Для чего узел отбора
Зачем нужен узел отбора голов. Устройство и принцип действия узла отбора голов.
Медный самогонный аппарат от Пьяного Снайпера.
«Cuprum Gun». Дистиллятор и колонна.
Узел отбора голов — небольшая, недорогая, но очень удобная штука для облегчения процесса отбора головных фракций при работе на бражной колонне.
Представляет собой разновидность узла отбора по жидкости.
Устанавливается на колонну (или царгу) перед дефлегматором.
Как работает узел отбора голов.
После того, как колонна прогрелась и поработала «на себя», скопившаяся флегма на вверху колонны (там, где и установлен данный узел) представляет собой именно легкокипящие фракции — головы, которые нам надо отобрать в начале погона.
Для этого немного приоткрываем сливной кран узла и настраиваем скорость отбора голов до 1 капли в секунду.
Вся флегма (в данный момент это головы) конденсируется в дефлегматоре, капает на узел отбора, с которого стекает в приёмную ёмкость.
Возможность исключить на данном этапе холодильник обусловлена тем фактом, что головы отбираются с малой скоростью. Это достигается установкой небольшой мощности нагрева, и как следствие медленным парообразованием в кубе, с которым даже маломощный дефлегматор легко справляется.
Устройство узла отбора голов. Цилиндрическая накопительная ёмкость, в которую сбоку врезан сливной патрубок. При перекрытом боковом патрубке вся флегма стекает в колонну через переливную внутреннюю трубку.
После отбора всего объёма голов, закрываем кран узла, увеличиваем мощность нагрева и начинаем быстрый отбор тела по всему «маршруту» колонны с использованием и дефлегматора, и холодильника.
Плюсы использования узла отбора голов:
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.
Отбор по пару или по жидкости что лучше
Сравнительный обзор схем отбора, используемых в домашних бражных и ректификационных колонах. Рассмотрим характеристики, преимущества и недостатки, а также реализацию в различных вариантах дистилляции.
Узлы отбора для самогонных аппаратов
Для начала немного теории.
Дистилляция – процесс испарения жидкости с последующей конденсацией. Все что испарилось из бака мы конденсируем с помощью холодильника и забираем в отбор.
Ректификация (в отличие от самогоноварения), предполагает более чистое разделение компонентов водно-спиртовой смеси в результате ее многократного испарения, конденсации и возврата флегмы в куб.
Флегма — это конденсат в ректификационной колонне.
Целью ректификации является получение спирта заданной крепости и его очистка от примесей. Для этого флегмовое число должно всегда быть выше минимального (выше синей линии на графике).
Качество спирта напрямую зависит от величины флегмового числа — чем оно выше, тем чище получается продукт на выходе. Но с другой стороны, при повышении флегмового числа снижается производительность колонны.
Постоянно приходится искать компромисс между чистотой и производительностью.
Узел отбора с дефлегматором
CM – регулировка количества воды, подаваемой в дефлегматор. Позволяет контролировать количество пара, проходящего сквозь дефлегматор на холодильник отбора продукта.
Отбор осуществляется регулированием расхода воды, которая поступает для охлаждения дефлегматора. Данный тип отбора имеет ряд недостатков, однако широко применяется на бражных колоннах, благодаря простоте использования и получении в целом хорошо очищенного дистиллята. Недостатки заключаются в чувствительности этого метода к напору воды и неравномерности нагрева.
Напряжение в сети постоянно меняется (а с ним и мощность нагрева), напор воды и ее температуры тоже могут скакать во время перегонки. В результате мы вынуждены в течении несколько часов, пока отбираются головы, постоянно следить, чтобы вовремя подкрутить мощность или охлаждение.
При ректификации на постоянной мощности охлаждения и нагрева происходит постепенное уменьшение отбора, но флегмовое число остается неизменным.
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.
Малейшие колебания напора приводят к изменению скорости отбора и флегмового числа. Если не предпринять мер по стабилизации давления охлаждающей воды в квартире, на процесс отбора будет влиять даже спущенный соседями унитаз.
Узел отбора по жидкости принцип работы
LM (liquid managment) — контроль отбора жидкости (флегмы), один из вариантов, которые широко применяются винокурами.
Наиболее удобная (простая) в реализации и легкая в эксплуатации схема, при которой все пары конденсируются, затем одна часть конденсата возвращается в колонну, другая – идет в отбор.
Реализуется это узлом отбора по жидкости, который устанавливается между дефлегматором и царгой. В этом небольшом элементе трубы, внутри имеется специальный желоб. Флегма, стекая из дефлегматора, попадает в этот самый желоб и скапливается там. Желоб имеет боковой отвод, через который флегма собственно и попадает в отбор.
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.
Преимущества: отбор по жидкости не имеет зависимости от напора и температуры воды, а так же не зависит от напряжения в сети.
Легко поддается автоматизации (клапан старт-стопа).
Недостатки: нельзя установить скорость отбора на одном уровне в процессе всей перегонки. К концу погона нужно регулярно снижать скоростью отбора для удержания флегмового числа. Если зафиксировать скорость отбора на одном уровне, то по мере ректификации флегмовое число будет падать.
Доохладитель для узла отбора по жидкости
Сама по себе флегма, отводимая узлом отбора по жидкости, очень горячая и нуждается в охлаждении. Для этого на боковой отвод прикрепляется доохладитель, который имеет более простую конструкцию, чем полноценный холодильник.
Узел отбора по пару как работает
VM (vapor managment) — контроль отбора пара, один из популярных методов, так же часто встречающийся среди самогонщиков.
Пары спирта, нагреваясь в баке, поднимаются вверх по царге, наполненной СПН или насадкой панченкова. Далее пары попадают в узел отбора по пару (сбоку узла находится выход на кран). Так как кран на начальном этапе перекрыт, то пары двигаются дальше вверх. Вверху колонны находится дефлегматор, расположенный вертикально, где пары конденсируются и стекают назад в виде флегмы по специальной обводной трубке. Попадая в царгу, флегма нагревается, подхватывается восходящими парами и опять возносится к дефлегматору, а затем опять вниз в виде флегмы. Таким образом проходит циркуляция флегмы, в результате которой все пары упорядочиваются в колонне по фракциям. Если приоткрыть кран, то часть паров будет выходить через него, а другая часть продолжать циркулировать в колонне. Те пары, которые вышли через кран попадают в холодильник, конденсируются в нем и выходят в виде продукта максимальной чистоты и крепости.
Управление колонной осуществляется путем изменения количества отбираемого пара с помощью шиберного или обычного шарового крана. Соотношение площадей поперечного сечения колонны и пароотводящей трубы определяет минимальное флегмовое число, которое можно увеличить, регулируя положение крана. Минимально возможное флегмовое число равно 4.
Плюсы: отсутствие чувствительности к перепадам подаваемой воды и температуре дефлегматора (так как процесс проходит до него). Чувствительность к положению крана весьма мала, что позволяет делать точные регулировки.
Режим отбора по пару практически не нуждается в автоматике — заданное на старте отбора «тела» флегмовое число сохраняется неизменным до конца, регулировка нужна буквально пару раз в конце погона. Скорость же отбора к концу перегонки резко уменьшается вплоть до остановки.
В отличии от отбора по жидкости, краном можно более корректно настроить процесс, но нужно помнить о том, что скорость отбора после регулирования краном меняется только по прошествии нескольких десятков секунд.
Система управления инерционна — от смены положения крана до изменения скорости отбора может пройти до 10-15 секунд.
Узлы отбора для самогонных аппаратов какой лучше
Узел отбора по жидкости немного проще по конструкции — отбирается уже сконденсированная флегма (спирт), которую требуется немного доохладить. Но кран на узле отбора по жидкости необходимо время от времени подкручивать, так как количество спирта в баке постоянно уменьшается.
Главный плюс, который дает узел отбора по пару – стабильность системы. На точность процесса не влияют изменение нагрева, степень напора воды и ее температура. Мы выставляем кран в определенную позицию и большего его не трогаем — отбор прекрасно происходит без нашего участия. Регулировать кран нужно только при смене фракций отбора: для «голов» одно положение, для «тела» — другое. Для начинающих самогонщиков узел отбора по пару будет более предпочтителен.
Однозначно одно — узел отбора по жидкости и пару гораздо надежнее, удобнее и качественнее, чем стандартный узел с дефлегматором, где вам придется постоянно следить за стабильностью нагрева (купить стабилизатор), напором и температурой охлаждающей воды.
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.