Для чего нужен узел отбора в бражной колонне
Принцип работы узла отбора по жидкости в самогонном аппарате
Узел отбора – аксессуар, которое использует в своей работе принцип жидкостного отбора. Что это и в чем его особенности? Рассмотрим ниже.
Преимущества отбора по жидкости
Для начала разберем отличия жидкостного и парового отбора в стандартной бражной колонне на конкретных примерах. В нашем случае это будет аппарат Вейн 4.
В чем суть отбора в в стандартной бражной колонне? Для примера возьмем аппарат Вейн 4.
Как мы управляем отбором в бражной колонне? При помощи охлаждения, подаваемого на дефлегматор. Даем максимальное – все доходящие до дефлегматора пары конденсируются в нем и возвращаются в бак. В этом случае колонна работает на себя. Если охлаждение чуть уменьшаем, то начинается отбор. Самые легкокипящие фракции (головы) проходят через дефлегматор и попадают на отбор. Уменьшаем охлаждение еще сильнее – начинаем отбор тела.
Чем может быть неудобен такой отбор? Чтобы управлять аппаратом, нужно очень тонко и точно настраивать охлаждение на дефлегматоре и подводимую к кубу мощность, особенно при отборе голов. Чем это неудобно? Мощность в сети постоянно меняется ( часто по неизвестным причинам), напор воды и ее температуры тоже могут скакать во время перегонки. Как итог, головы могут отбираться слишком быстро или, наоборот, процесс совсем заглохнет.
В результате мы вынуждены те несколько часов, пока отбираются головы, постоянно следить, чтобы вовремя подкрутить мощность или охлаждение.
Каков выход из ситуации? Использовать узел отбора от жидкости! Это небольшое приспособление, состоящее из специального 1,5 или 2 дюймового стакана с двумя выступающими трубками внутри и отходящего от него охладителя. Производит отбор фракций по жидкости.
Как работает узел отбора по жидкости? Все довольно просто. Расскажем на примере аппарата Вейн 4. Узел отбора устанавливается между царгой и холодильником, установленным вертикально.
Пары также нагреваются в кубе, проходят через царгу с насадками, трубки в стакане и попадают в холодильник. Там они конденсируются и стекают вниз в виде флегмы, которая задерживается в стаканчике. Трубки имеют разную длину, поэтому флегма начинает перетекать через края более низкой и стекать вниз, орошая насадку. Процесс зацикливается, начинается тепломассообмен. Колонна работает на себя, а фракции так же, как и при паровом отборе выстраиваются по температуре кипения.
После того, как колонна выйдет на режим, настает время для отбора. Для этого у нас есть боковой отвод с краном, который выходит из стаканчика.
Открываем игольчатый кран. Часть флегмы вытекает по трубке отвода из стаканчика и попадает доохладитель, где она охлаждается и превращается в спирт.
Соответственно, на первом этапе, при отборе голов, слегка приоткрываем кран, добиваясь скорости отбора в 1-2 капли в секунду. Затем открываем кран чуть шире и отбираем тело.
Наша главная задача на этапе отбора тела – следить за тем, чтобы скорость отбора была не слишком высокой. Иначе необходимый объем флегмы перестанет возвращаться в царгу, нарушится тепломассообмен и разделения на фракции не произойдет.
Как мы можем это проконтролировать? С помощью термометра. Если мы слишком много отбираем, нарушается тепломассообмен, вверх ползут более тяжелые фракции и начинает расти температура. Наша задача –следить, чтобы температура в колонне не поднималась, пока мы отбираем тело. Заметили, что показания термометра поползли вверх – убавляйте отбор.
В чем преимущества отбора по жидкости? Процесс отбора через узел, в отличие от бражной колонны, почти не зависит от колебаний напора, температуры воды или напряжения в сети.
Все, что нам нужно контролировать – то, насколько сильно открыт игольчатый кран. Именно он и определяет скорость отбора. Плюс охлаждение подключается гораздо проще.
Принцип работы узла отбора (видео)
Узел отбора в работе
О том, как как проявляет себя узел отбора на практике, вы можете посмотреть в видео ниже.
Сыграв в рулетку, собери слово Русская Дымка и гарантированно получи до 500 рублей на любые покупки в сети магазинов Русская Дымка!
Типы управления ректификационными и бражными колоннами – виды узлов отбора
Сравнительный анализ трех схем отбора, которые используются в домашних бражных и ректификационных колонах. Рассмотрены характеристики, преимущества и недостатки, а также применимость в различных вариантах дистилляции. Каждому методу соответствует свой тип оборудования.
Чтобы успешно работать с колонной, нужно регулировать флегмовое число. Для этого существует три метода:
Прежде чем начать разговор о видах отбора, определимся с терминами.
Дистилляция – процесс испарения жидкости с последующей конденсацией.
Если изначально сырье испарили из перегонного куба, затем сконденсировали его в холодильнике (конденсоре), то чтобы ни происходило посредине этого процесса (проход пара через сухопарник, барботёр или дефлегматор), в конечном итоге всё равно получится дистиллят.
Ректификация – это один из методов дистилляции, который отличают два технологических приема:
Принудительный, строго регулируемый по величине возврат флегмы с помощью специальных устройств – дефлегматоров или конденсоров.
Организован тепломассобмен между флегмой и поднимающимся навстречу паром. Для повышения эффективности тепломассобмена используют насадку или тарельчатые колонны, где происходит переиспарение флегмы. В первом случае процесс носит пленочный характер, во втором – барботажный.
Целью ректификации является получение спирта заданной крепости и его очистка от примесей. Для этого флегмовое число должно всегда быть выше минимального (подробнее на графике).
Качество продукта зависит от величины флегмового числа, но чем оно выше, тем ниже производительность колонны.
Ректификация не позволяет выделить какую-либо смесь из группы, а лишь более-менее полностью удаляет все сгруппированные по близкой летучести примеси. Поэтому если использовать ректификационное оборудование для получения, например, фруктовых дистиллятов, существует риск сгруппировать головную фракцию в трудно разделяемые азеотропы – удалить вместе с ненужными примесями полезные эфиры, отвечающие за аромат.
Если попытаться выгнать благородный дистиллят на ректификационном оборудовании, нужно чтобы во время всего отбора флегмовое число не превышало 1,5-2. Иначе баланс примесей будет нарушен.
Виды узлов отбора в колонне
Жидкостный отбор (liquid managment)
LM – регулировка количества отбора по жидкости. Наиболее удобная и легкая в эксплуатации схема, при которой все пары конденсируются, затем одна часть конденсата возвращается в колонну, другая – идет в отбор.
Характеристики. Регулировка флегмового числа осуществляется одним игольчатым краном отбора спирта. Если кран полностью открыт, флегмовое число равно нулю, а на выходе получается обычный дистиллят. При закрытом кране флегмовое число бесконечно большое – колонна работает на себя. Регулировка краном жидкостного отбора позволяет в любой момент изменить флегмовое число от 0 до 100%. Мощность нагрева и охлаждения устанавливают на оптимальном уровне, обеспечивающем максимальную разделительную способность колонны и минимальное охлаждение флегмы.
Колонна с жидкостным отбором
Как правило, флегмовое число задают несколько выше минимального, что при отборе «тела» позволяет сравнительно долго обходиться без регулировок, но ближе к концу отбора всё же приходится активно регулировать процесс. При этом чем меньше остается спирта в кубе, тем чаще приходится увеличивать флегмовое число.
Паровой отбор (vapor managment)
VM – регулировка разделением потоков пара до дефлегматора. Управление колонной осуществляется путем изменения количества отбираемого пара с помощью шиберного или обычного шарового крана.
Характеристики. Соотношение площадей поперечного сечения колонны и пароотводящей трубы определяет минимальное флегмовое число, которое можно увеличить, регулируя положение крана.
Колонна с паровым отбором
При перегонке количество возвращаемой флегмы регулируется от 80 до 100%. Минимально возможное флегмовое число равно 4.
Управление охлаждением (cool managment)
CM – регулировка количества воды, подаваемой в дефлегматор. Позволяет контролировать количество пара, проходящего сквозь дефлегматор на холодильник отбора продукта.
Характеристики. Флегмовое число регулируется от 0 до 100 %, но система очень чувствительна к количеству подаваемой воды и требует прецизионного игольчатого крана. Для регулирования скорости отбора приходится поворачивать кран буквально на доли миллиметра. Мощность нагрева во время всего процесса должна быть постоянной и обеспечивать максимальную разделительную способность колонны. С увеличением количества подаваемой воды увеличивается и количество возвращаемой флегмы, соответственно, возрастает флегмовое число.
Колонна с регулировкой подачи воды в дефлегматор
При ректификации на постоянной мощности охлаждения и нагрева происходит постепенное уменьшение отбора, но флегмовое число остается неизменным.
Практика установки разных узлов отбора на колонны
Колонны с жидкостным отбором (LM)
В домашних колоннах отбор по жидкости получил самое широкое распространение. Причина проста – процесс ректификации 40 литров самогона затягивается на 18-20 часов. Можно уменьшить навалку вдвое, но тогда резко вырастает доля оборотного (технического) спирта, который придется перерабатывать при каждой ректификации.
Если говорить о производительности системы как о количестве товарного спирта, полученного за общее время ректификации (включая нагрев), то при уменьшении объема навалки в 2 раза, эффективность снижается примерно в 1,5 раза.
Другой путь минимизации объема получаемого технического спирта при максимальной производительности – автоматизация процесса, позволяющая делать перегонку по заранее заданному алгоритму без участия оператора. Система автоматики обязательно должна иметь не только исполнительный контур, но и блок безопасности, который моментально отключит оборудование при угрозе аварии.
Ректификационная колонна с жидкостным отбором автоматизируется проще и дешевле других систем, а по качеству получаемого спирта ничем не уступает другим типам оборудования.
Колонны с паровым отбором
Системы отбора по пару распространены за рубежом, где спирт и его производные уступают в популярности дистиллятам (коньяку, виски и т. д.), но ценится высокая крепость напитка. Иностранные умельцы конструируют ректификационные колонны с паровым отбором, имеющие минимальное флегмовое число – всего лишь 1, а не 4 как в России. При такой схеме обратно в колонну уходит не менее 50% флегмы.
В режиме дистилляции паровой отбор практически не нуждается в автоматике. Заданное на старте отбора «тела» флегмовое число сохраняется неизменным до конца, изменить его может только оператор, но даже при получении спирта регулировка нужна буквально пару раз.
Скорость же отбора к концу перегонки резко уменьшается вплоть до остановки. Если есть желание поохотиться за энантовыми эфирами (во многом создают органолептические свойства фруктовых дистиллятов) – меняют банки и увеличивают мощность нагрева, дальше следует дробный отбор и сортировка.
Если энантовые эфиры не требуются, делают то же самое, но дополнительно используют паузы для работы колонны на себя, чтобы остатки спирта были более концентрированными и с меньшим количеством примесей.
Автоматика в колоннах с паровым отбором нужна только на уровне блока безопасности. Кроме того, получение дистиллята предусматривает не группирование примесей по фракциям и полное их удаление, а сбалансированное снижение концентраций веществ до приемлемого уровня с обязательным сохранением вкусо-ароматических составляющих. Это дело для мастера-винокура, контролирующего процесс, регулировка по приборам здесь неуместна. Навалка ограничена объемом, который можно перегнать под руководством человека за имеющееся время.
Колонны с регулировкой подачи воды в дефлегматор
Несмотря на все недостатки, этот тип оборудования часто используется в России при строительстве бражных колонн. Причина – возможность получения дистиллятов из любого сырья, а при необходимости без изменения конструкции (дополнительная царга не в счет) можно собирать дистиллят высокой степени очистки – почти как спирт.
Колонны с регулировкой подачи воды в дефлегматор дороги в автоматизации, чувствительны к напору и температуре охлаждающей воды, что делает их слабо пригодными для получения чистого спирта-ректификата, но при малых навалках до 20 литров и неусыпном внимании оператора такие колонны способны на многое.
Кроме того, схема cool managment является лучшей для отбора «голов». При прочих равных условиях получить более концентрированные «головы» на системах отбора по пару и по жидкости невозможно. Правда, это только если справиться со стабилизацией температуры и напора воды в дефлегматоре.
В последние годы делаются попытки создания гибридных ректификационных колонн, в которых «головы» отбирают по пару методом СМ, а «тело» по жидкости (LM). Это повышает и без того высокие показатели качества спирта на колоннах LM. Совершенству нет предела.
При строительстве бражных колонн, сориентированных на ароматные дистилляты, оборудование VM имеет преимущество перед СМ за счет простоты управления, а также нечувствительности к температуре и расходу воды в дефлегматоре – больше предсказуемость в «причесывании» примесей. Для сахарного сырья бражные колонны по схеме СМ перспективней за счет более качественного удаления головной фракции. Но управление ими создает немало проблем.
Различия узлов отбора в спиртовых колоннах
Когда речь заходит о самогонных аппаратах как правило обсуждаются такие элементы как перегонный куб и его геометрия, царга и ее наполнение а так же сухопарники и прочие дополнительные элементы участвующие в перегонке. При этом такие элементы как узел отбора как будто намеренно обходят стороной. У этого явления есть свое логическое обоснование. Узел отбора встречается далеко не во всех аппаратах. Тем не менее сегодня мы рассмотрим именно этот аксессуар и рассмотрим его разновидности.
Узел отбора — это специальное устройство позволяющее вывести часть фракций за пределы колонны тем самым произведя их отбор. Иными словами, узел отбора — это средство для управления отбором. Отбор бывает 3х видов. Каждый из них определен конструкцией самогонного аппарата, а также той технологией которой привык пользоваться самогонщик. Так, на самогонных аппаратах типа дистиллятор установка узла отбора лишена всякого смысла в то время, как в аппаратах колонного типа узел отбора может быть установлен в качестве дополнительного элемента.
Изначально самогонные аппараты были проще. Они были рассчитаны исключительно на получение дистиллятов (дистилляторы). Чуть позже самогонщики взяли на вооружение принципы ректификации и на их основе создали аппараты известные нам как спиртовые колонны. Данное название обусловлено продуктом, который они позволяли получить на выходе. По факту это были очень насыщенные крепкие спирты.
Узел отбора по пару
Важно подчеркнуть, что изначально узел отбора появился именно в таких аппаратах. Это обусловлено как конструкцией, так и принципами работы этих устройств. В отличии от классических дистилляторов они имеют более длительный цикл обработки что отражается как на качестве очистки продукта, так и на времени. Для большей наглядности стоит взглянуть на процесс более внимательно.
Принцип работы спиртовой колонны
Как и дистиллятор спиртовая колонна в своей основе имеет перегонный куб. Учитывая довольно существенные затраты на очистку продукта здесь резонно загружать большие объемы чем во время дистилляции. Все дело в объеме напитка, полученного на выходе. В случае ректификации мы получаем куда меньше, чем дистиллята и посему перегонные кубы в аппаратах подобного типа больше в размерах. Что касается головной части то здесь нет сухопарников или холодильника. Их заменило устройство, именуемое дефлегматор. По факту оно работает в качестве холодильника охлаждая все поднимающиеся спиртовые пары. Последние под воздействием холодной температуры конденсируются и начинают стекать вниз, орошая внутренние поверхности колонны. Капли при этом непрерывно взаимодействуют с парами тем самым повышая концентрацию спиртовых соединений. Важно заметить, что здесь нет привычного выходного патрубка, выводящего продукт наружу. Вместо этого процесс описанный выше повторяется многократно тем самым повышая концентрацию спирта внутри. Самогонщики называют это работой колонны на себя. В таком режиме она работает определенное время пока спирты не достигнут необходимой консистенции. Именно в этот самый момент нужно вывести часть содержимого наружу. Вот здесь на помощь и приходят узлы отбора. Будучи открытыми, они позволяют вывести часть продукта за пределы колонны.
Какими бывают узлы отбора
Как было сказано выше внутри колонны непрерывно циркулируют 2 фракции: паровая и жидкостная. Собственно, они и подлежат отбору. Как следствие на рынке можно встретить как узлы отбора по пару, так и по жидкости. Работают они по-разному и приспособить один узел для работы с обеими фракциями не получится. В качестве альтернативы можно рассмотреть специальные комбинированные узлы отбора. Последние отличаются тем, что позволяют осуществлять отбор как по жидкости, так и по пару. Увы, но в продаже они встречаются довольно редко. Куда чаще их заказывают у отдельных мастеров и надо сказать это изделие определенно не из дешевых. В то же самое время комбинированный узел отбора можно встретить в комплектации у самогонных аппаратов. Примером может служить бражная колонна Schnapser XO2.
Отличия узлов отбора
Узлы отбора построены для работы исключительно с одной единственной фракцией: паром или жидкостью. Как ни странно, но на выходе мы получаем в любом случае жидкость. Эта особенность так же подчеркивает различия этих 2х устройств. Различаются они прежде всего методом сбора фракций. Узел отбора по жидкости имеет внутри специальный желоб, в котором скапливается флегма, стекающая с верхних частей колонны. В желобе имеется отвод, который минуя кран переходит в доохладитель внутри которого осуществляется охлаждение. Что же касается парового узла то здесь механизм отбора несколько отличается. В частности, такой узел имеет специальную паровую зону, в которой циркулирует исключительно пар. Жидкость же при помощи специального патрубка отводится в части колонны, расположенные ниже. В паровой зоне имеется специальный кран, который позволяет парам собираться в специальном отводе. Отсюда они попадают в доохладитель, где конденсируются до жидкого состояния.
Узел отбора по жидкости
Как можно заметить различия у узлов отбора довольно существенные. Они позволяют гибко управлять работой колонны тем самым получая продукт необходимой концентрации. Выбор узла отбора определяется напрямую той технологией, которой привык пользоваться самогонщик. При желании можно использовать сразу несколько узлов получая еще больше возможностей для работы с содержимым колонны. Все эти особенности говорят о том, что узел отбора — это серьезный аксессуар, который используется для тонкой настройки аппарата позволяя тем самым полностью раскрыть его потенциал.
Принцип работы узла отбора по пару и его главные плюсы
Не так давно мы разбирали, как работает узел отбора по жидкости в конструкции колонного аппарата и выяснили, какие преимущества он дает по сравнению со стандартным отбором на бражной колонне.
Сегодня на очереди – узел отбора по пару. Во многом технологии схожи, но различия между ними все же довольно значительные.
Сегодня мы расскажем, как он работает и сравним с отбором по жидкости.
Что такое узел отбора по пару и как он работает
Узел отбора по пару – аксессуар, который устанавливается в колонну самогонного аппарата между царгой и холодильником.
Узел отбора по пару в конструкции колонного аппарата Вейн 5. Может устанавливаться на одну или две царги. Используется только при второй перегонке.
Использует принцип отбора по пару. Что это такое? Разберем на примере аппарата Wein 5.
Закипая в кубе, пары устремляются вверх и летят по пути: царга с насадками 1 → колено узла отбора 2 → зауженное отверстие → холодильник 3.
Пары конденсируются в холодильнике и в виде флегмы возвращаются обратно по другому пути: холодильник 3 →трубка перетока флегмы 4 → царга с насадками 1.
Зауженное отверстие находится в узле чуть выше уровня нижней стенки. Именно поэтому флегма не утекает обратно по тому же пути, по которому прилетел пар.
Если кран левого патрубка 5 приоткрыть, начнется отбор фракций (сначала «голов», затем «тела», потом «хвостов»). Часть пара пойдет на конденсацию в холодильник 6, а количество возвращаемой флегмы через трубку перетока будет снижаться. Этим краном мы регулируем флегмовое число, т. е. соотношение испаряемого и отбираемого.
Главный плюс, который дает узел – стабильность системы. На точность процесса не влияют пульсация нагрева, температура и степень напора воды. При работе с обычной бражной колонной нам придется постоянно следить за этими параметрами, чтобы случайно не зацепить «хвосты» или «головы» в тело.
Все, что требуется – повернуть кран в нужное положение, настроив скорость отбора. Благодаря тому, что система стабильна, мы можем без проблем получать ректификат 96,6°.
Подводя итог, скажем:
Отбор по пару имеет действительно весомые преимущества, которые не может дать стандартная бражная колонна. Однако если сравнивать его с отбором по жидкости, все уже не так очевидно.
Почему? Ниже мы попытаемся выяснить это.
Отбор по пару или по жидкости – что лучше?
Для начала советуем освежить воспоминания и прочитать статью о принципе работы узла отбора по жидкости.
Наглядно проиллюстрировать отличия нам поможет сравнительная таблица.
Узел отбора по жидкости 
Узел отбора по пару 
Как управляем колонной во время перегонки
Управляем игольчатым краном 
Управляем паровым краном 
Влияют ли пульсации нагрева плиты на качество продукта
Нужно ли регулировать скорость отбора тела
Да, скорость необходимо регулировать, когда количество спирта в баке уменьшается.
Скорость не нужно регулировать до конца отбора «тела».
Влияние температуры и напора охлаждающей воды на качество продукта
Степень участия человека (в ходе дробной перегонки)
Что лучше?
Однозначно сказать, какой из способов лучше, нельзя. Почти по всем параметрам узлы одинаково хороши.
Важнейшая разница заключается степени регулировки при отборе фракций. И тут уже становится все гораздо интереснее. Кран на узле отбора по жидкости необходимо время от времени подкручивать, так как количество спирта в баке постоянно уменьшается.