества. Неравномерность распределения примесей в конденсате (т. е. эффективность очистки) растёт с увеличением числа повторений процесса.
Зонная дистилляция является дистилляционным аналогом зонной перекристаллизации. Распределение примесей в конденсате описывается известными уравнениями зонной перекристаллизации с заданным числом проходов зоны – при замене коэффициента распределения k для кристаллизации на коэффициент разделения α для дистилляции. Так, после одного прохода зоны
,
где С – концентрация примеси в конденсате на расстоянии х от начала конденсата, λ – длина жидкой зоны.
Сферы применения дистилляции
Для чего используется дистилляция? Как происходит дистилляция? Где допускается использование этого процесса? Это наиболее распространенные вопросы, о которых пойдет речь дальше. Приведём несколько отвлечённые дополнительные ответы и разъяснения.
Как происходит дистилляция?
Сам процесс дистилляции – достаточно простой. Особенно если это касается создания самогона. Температура, при которой вода начинает кипеть находится в пределах 100 градусов. А вот температура кипения спирта составляет порядка 78 градусов. Поэтому процесс испарения спирта, если брать именно эти два компонента, происходит значительно скорее. При последующем охлаждении пар практически моментально конденсируется. Вследствие этого, дистиллят может перегоняться огромное количество раз. Все это необходимо для того, чтобы количество спирта в нем было в значительной степени увеличено.
Стоит отметить и то, что головная часть самогона, которая была получена первой, обладает наиболее высокой крепостью. В составе присутствует и огромное количество вредных примесей. Поэтому первые капли зачастую просто выливаются в раковину. Дополнительно необходимо ответить и на такой вопрос: «На чем основан способ дистилляции?».
Где используется дистилляция?
Этот способ разделения применяется в обширных сферах деятельности человека. К примеру, первоначально стоит выделить следующие варианты того, где используется дистилляция:
На чем основан способ дистилляции?
Процесс основывается на разделении отдельных компонентов, находящихся в составе достаточно однородной смеси по их различным температурам кипения. Так концентрация спирта в парах сырья существенно выше по сравнению с концентрацией спирта в самом сырье, так как температура кипения спиртосодержащих компонентов существенно меньше.
Самогоноварение, дистилляция, ректификация и все что с этим связано… (Часть 1)
Приветствую Вас дорогие Алкобушники и всех «сочувствующих» им…:)
Сразу небольшое вступление от автора:
Я не претендую на звание «гуру» самогоноварения и возможно мои знания в области приготовления алкоголя ошибочны, так же, как знания у людей в древности думающих, что земля плоская.
Поэтому, приветствую конструктивную критику, особенно со ссылками, расчетами, доводами или другими аргументами подкреплёнными наукой, логикой и здравым смыслом.
Цель данного поста раскрыть основы самогоноварения для людей никогда не сталкивающихся с этой темой, а не рассуждать, как лучше отбирать головы и хвосты, сколько нужно делать перегонок или с какого металла лучше аппарат для самогоноварения.
Перед тем как погрузится в пучину теории о домашнем самогоноварении и изучение дистилляции и ректификации и всего, что с этим связано, давайте немного поговорим о тех напитках, что мы видим на прилавках магазинов.
На прилавках магазинов мы видим: виски, коньяк, бурбон, ром, кальвадос, чача, водка, бренди, текила, абсент, джин, самогон.
Для большинства людей это: просто названия крепкого алкоголя, и подавляющее большинство «ценителей» этих напитков думают, что процесс производства каждого из перечисленных напитков кардинально отличается, да и вообще считают, что процесс производства этих напитков тайна за 7-ю замками!
Что еще знает обыватель обо всех этих напитках.
Обычно «среднестатистический ценитель» крепкого алкоголя знает, что эти напитки делятся на следующие группы:
Хотя для некоторых ценителей, ром под «большим» вопросом! Ведь его пили обычные матросы, но раз это заморское пойло, то для большинства оно «премиум класса»!
— ну и третий класс напитков который в последнее время стал стремительно набирать популярность, и является очень интересным продуктом для маркетологов – самогон.
Если про «благородные напитки» и водку всем известно, что их производят на специальных заводах по старинным рецептам, и каждый напиток получают по уникальной технологии, то про самогон знают только то, что его делают в деревне на специальном самогонном аппарате.
А еще всем известно, что самогоноварение запрещено.
Про запрет самогоноварения доходчиво рассказано в короткометражном фильме 1961г. «Самогонщики».
Сразу внесем ясность про запрет на самогоноварение:
На сегодняшний день, гнать самогон для личного потребления не возбраняется!
А вот гнать с целью сбыта (продажи) запрещено!
Это как с помидорами на даче:
Для себя выращивай на здоровье!
А если ты соберешься продать помидорки не оформив все необходимые документы и не заплатив налоги, то ты преступник!
Так, что гнать самогон настолько же законно, как и выращивать помидорки (при условии, что это только для личного употребления, ну или безвозмездного дарения).
А теперь давайте узнаем, как появляется самогон.
Виски, коньяк, бурбон, ром, кальвадос, чача, бренди, текила, абсент, джин, самогон это родственные напитки.
Процесс, а точнее технология производства всех перечисленных напитков одинаковая.
В основе изготовления всех этих напитков лежит дистилляция.
Дистилляция – процесс испарения жидкости с последующей конденсацией и охлаждением пара.
Да, все так просто: нагрели жидкость она испарилась, сконденсировалась, остыла и снова превратилась в жидкость.
А как дистилляция связана со всеми этими напитками, Мы узнаем позже…
А теперь не спеша, начнем с самого начала.
Для начала определим основные моменты:
просто дистиллировав первую попавшуюся жидкость алкоголь не получить!
Алкоголь можно получить только из той жидкости в которой он (алкоголь) присутствует хотя бы в небольшом количестве!
Самая простая брага это: вода + сахар + дрожжи + время
Да, дорогой читатель, ты правильно подумал:
К любому алкоголю человечество обязано дрожжам.
Эти безобидные крошки, которые дают нам вкуснейшую сдобу и благодаря которым появляется второй подбородок у любителей сдобы, причастны еще и ко всему алкоголю!
Семейство дрожжей очень большое:
— хлебопекарные дрожжи (производство хлеба, сдобы, пирожков);
— винные дрожи (дрожжи для производства вина);
— пивные дрожжи (дрожжи для производства пива);
— спиртовые дрожжи (дрожжи для производства браги с максимальным содержанием спирта (18-21%));
— еще есть дикие дрожжи (это предки всех современных дрожжей);
— В магазине за алкоголь просят бумажки (которые мы привыкли называть деньгами);
— Дрожжи за производство алкоголя «просят» сахар.
Не будем вдаваться в подробности, как дрожжи превращают(перерабатывают) сахар в алкоголь и углекислый газ, и какая им от этого выгода.
Так же не буду вдаваться в подробности, как правильно поставить брагу, поскольку основной наш вопрос, как из браги с содержанием алкоголя 12% получают 40-80% алкоголь.
В основе процесса причастного к появлению крепкого алкоголя из браги, который в дальнейшем мы будем называть дистилляцией, лежит процесс испарения жидкости.
Испарение – процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, то есть превращение жидкости в пар.
Как мы знаем, а может это станет для кого то из читателей откровением… Разные жидкости (вещества) начинают кипеть (как и собственно активно испаряться) при разной температуре.
Дистиллятор, он же самогонный аппарат, состоит из:
Есть одно условие для работы дистиллятора – перегонный куб и холодильник должны быть герметично соединены между собой.
С конструкцией дистиллятора разобрались и поэтому начинаем разбираться в том, как и почему работает дистиллятор:
1.В перегонный куб заливается брага или любая спиртосодержащая жидкость.
2.Под перегонный куб помещают источник тепла (печку, свечку и т.д.). Можно и в перегонный куб поместить источник тепла такой источник тепла называется – тэн.
3. При нагревании с браги (состоящей из воды, спирта) начинает активно испаряться жидкость с более низкой температурой кипения. В нашем случае активнее испаряется этиловый спирт с температурой кипения 78°С.
Поскольку в процессе дистилляции в перегонном кубе образуется все больше и больше паров жидкости с более низкой температурой кипения, то рано или поздно они (спиртовые пары) сами себя выталкивают в холодильник.
4. Попав в холодильник «спиртовой пар», охлаждаться и конденсироваться.
5. Конденсат с холодильника под силой тяжести стекает в приемную емкость.
Для тех, кто еще не понял: конденсат спиртовых паров – это и есть более крепкий алкоголь.
Теперь мы знаем устройство и принцип работы самого простого самогонного аппарата!
И в продолжение темы самогоноварения поговорим об апгрейте (усовершенствовании) самогонного аппарата и повышении качества самогона.
И сразу появляется справедливый вопрос:
«Зачем усовершенствовать самогонный аппарат, если он и так работает?
Согласен, аппарат работает, но качество получаемого самогона не самое лучшее.
«Почему не лучшее? Ведь спирт испарятся при +78, а вода при +100!»
А вот на этом моменте и начинается «наука о самогоноварении»!
Почему же при «правильной» перегонке на «правильном» аппарате, вкус и запах будет лучше?
Кроется в составе браги, состав которой влияет на состав самогона.
Появлению спирта в браге мы обязаны дрожжам.
В теории дрожжи производят только этиловый спирт, и брага состоит из воды, спирта, дрожжей.
Но в жизни дрожжи производят не только этиловый спирт, а еще: метанол, изопропиловый, изобутиловый, гептиловый спирт и прочую крайне вредную гадость. И эта вся гадость находится в браге вместе с этиловым спиртом.
Температура кипения у всех названных спиртов и прочей гадости разная (метиловый при +64,5; этиловый кипит при +78С; изобутиловый 84,4С).
При нагревании браги все перечисленные спирты испаряются не одновременно. Сначала испаряются легкокипящие, и по мере выкипания легкокипящих фракций, температура в перегоном кубе повышается и начинают кипеть фракции с более высокой температурой кипения.
Зная, что разные фракции испаряются при разной температуре мы можем разделить их, то есть вначале мы можем отобрать в одну приемную емкость то, что испарилось в первую очередь, а во вторую приемную емкость то, что начало испаряться потом.
Поэтому «по науке» перегонка происходит по следующим образом:
1. сначала отбирают «головы» в отдельную емкость;
2. сменив емкость отбираем тело;
В идеале в «теле» только этиловый спирт.
После отбора «тела» начинают испаряться фракции с более высокой температурой кипения, чем у этилового спирта (назовем их «хвостами»);
3. сменив еще раз емкость отбираем хвосты.
Как уже говорил, в жизни не происходит все идеально: тело, головы, хвосты имеют разную температуру кипения, но на практике они не испаряются строго по очереди. Конечно «Хвосты» не лезут вперед «Голов», но в «тело» попадают и «головы» и «хвосты». То есть испарение не происходит идеально, как в книжке, испаряются все фракции сразу(головы. тело, хвосты), вот только при определенной температуре какая то фракция испаряется активней, но об этом более подробно поговорим позже, а сейчас подведем промежуточный итог:
Перегонка на простершем самогоном аппарате позволяет получить крепкий алкоголь.
И если не перегонять все в одну емкость, а провести дробную перегонку ( перегонка с разделением на фракции), то качество получаемого самогона заметно улучшится, и повторная дробная перегонка позволит еще улучшить качество получаемого самогона.
Разобравшись с устройством простейшего самогонного аппарата и основами самогоноварения, переходим к рассмотрению усовершенствований этого аппарата.
Одним из простейших и возможно первых усовершенствований самогонного аппарата стал сухопарник (пригубник).
Принцип работы сухопарника «до безобразия» прост:
1. Спиртовой пар с перегонного куба перемещается в сухопарник;
2. В сухопарнике спиртовой пар охлаждается частично конденсируется;
3. Из-за постоянно поступающего в сухопарник тепла в виде спиртовых паров из перегонного куба, сконденсированые пары снова закипают и испаряются, но в первую очередь испаряются более легкокипящие фракции, а низкокипящие фракции остаются сконденсированными в сухопарнике.
Вот и весь принцип работы сухопарника.
В завершении поста подведем итог:
-Теперь мы знаем как получают самогон «высшего» качества!
—А еще, как и обещал раскрою «тайну» благородных напитков.
А если говорить простым языком дистиллят – это самогон!
Отличия в производстве всех этих напитков конечно есть:
— Для каждого напитка брага готовиться из разного сырья;
— Некоторые напитки выдерживаю бочках;
— какие то напитки настаивают с травами и повторно перегоняют и т.д.
— виски это самогон, брага которого сделана на солоде. А после перегонки получены напиток выдержан в дубовых бочках.
— бурбон это самогон из браги в основе которой кукуруза и солод.
— у коньяка основой браги стал виноград.
— у бренди брага из фруктов или ягод.
— а у текилы брага сделана из агавы.
И еще, агава это не кактус!
— абсент, это дистиллят который настояли на травах, потом перегнали и снова настояли на травах.
Хотя лучше не говорить. А то он начав спорить стащат Вас на свой уровень, а там задавят опытом.
На этом заканчиваю первую часть.
Надеюсь, что вторую часть буду писать не сильно долго.