Самый распространенный способ получения крепкого спиртного в домашних условиях - . Однако на заводах по производству алкоголя, а точнее водки, используется принципиально другой метод - ректификация. Что такое ректификационная колонна для домашнего самогоноварения, в чем ее плюсы и минусы, и как ее сделать самому, мы и разберемся.

Общие принципы ректификации и дистилляции

Быстрый переход по статье

Дистилляция. Спиртовые и другие пары отделяются от горячей браги по мере нагревания, перемешиваются в верхней части куба и почти все вместе уходят в отводную трубку и далее к холодильнику и резервуару. Разделить эти пары на полезные (спирт) и вредные (так называемая «сивуха») очень сложно. Частично добиться результата позволяет контроль над температурами и отделение «голов» и «хвостов».

Ректификация. Пары поднимаются вверх не напрямую, а проходят через жидкость - флегму. Она находится в «тарелочках», которые установлены в колонне перегонного аппарата. В жидкости оседают легколетучие вещества (кипят легко, при низких температурах), а в пару остаются труднолетучие. В итоге вверх поднимаются очищенные от тяжелых фракций пары. К сожалению, к труднолетучим относятся и вкусоароматические составляющие.

Схема движения паров и жидкостей в колонне для ректификации
Тарелочка в ректификационной колонне

Поклонники есть и у того, и у другого варианта перегонки браги. И обе группы «болельщиков» непримиримы. Простой самодельный самогонный аппарат с прикубником (он же сухопарник) дает пусть и не очень чистый, но все же соответствующий стандартам алкоголь. И главное - он получается вкусным.

Если сырье прогоняется ректификационной покупной или самодельной колонной, качество и чистота самогона будут выше. Но, как жалуются знатоки, привкусы и ароматы натурального сырья исчезают - продукт становится выхолощенным. Происходит это потому, что в основе лежит другой принцип переработки.

Читайте так же: Самогонный аппарат Германия и другие

Преимущества и недостатки систем перегонки

Плюсы дистилляции:

Минусы:

• получить чистый и одновременно крепкий алкоголь невозможно - потребуется химическое обезвоживание.

Плюсы ректификации:

• при колонной, особенно многоуровневой, перегонке получается очень чистый продукт, для самогонного дистиллята недостижимый;
• можно сразу изготавливать алкоголь высокой крепости.

Минусы:

• процесс занимает больше времени;
• большие затраты на воду и нагрев;
• аппарат стоит недешево;
• разобраться в процессе довольно сложно.

Можно все взвесить и решить, какой способ для себя избрать. Но в любом случае, ректификат - это не на 100% очищенный от вредных примесей алкоголь, особенно это справедливо для несовершенных и самодельных устройств. А дистиллят имеет вполне приемлемые характеристики, и если винокур подходит к процессу ответственно и будучи подкованным, его напитки будут куда качественней магазинных.

Схема простейшего ректификатора

Чтобы сделать самодельный самогонный аппарат для очищения методом ректификации, придется немного потрудиться. Вот простая и надежная конструкция, которую можно изготовить собственными руками у себя дома:

Схема насадки-колонны для изготовления ректификата

Для самогонного устройства такого типа придется немного потратиться. Основные материалы, которые будут нужны:

1. Труба из нержавейки - D около 50 мм, длина 1,2–1,5 м.
2. Мочалки из нержавейки. Их нужно будет нарезать ножницами по металлу и засыпать ими трубу наполовину.
3. Переходники для водопроводного крана и крышки куба.
4. Обычный термос, который будет исполнять функцию дефлегматора. Его нужно будет закрепить горлышком с каплеуловительной трубой посредством переходника. Также к нему надо будет приварить трубки-переходники для подвода/отведения воды и трубку для связи с атмосферой.
5. Вокруг трубы закрепляем утеплительный материал.
6. Потребуется лист металла, чтобы нарезать из него упорные шайбы.
7. Еще нам будут нужны:

Ректификационная колонна, которая еще 20 лет назад была только на спиртзаводах, теперь используется и в быту для производства высококачественного спирта – ректификата, что для обычного самогонного аппарата задача невыполнимая.

И чтобы лучше понять, что это такое, каково устройство и принцип действия ректификационной колонны, а также как изготовить агрегат своими руками, стоит ознакомиться с вопросом более детально.

Ректификационная колонна – это сложное устройство, состоящее из нескольких узлов: —царги—, узла отбора и —термометра—, – необходимых для протекания полноценной ректификации. Этот процесс позволяет разделить многокомпонентную смесь, состоящую из веществ с близкой температурой кипения/испарения.

Главное отличие ректификации от обычной дистилляции в том, что при ней испарение и конденсация веществ – это не единичное явление, а постоянный цикличный процесс. В результате —самогонный аппарат— колонного типа производит спирт высочайшего качества – ректификат.

Устройство и принцип работы ректификационной колонны

Царга

Находится в основании колонны и является одной из основных ее частей. Внутри нее протекает газо-жидкостный массообмен – одно из основных явлений в процессе ректификации. Происходит это следующим образом:

• Жидкость, закипая в —перегонном кубе—, испаряется и в газообразной форме проходит через царгу.
• Пар, дойдя до дефлегматора, охлаждается и конденсируется на его стенках.
• Конденсат стекает сначала по стенкам дефлегматора, а потом и по стенкам царги обратно в куб.
• В этот момент между стекающим конденсатом и восходящим паром происходит газо-жидкостный массообмен. Он заключается в передаче тепла и некоторого количества испаренных веществ от пара к конденсату. Под таким воздействием часть флегмы – ее легкокипящие составляющие: спирт и небольшая доля воды вновь испаряются, не доходя до перегонного куба, а более труднокипящие: сивушные масла и другие примеси продолжают стекать в перегонный куб.

Таким образом в верхней части колоны скапливается в основном спирт, а примеси в основном циркулируют в нижней части агрегата. Как следствие, на выходе получается ректификат с крепостью около 95%.

В ректификационной колоне может быть как одна царга, так и несколько. При этом чем выше колонна, тем больше площадь, на которой проходит массообмен между флегмой и паром, что в свою очередь улучшает качество получаемого продукта.

Внутри царги находятся насадки, на поверхности которых и происходит основной массообмен. Изделия из нержавейки хорошо подходят для сахарной и зерновой, а медные – —для фруктовой браги—.

Кроме насадок внутри царги могут размещаться тарелки, которые еще больше увеличивают площадь, на которой проходит газо-жидкостный массообмен, что сказывается на качестве получаемого ректификата.

Стенки царги могут иметь дополнительный подогрев, усиливающий испарение флегмы, не попавшей на насадки и тарелки. Такое дополнение также улучшает качество конечного продукта.

Дефлегматор

Верхняя часть ректификационной колонны, отвечающая за сбор и охлаждение восходящих паров до флегмы. Отсюда конденсировавшаяся жидкость стекает вниз в царгу.

Дефлегматор может быть выполнен по нескольким принципиальным схемам, самой простой является пленочный вариант, а одной из самых популярных – холодильник Димрота,

Узел отбора

Отвечает за сбор части конденсировавшейся флегмы и ее вывод наружу в тару для сбора. В зависимости от настроек узла отбора варьируется и количество отбираемого конденсата. Чем меньше его отбор, тем выше качество ректификата.

Термометр

В ректификационной колонне, в отличие от стандартного самогонного аппарата, является обязательной составной частью системы. Дело в том, что ректификация – это очень тонкий процесс, сильно зависящий от поддержания правильной температуры.

Перегонный куб с ТЭНами

Хотя ректификационная колонна может использоваться и с обычным кубом на газовой, электро- или , значительно лучше оборудовать ее ТЭНовым агрегатом.

Такая особенность, как и термометр, связана с необходимостью точной и тонкой регуляции температуры внутри системы, а значит и с регуляцией мощности устройства, нагревающего брагу.

Газовые вентили требуют большого мастерства, индукционные плитки имеют фиксированный шаг от 100 до 300 Вт, а вот регуляторы ТЭНов позволяют изменять мощность по 3-5 Вт.

Что лучше, классический самогонный аппарат или ректификационная колонна?

Чтобы понять преимущества ректификации перед дистилляцией, стоит провести наглядное сравнение этих технологий.

Критерий	Дистилляция	Ректификация
Вкусо-ароматические качества конечного продукта	Вкус и запах соответствуют сырью браги.	Очень чистый спирт без вкуса и запаха.
Крепость напитка	В зависимости от конструкции аппарата и количества перегонок от 40 до 65%.	до 97, в среднем 93-95%.
Степень отделения веществ с разной температурой кипения/испарения	Низкая, даже вещества имеющие большую разницу в температуре испарения после конденсации остаются вместе.	Очень высокая, при необходимости можно не только отделить спирт, но и разделить сивушные масла на составляющие.
Степень отделения вредных веществ от спирта	От низкой до средней. Улучшить качество отделения можно только за счет увеличения количества перегонок.
Потеря спирта	Большая, в лучшем случае получится собрать до 80% продукта, содержащегося в браге.	Маленькая, потери на практике составляют от 1 до 3%, хотя при идеальных условиях их может и не быть.
Сложность создания и использования агрегата на базе технологии	От низкой до средней, примитивные модели не имеют строгих размерных критериев, потенциал улучшения оборудования ограничен. Обращаться с технологией легко и просто.	Высокая. Для создания понадобится специализированное оборудование и строгий перечень материалов. Для эффективного использования нужны теоретические познания.

Чтобы посредством дистилляции получить продукт такого же качества, как при ректификации, нужно провести около 10 последовательных перегонок. При этом нужно учитывать, что перегонять спиртосодержащий продукт крепче 20-30% взрывоопасно (самогоноварение взрывоопасно по умолчанию, но в этом случае риск значительно увеличивается).

Как сделать ректификационную колонну своими руками по подробной схеме

Агрегат выполняется по простой конструкции.

Расчет и сборка ректификационной колоны своими руками проводятся следующим образом:

Вместо послесловия

Спирт, полученный посредством ректификации, значительно качественней дистиллята из классического самогонного аппарата.

Но вместе с положительными сторонами приходят и недостатки : требования к оборудованию значительно выше, а его изготовление затратнее, кроме того, эксплуатация также требует высокого мастерства.

Поэтому однозначно определить, что лучше, хороший самогонный аппарат или ректификационная колонна, не так легко, но, конечно, существует промежуточное решение – бражная колонна. Она дает дистиллят, но не ректификат, очень высокого качества, и пользоваться ей проще, тут все дело в приоритетах.

В этой статье вашему вниманию предлагается вариант ректификационной колонны собранной из доступных материалов, с дефлегматором изготовленным из обычного бытового термоса. Термос объемом 0.5 или 0.75 литра, представляет собой, практически готовый дефлегматор, что значительно упрощает конструкцию и уменьшает объем работ. Производительность колонны, по спирту ректификату, составляет 1-1.5 л/час, в зависимости от диаметра трубы. Для изготовления некоторых элементов колонны потребуются токарные работы. В качестве испарительной емкости (перегонный куб, в дальнейшем просто куб), для спирта-сырца (самогона), можно использовать любую подходящую по размеру, начиная с двух литров, верхний предел не ограничен. Способ нагрева куба может быть любым, но в целях безопасности, нужно стараться по возможности, не использовать для нагрева открытый огонь.

Для изготовления колонны потребуется:

Из инструментов и приспособлений потребуется:

В процессе эксплуатации колонны, для контроля за температурным режимом и отслеживания очередности выхода фракций, потребуются:

термометр до 100 гр

Термометр можно использовать ртутный с ценой деления 0.5 гр, в крайнем случае 1 гр. А лучше с точностью 0.1 гр. Можно использовать недорогой мультиметр с функцией термометра .

Так же нужен будет , для измерения перепада давления в кубе, хотя можно обойтись и без него.

Для подвода и отвода охлаждающей жидкости потребуется гибкая или шланг диаметром 5-6 мм.

Для отбора полученного дистиллята потребуется диаметром 5-6 мм.

И так, если есть желание, самостоятельно изготовить колонну для получения чистого 96% спирта, то вперед, в магазин, за покупкой вышеперечисленных материалов и недостающих инструментов.

Для этого первым делом отнесем трубу к токарю, что бы он отрезал ненужные нам сантиметры от трубы, аккуратненько снял фасочки и таким образом отторцевал края трубы. Если нет токаря, не беда, отрезаем ровненько ножовочкой по металлу, сколько нужно, стараясь выдерживать плоскость реза под углом 90 гр., к телу трубы. Для этого можно трубу в месте разреза, ровненько обмотать изолентой и резать по ее краю. Затем плоским напильником выравниваем края среза и снимаем заусенцы. Круглым напильником обрабатываем внутреннюю часть среза. Потом полируем наждачной бумагой, для того чтобы подготовить поверхность для дальнейшей пайки. Далее нам нужно будет изготовить переходник для соединения трубы с крышкой куба, а так же узел отбора дистиллята. Если есть токарь, то заказываем эти детали ему. Переходники должны одним концом плотно вставляться с внутренней части или надеваться с наружной части трубы. Это будет зависеть от диаметра самой трубы и возможности выточить или достать под этот диаметр переходник. С другой стороны переходник должен иметь резьбу . Резьба может быть как метрическая, так дюймовая или трубная. Шаг резьбы предпочтительно делать не менее 1.5 и не более 2. Если токаря нет, то придется переходник купить в сантехническом магазине. Подойдут переходники на 1 или 1¼ дюйма в зависимости от диаметра трубы. Переходник лучше брать не никелированный, а латунный, для того, что бы его можно было легче, потом залудить. А вот с узлом отбора сложнее, придется импровизировать на ходу, в зависимости от имеющихся деталей и конфигурации горловины термоса. Можно подобрать в сантехническом магазине подходящие детали и посредством подгонки друг к другу и их последующей пайки, собрать узел отбора. Затем нужно изготовить опорные шайбы для насадки. Диаметр шайбы должен быть таким, что бы он обеспечивал плотную посадку шайбы в трубу. Отверстия в шайбе должны быть насверлены как можно чаще и иметь диаметр не менее 3 и не более 4 мм. Вставить с одной стороны в трубу, шайбу на нужную глубину. Далее нужно припаять к трубе переходник для соединения с крышкой куба. Для этого нужен паяльник, припой (а лучше чистое олово, оно не содержит свинца) и паяльная кислота. Сначала зачищаем наждачной бумагой или напильником места предполагаемой пайки на трубе и переходнике. Потом наносим паяльную кислоту и прогреваем паяльником с капелькой олова. Дополнительно, можно прогреть место пайки газовой горелкой. По мере прогрева, олово начнет плавится и растекаться. Таким образом, нужно залудить всю поверхность переходника подлежащую пайке, а так же и ту поверхность, что будет контактировать со спиртом (но это в том случае, если переходник не из нержавеющей стали). Переходник из нержавейки лудить не нужно. Излишние наплывы олова удалить в горячем состоянии ветошью из натурального материала (не синтетики). Затем вставить залуженный переходник в залуженную таким же образом трубу и нагреть место спаивания паяльником, а лучше газовой горелкой. Олово расплавиться и надежно зафиксирует детали между собой. Затем приступаем к изготовлению насадки для колонны . Далее засыпаем насадку в трубу, периодически слегка встряхивая трубу, для равномерной укладки насадки. Не нужно трясти слишком сильно. Таким образом, заполняем трубу до самого верха. Вставляем в трубу, еще одну опорную шайбу для насадки. Затем вставляем залуженный торец узла отбора и нагреваем место спаивания (естественно, что и второй конец трубы тоже залужен). Надеваем на трубу теплоизолятор нужного диаметра и на этом можно считать изготовление ректификационной части колонны, законченной.

Для этого нужно зачистить донышко термоса наждачкой.

Сделать из полоски жести подобие скобы.

Затем из стальной проволоки сделать подобие петли, завести ее в отверстие скобы и скрутить плоскогубцами.

Второй конец проволоки зажать в тиски или прибить к стене. Взять термос обеими руками, отвести его от себя и сильно дернуть. Крышка (донышко), должна слететь. Следует упомянуть о том, что некоторые донышки посажены слабо и слетают довольно легко, а некоторые с очень большим усилием и порой отрывается скоба в месте пайки, а донышко остается на месте. В таком случае нужно увеличить площадь контакта между донышком и скобой поверхности, вновь спаять эти детали и попытаться еще раз.

Нужно обточить по периметру сварочный шов, соединяющий между собой крышку и колбу. Сделать это лучше на наждачном станке.

Но можно и при помощи насадки к дрели. Обтачивать нужно как можно равномернее и следить за появлением небольшого, еле различимого зазора между крышкой и колбой.

Обтачивать нужно до тех пор, пока зазор не появится по всей окружности.

После этого крышка легко извлекается из колбы. Под крышкой будет видна еще одна колба.

Ее при необходимости, так же можно вынуть, обточив на наждаке сварочный шов по периметру.

После чего внутренняя колба легко извлекается из внешней.

В результате всех манипуляций по разборке термоса, мы имеем две отдельные колбы.

Но если каких либо переделок в конструкции термоса не предусматривается, то извлекать внутренюю колбу из внешней не следует. Для изготовления дефлегматора достаточно снять донышко и вакуумную крышку и получить доступ к внутренней колбе. Далее во внутренней колбе, по центру, с задней стороны, нужно просверлить отверстие под трубку для связи с атмосферой. Зачистить и потом залудить место пайки, как колбы, так и трубки. Затем вставить трубку в отверстие и надежно пропаять. Отверстие должно быть такого диаметра, что бы трубка в него вставлялась с натягом. Это облегчит пайку. При пайке стараться не допускать затекания припоя на внутреннюю сторону колбы. Затем также по центру донышка просверлить отверстие и залудить место пайки, залудить сопрягающиеся поверхности колбы и донышка. Надеть донышко на колбу и пропаять. Затем пропаять трубку и донышко. Затем залудить горловину термоса и узел отбора. Вставить узел отбора в горловину и пропаять посредством нагрева паяльником или газовой горелкой. Аккуратно, не повредив внутреннюю колбу, просверлить в наружной колбе внизу и вверху отверстия для трубок подвода и отвода охлаждающей воды. Залудить, вставить трубки и пропаять. В узле отбора дистиллята, просверлить отверстие для втулки термометра. Втулку желательно сделать из фторопласта. Во втулке просверлить отверстие по диаметру щупа термометра. Вставить втулку в узел отбора. Так же нужно в узле отбора просверлить еще одно отверстие для отбора дистиллята. Вставить трубку и пропаять. На этом изготовление дефлегматора, можно считать законченным. Далее нужно тщательно промыть все места пайки раствором пищевой соды в воде. Потом прикрутить дефлегматор к колонне и промыть все в сборе под струей воды.

Перед первым использованием колонны нужно тщательно изучить теорию ректификации . Затем нужно как можно дольше (несколько часов), погонять колонну без отбора дистиллята, для того что бы вымыть с поверхности насадки, трубы и дефлегматора, загрязняющие вещества, оставшиеся после промывки водой. После этого можно начинать производить отбор головных фракций в отдельную емкость. Эти фракции промоют холодильник и трубки отбора дистиллята от загрязнений. И уже только после этого приступать к отбору основной - пищевой фракции . Если вам будет что-то не понятно из описания, задавайте вопросы в отзывах и комментариях. Постараюсь на них ответить в ближайшее время.

Вариант дефлегматора со съемной крышкой большого диаметра выполненной из нержавеющего стаканчика

Сварка в этом варианте также отсутствует. В донышке нужно сделать большое отверстие. Отверстие должно быть такого диаметра, что бы малая колба в него с трудом пропихивалась, то есть по возможности с минимальным зазором. Я это сделал специальным сверлом, которое сам и изготовил когда то. Сейчас таие (наподобие), продают для прорезания круглых отверстий в керамической плитке. Там в центре сверло и еще два резца с победитовыми напайками по краям, выставляешь эти два резца на нужный диаметр и сверлишь на малых оборотах, поливая водой. Дело 1-2 минут. Отверстие получается ровным, без заусенцев и задиров. Но сверлить желательно на сверлильном станке, дрелью есть риск сломать резцы или выевернуть донышко. Если нет ни такого сверла ни станка, то нужно точно в центре накернить. Взять штангенциркуль с острым краем и прочертить окружность нужного диаметра, потом сверлишь максимально возможным сверло, потом берешь насадку на дрель в виде конуса и растачиваешь отверстие до прочерченой окружности, особенно под конец нужно соблюдать аккуратность, что бы отверстие получилось ровным. Ну и примеряешь естественно почаше под конец расточки. На это дело уходит как правило минут 15-20. Далее зачишаешь до блеска наждачкой края подлежащие лужению и залуживаешь их. Потом Натягиваешь донышко на колбу легкими покачиваниями и пропаиваешь место соединения. Далее, веренее это нужно сделать в самом начале. Во внутренней колбе нужно так же просверлить большое отверстие. Почему большое, да потому что туда будет вместо крышки вставляться конусный стаканчик из нержавейки, обрезанный наполовину примерно, принцип закрывания банки с кофем знаете? Там довольно таки большое отверстие но закрывается герметично, за счет натяга и пружинящих свойств крышки. То же самое и здесь, конус стаканчика очень плотно врезается в отверстие колбы, и никаких фторопластовых и прочих крышек не нужно. и еще через это большое отверстие во первых, все видно что там происходит, а во вторых, в нем просверлено отверстие для трубочки которая связывает с атмосферой, а так же для трубки в которую в дальнейшем вставляется щуп термометра.

Начинающие самогонщики обычно предпочитают дистилляторы. Но чем больше опыт, тем сильнее хочется получать совершенный продукт – лишенный сивушных масел и максимально крепкий.

У самогонщиков, не знакомых на практике с работой РК, существует предубеждение. Они считают, что ректификационная колонна забирает запах исходного продукта. Это справедливо лишь отчасти.

Все зависит от цели, а эксплуатируется колонна по-разному: с целью получения спирта-ректификата или чистого и укрепленного дистиллята.

Ректификационная колонна по внешнему виду — высокая труба , вертикально возвышающаяся над перегонным кубом. Непременные составляющие:

• Труба из пищевой нержавейки высотой не ниже 1 и не выше 1,5 метра. Промышленные имеют размеры, в тысячи раз превосходящие указанные.
• Дефлегматор – верхняя часть трубы с водяной рубашкой.
• Насадки: РПН либо кухонные прополочные скребки из нержавейки, а также (не всегда) СПН- спиральки равного диаметра и высоты.
• Термометр. А лучше два: один в кубе, второй – в колонне.
• Трубка для соединения с атмосферой.
• Прямоточный холодильник, который окончательно конденсирует пары спирта, идущие из колонны.
• Соединительные элементы и трубки для подключения/отвода воды для охлаждения.
• Утеплитель колонны в отсеке, где происходит тепломассообмен (желателен, но не обязателен).

Расчет параметров системы

Расчет необходим для того, чтобы колонна выдавала чистый от сивухи и прочих примесей продукт крепостью до 95°. При этом не захлебывалась, имела оптимальную скорость перегона.

Внимание. Любая из представленных на рынке и самодельных ректификационных колонн имеет скорость перегона в разы ниже, чем .

Это связано с необходимостью многократного переиспарения спиртосодержащей жидкости.

Продуктивность и качество работы зависят от:

• высоты и диаметра царги;
• правильных расчетов по насадке;
• мощности нагрева;
• объема перегонного куба.

Размеры трубы и насадки

Чтобы обеспечить правильную укрепляющую и разделительную способности вне зависимости от внутреннего сечения, приемлемой высотой царги считается 1 — 1,5 м. Эти параметры определены многочисленными экспериментами.

При меньшей высоте не удастся уберечься от прорыва сивухи в готовый продукт, то есть – не удастся добиться надлежащей чистоты отбора. Если же сделать высоту большей, это не дает лучших показателей и даже напротив – увеличивает количество головных фракций. Проще говоря – каждый лишний сантиметр колонны снижает разделяющие способности устройства и отрицательно влияет на скорость перегона.

Допустимые параметры внутреннего диаметра трубы – 28-52 мм . Это – размеры, применяемые в производстве бытовых РК.

Существует формула: производительность, измеряемая в миллилитрах продукта за час работы и мощность (Ватты) равны площади сечения (поперечного разреза) трубы в кв. мм, то есть – прямо пропорциональны ее диаметру в квадрате.

Выбирая или сооружая колонну, просчитывайте диаметр (внутренний). При больших отклонениях правильно работать она не будет.

Насадка

Она не просто увеличивает контакт спиртосодержащего пара с флегмой, она должна быть привязана к конкретной колонне. При домашнем подбирают насадки, имеющие поверхность контакта 1,5 — 4 м2 на литр ректификата.

Если взять больше, очистка улучшится, но упадет и без того невысокая скорость перегонки. Если взять меньше 1,5 кв.м, то разделение и укрепление упадут, в результате чистого спирта не получится.

При использовании только РПН обычно скрученные полотна вставляют одно над другим снизу – от куба до узла отбора. Соотношение СПН к внутреннему диаметру подбирается меньше в 13-15 раз. То есть, при толщине проволоки 0,25 мм диаметр СПН подбирается к трубе 50 мм – 3,5х3,5; 40 мм – 3х3; 28-32 мм – 2х2.

Внимание. Для различных задач используются свои насадки.

Например, при перегонке (дистилляции) зернового сырья целесообразно применять медные РПН или СПН, кольца, седловидные насадки. Для ректификации – РПН+СПН, порезанные проволочные мочалки.

Подбираем объем перегонного куба

Ректификацию проводят после первой дистилляции, когда получают спирт-сырец. Заливается 40-градусная жидкость. Количество насадки для недопущения попадания сивухи в готовый продукт исчисляется от 10 до 20 объемов спиртосодержащей крепкой жидкости в кубе.

Разрешается заполнять спиртом-сырцом только на 2/3, то и подбирать емкость следует, исходя из используемой царги. Расчеты при 1,5-метровой колонне с диаметром трубы:

• 50 мм – не менее 30, не более 60 л. Нужна емкость на 40-80 литров;
• 40 мм – от 17 до 34 л. Куб до 50 литров;
• 32 мм – от 10 до 20 л. Куб до 30 литров;
• 28 мм –до 14 л. Требуется куб до 18 литров.

При минимальных объемах можно брать трубу длиной не 1,5, а 1-1,2 м.

Чем греть и на какой мощности?

Ректификация – это не дистилляция, при которой возможен нагрев на плитках различного промышленного изготовления и даже дровяной. Для РК необходимо выполнение нескольких обязательных условий:

• обеспечение максимально быстрого нагрева;
• возможность тонкой регулировки нагрева для качественного разделения алкоголя на фракции;
• безопасность – предохранение от воспламенения и взрыва, с учетом того, что в кубе – не слабоалкогольная брага, а крепкий спирт-сырец.

В связи с этим и подбирать источник нагрева из многих вариантов необходимо с учетом этих требований:

1. Дровяная печь . Отбрасывается безоговорочно, поскольку ни одному пункту требований не отвечает.
2. Газовая конфорка. Не подходит, поскольку невозможно точно отрегулировать нагрев и высока опасность взрыва.
3. Электроплита не соответствует по той причине, что она работает по принципу полной остановки нагрева и возобновлении после падения температуры до критической отметки (вспомните «щелчки», издаваемые электроплиткой). Когда электропитание прервется, флегма будет не стекать постепенно, как предусмотрено технологией, а обрушится и ректификация попросту не состоится или ее придется начинать заново – с другим источником нагрева.
4. Индукционная плита может быть использована «с натяжкой». У нее невозможно плавное изменение мощности, а правильная ректификация требует плавного, не более 10 Вт за раз.
5. ТЭН с регулировкой, стабилизацией напряжения и плавным изменением нагрева на 5-10 Вт – это оптимальное решение. Именно им следует оснастить РК.

При подборе мощности учитывайте: для быстрого нагрева куба необходим килловатный ТЭН на каждые 10 литров жидкости. То есть:

• Для 50 литрового (в нем – 40 литров), требуется 4-х килловатный ТЭН.
• 40 л (оптимально 30 л) – 3-х килловатный.
• 30 (до 23 л) – 2,5 кВт.
• 20-25 (15-20 л) – 1,5 кВт.

Расчеты дефлегматора

Их определяют, исходя из типа колонны. При отборе спирта ниже дефлегматора, лучший выбор — дефлегматор Димрота мощностью до 5 Ватт на квадратный см.

Если отбор выше дефлегматора, то мощность может составлять до 2 Ватт. Применяется как Димрот, так и «рубашечник».

Например, если у вас царга 50 мм, то для Димрота достаточно трубки 6 см (внутреннее сечение) до 50 мм в длину (при точном расчете – 48,7). Рубашечник может быть из трубы 52 мм длиной 39 см.

Достижение необходимой мощности в таблице:

Внутренний диаметр трубы (мм)	Высота царги (см)	Производительность при оптимальной мощности нагрева (мл/ч)
52	100	1900-1950
51	150	1750-1790
42	150	1120-1190
40	100	1100-1130
32	150	630-660
28	150	450-490

Расчет прямоточного холодильника

Если прямоточник является доохладителем в РК с жидкостным отбором, достаточно 30-сантиметровой «рубашки» на трубке отбора. Обычно соединяют отвод воды с подачей к дефлегматору.

Другое дело, если РК вы намерены эксплуатировать и как дистиллятор, тогда рубашечник изготавливайте, исходя из дистилляционных потребностей.

Не нагружая вас малопонятными подробностями, отметим — чтобы поддерживать турбулентность движения пара, возьмите внутренний диаметр трубы, соответствующий мощности нагрева, помноженного на 6. Диаметр – в мм, мощность в кВТ.

Между стенками трубы и рубашки достаточно 1,5 мм для свободного движения воды.

Важно. При создании прямоточного холодильника навейте на внутреннюю трубу проволоку с таким диаметром, чтобы спираль на 0,3 мм не доставала до внутренней поверхности рубашечника.

Спираль навивается с шагом в 2-3 диаметра внутренней (паровой) трубы. Она предотвращает деформацию стенок, улучшает охлаждение и уберегает от образования «мертвых зон вследствие теплового расширения.

Принято использовать пары труб для холодильников с толщиной стенки 1 мм:

• 10 мм-14 мм;
• 12 мм-16 мм;
• 14 мм-18 мм;
• 16 мм-20 мм;
• 20 мм – 25 мм. В этом случае толщина трубы 25 мм нужна 1,5 мм.

Длина прямоточного холодильника – 50-75 см.

Опираясь на приведенные расчеты, при правильном подходе к делу вы получите продуктивный ректификатор, по качеству – даже выше промышленных аналогов. Но если вы решитесь на покупку готовой колонны, то сможете проверить соответствие ее параметров требованиям.

Полезные видео

Ректификационная колонна для самогонного аппарата своими руками — теория, практика, чертежи и схемы:

Цель статьи – разобрать теоретические и некоторые практические аспекты работы домашней ректификационной колонны, нацеленной на получение этилового спирта, а также развеять самые распространенные в Интернете мифы и разъяснить моменты, о которых «умалчивают» продавцы оборудования.

Ректификация спирта – разделение многокомпонентной спиртосодержащей смеси на чистые фракции (этиловый и метиловый спирты, воду, сивушные масла, альдегиды и другие), имеющие разную температуру кипения, путем многократного испарения жидкости и конденсации пара на контактных устройствах (тарелках или насадках) в специальных противоточных башенных аппаратах.

С физической точки зрения ректификация возможна, поскольку изначально концентрация отдельных компонентов смеси в паровой и жидкой фазах отличается, но система стремится к равновесию – одинаковому давлению, температуре и концентрации всех веществ в каждой фазе. При контакте с жидкостью пар обогащается легколетучими (низкокипящими) компонентами, в свою очередь, жидкость – труднолетучими (высококипящими). Одновременно с обогащением происходит обмен теплом.

Принципиальная схема

Момент контакта (взаимодействия потоков) пара и жидкости называется процессом тепломассообмена.

Благодаря разной направленности движений (пар поднимается вверх, а жидкость стекает вниз), после достижения системой равновесия в верхней части ректификационной колонны можно по отдельности отобрать практически чистые компоненты, входившие в состав смеси. Сначала выходят вещества с более низкой температурой кипения (альдегиды, эфиры и спирты), потом – с высокой (сивушные масла).

Состояние равновесия. Появляется на самой границе разделения фаз. Достигается только при одновременном соблюдении двух условий:

1. Равное давление каждого отдельно взятого компонента смеси.
2. Температура и концентрация веществ в обеих фазах (паровой и жидкой) одинакова.

Чем чаще система приходит в равновесие, тем эффективнее тепломасообмен и разделение смеси на отдельные составляющие.

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.

Отличие	Дистилляция	Ректификация
Органолептика напитка	Сохраняет аромат и вкус исходного сырья.	Получается чистый спирт без запаха и вкуса (проблема имеет решение).
Крепость на выходе	Зависит от количества перегонок и конструкции аппарата (обычно 40-65%).	До 96%.
Степень разделения на фракции	Низкая, вещества даже с разной температурой кипения перемешиваются, исправить это невозможно.	Высокая, можно выделить чистые вещества (только с разной температурой кипения).
Способность убрать вредные вещества	Низкая или средняя. Для повышения качества требуется минимум две перегонки с разделением на фракции хотя бы при одной из них.	Высокая, при правильном подходе отсекаются все вредные вещества.
Потери спирта	Высокие. Даже при правильном подходе можно извлечь до 80% от всего количества, сохранив приемлемое качество.	Низкие. Теоретически, реально извлечь весь этиловый спирт без потери качества. На практике минимум 1-3% потерь.
Сложность технологии для реализации в домашних условиях	Низкая и средняя. Подходит даже самый примитивный аппарат со змеевиком. Возможны улучшения оборудования. Технология перегонки проста и понятна. Самогонный аппарат обычно не занимает много места в рабочем состоянии.	Высокая. Требуется специальное оборудование, изготовить которое без знаний и опыта невозможно. Процесс сложнее для понимания, нужна предварительная хотя бы теоретическая подготовка. Колонна занимает больше места (особенно по высоте).
Опасность (в сравнении друг с другом), оба процесса пожаро- и взрывоопасны.	Благодаря простоте самогонного аппарата дистилляция несколько безопаснее (субъективное мнение автора статьи).	Из-за сложного оборудования, при работе с которым существует риск допустить больше ошибок, ректификация опаснее.

Работа ректификационной колонны

Ректификационная колонна – устройство, предназначенное для разделения многокомпонентной жидкой смеси на отдельные фракции по температуре кипения. Представляет собой цилиндр постоянного или переменного сечения, внутри которого находятся контактные элементы – тарелки или насадки.

Также почти каждая колонна имеет вспомогательные узлы для подвода исходной смеси (спирта-сырца), контроля процесса ректификации (термометры, автоматика) и отбора дистиллята – модуль, в котором конденсируется, а затем принимается наружу извлеченный из системы пар определенного вещества.

Одна из самых распространенных домашних конструкции

Спирт-сырец – продукт перегонки браги методом классической дистилляции, который можно «заливать» в ректификационную колонну. Фактически это самогон крепостью 35-45 градусов.

Флегма – сконденсировавшийся в дефлегматоре пар, стекающий по стенкам колонны вниз.

Флегмовое число – отношение количества флегмы к массе отбираемого дистиллята. В спиртовой ректификационной колонне находятся три потока: пар, флегма и дистиллят (конечная цель). В начале процесса дистиллят не отбирают, чтобы в колонне появилась достаточно флегмы для тепломассообмена. Потом часть паров спирта конденсируют и отбирают из колонны, а оставшиеся спиртовые пары и дальше создают поток флегмы, обеспечивая нормальную работу.

Для работы большинства установок флегмовое число должно быть не меньше 3, то есть 25% дистиллята отбирают, остальной – нужен в колонне для орошения контактных элементов. Общее правило: чем медленнее отбирать спирт, тем выше качество.

Контактные устройства ректификационной колонны (тарелки и насадки)

Отвечают за многократное и одновременное разделение смеси на жидкость и пар с последующей конденсацией пара в жидкость – достижение в колонне состояния равновесия. При прочих равных условиях, чем больше в конструкции контактных устройств, тем эффективнее ректификация в плане очистки спирта, поскольку увеличивается поверхность взаимодействия фаз, что интенсифицирует весь тепломасообмен.

Теоретическая тарелка – один цикл выхода из равновесного состояния с повторным его достижением. Для получения качественного спирта требуется минимум 25-30 теоретических тарелок.

Физическая тарелка – реально работающее устройство. Пар проходит сквозь слой жидкости в тарелке в виде множества пузырьков, создающих обширную поверхность контакта. В классической конструкции физическая тарелка обеспечивает примерно половину условий для достижения одного равновесного состояния. Следовательно, для нормальной работы ректификационной колонны требуется в два раза больше физических тарелок, чем теоретических (расчетных) минимум – 50-60 штук.

Насадки. Зачастую тарелки ставят только на промышленные установки. В лабораторных и домашних ректификационных колоннах в качестве контактных элементов используются насадки – скрученная специальным образом медная (либо стальная) проволока или сетки для мытья посуды. В этом случае флегма стекает тонкой струйкой по всей поверхности насадки, обеспечивая максимальную площадь контакта с паром.

Насадки из мочалок самые практичные

Конструкций очень много. Недостаток самодельных проволочных насадок – возможная порча материала (почернение, ржавчина), заводские аналоги лишены подобных проблем.

Свойства ректификационной колонны

Материал и размеры. Цилиндр колонны, насадки, куб и дистилляторы обязательно делают из пищевого, нержавеющего, безопасного при нагревании (равномерно расширяется) сплава. В самодельных конструкциях в качестве куба чаще всего используются бидоны и скороварки.

Минимальная длина трубы домашней ректификационной колонны – 120-150 см, диаметр – 30-40 мм.

Система нагрева. В процессе ректификации очень важно контролировать и быстро регулировать мощность нагрева. Поэтому самым удачным решением является нагрев с помощью ТЭНов, вмонтированных в нижнюю часть куба. Подвод тепла через газовую плиту не рекомендуется, поскольку не позволяет быстро менять температурный диапазон (высокая инертность системы).

Контроль процесса. Во время ректификации важно следовать инструкции производителя колонны, в которой обязательно указываются особенности эксплуатации, мощность нагрева, флегмовое число и производительность модели.

Термометр позволяет точно контролировать процесс отбора фракций

Очень сложно контролировать процесс ректификации без двух простейших приспособлений – термометра (помогает определить правильную степень нагрева) и спиртометра (измеряет крепость полученного спирта).

Производительность. Не зависит от размеров колонны, поскольку, чем выше царга (труба), тем больше физических тарелок находится внутри, следовательно, качественнее очистка. На производительность влияет мощность нагрева, которая определяет скорость движения потоков пара и флегмы. Но при переизбытке подаваемой мощности колонна захлебывается (перестает работать).

Средние значения производительности домашних ректификационных колон – 1 литр в час при мощности нагрева 1 кВт.

Влияние давления. Температура кипения жидкостей зависит от давления. Для успешной ректификации спирта давление вверху колонны должно быть приближено к атмосферному – 720-780 мм.рт.ст. В противном случае при уменьшении давления снизится плотность паров и увеличится скорость испарения, что может стать причиной захлебывания колонны. При слишком высоком давлении падает скорость испарения, делая работу устройства неэффективной (нет разделения смеси на фракции). Для поддержания правильного давления каждая колонна для ректификации спирта оборудована трубкой связи с атмосферой.

О возможности самодельной сборки. Теоретически, ректификационная колонна не является очень сложным устройством. Конструкции успешно реализуются умельцами в домашних условиях.

Но на практике без понимания физических основ процесса ректификации, правильных расчетов параметров оборудования, подбора материалов и качественной сборки узлов, использование самодельной ректификационной колоны превращается опасное занятие. Даже одна ошибка может привести к пожару, взрыву или ожогам.

В плане безопасности прошедшие испытания (имеют подтверждающую документацию) заводские колонны надежнее, к тому же поставляются с инструкцией (должна быть подробной). Риск возникновения критической ситуации сводится только к двум факторам – правильной сборке и эксплуатации согласно инструкции, но это проблема почти всех бытовых приборов, а не только колонн или самогонных аппаратов.

Принцип работы ректификационной колонны

Куб наполняют максимум на 2/3 объема. Перед включением установки обязательно проверяют герметичность соединений и сборки, перекрывают узел отбора дистиллята и подают охлаждающую воду. Только после этого можно начать нагрев куба.

Оптимальная крепость подаваемой в колонну спиртосодержащей смеси – 35-45%. То есть в любом случае перед ректификацией требуется дистилляция браги. Полученный продукт (спирт-сырец) потом перерабатывают на колонне, получая почти чистый спирт.

Это значит, что домашняя ректификационная колонна не является полной заменой классического самогонного аппарата (дистиллятора) и может рассматриваться лишь как дополнительная ступень очистки, более качественно заменяющая повторную дистилляцию (вторую перегонку), но нивелирующая органолептические свойства напитка.

Справедливости ради отмечу, что большинство современных моделей ректификационных колон предполагают работу в режиме самогонного аппарата. Для перехода к дистилляции нужно лишь перекрыть штуцер соединения с атмосферой и открыть узел отбора дистиллята.

Если одновременно перекрыть оба штуцера, то нагретая колонна может взорваться из-за избыточного давления! Не допускайте подобных ошибок!

На промышленных установках непрерывного действия зачастую брагу перегоняют сразу, но это возможно благодаря гигантским размерам и особенностям конструкции. Например, стандартом считается труба 80 метров высоты и 6 метров диаметра, в которой установлено в разы больше контактных элементов, чем на ректификационных колоннах для дома.

Размер имеет значение. Возможности спиртзаводов в плане очистки куба больше, чем при домашней ректификации

После включения жидкость в кубе доводится нагревателем до кипения. Образовавшийся пар поднимается вверх по колонне, затем попадает в дефлегматор, где конденсируется (появляется флегма) и по стенкам трубы возвращается в жидком виде в нижнюю часть колонны, на обратном пути контактируя с поднимающимся паром на тарелках или насадках. Под действием нагревателя флегма снова становится паром, а пар вверху опять конденсируется дефлегматором. Процесс становится циклическим, оба потока непрерывно контактируют друг с другом.

После стабилизации (пара и флегмы достаточно для равновесного состояния) в верхней части колонны скапливаются чистые (разделенные) фракции с самой низкой температурой кипения (метиловый спирт, уксусный альдегид, эфиры, этиловый спирт), внизу – с самой высокой (сивушные масла). По мере отбора нижние фракции постепенно поднимаются вверх по колонне.

В большинстве случаев стабильной (можно начинать отбор) считается колонна, в которой температура не меняется на протяжении 10 минут (общее время прогрева – 20-60 минут). До этого момента устройство работает «само на себя», создавая потоки пара и флегмы, которые стремятся к равновесию. После стабилизации начинается отбор головной фракции, содержащей вредные вещества: эфиры, альдегиды и метиловый спирт.

Ректификационная колонна не избавляет от необходимости разделять выход на фракции. Как и в случае с обычным самогонным аппаратом приходится собирать «голову», «тело» и «хвост». Разница только в чистоте выхода. При ректификации фракции не «смазываются» – вещества с близкой, но хотя бы на десятую долю градуса разной температурой кипения не пересекаются, поэтому при отборе «тела» получается почти чистый спирт. Во время обычной дистилляции разделить выход на фракции, состоящие только из одного вещества, невозможно физически какая бы конструкция не использовалась.

Если колонна выведена на оптимальный режим работы, то при отборе «тела» трудностей не возникает, так как температура всё время стабильна.

Нижние фракции («хвосты») при ректификации отбирают, ориентируясь по температуре или по запаху, но в отличие от дистилляции эти вещества не содержат спирта.

Возвращение спирту органолептических свойств. Зачастую «хвосты» требуются, чтобы вернуть спирту-ректификату «душу» – аромат и вкус исходного сырья, например, яблока или винограда. После завершения процесса в чистый спирт добавляют некоторое количество собранных хвостовых фракций. Концентрацию рассчитывают эмпирическим путем, экспериментируя на небольшом количестве продукта.

Преимущество ректификации в возможности добыть практически весь содержащийся в жидкости спирт без потери его качества. Это значит, что «головы» и «хвосты», полученные на самогонном аппарате, можно переработать на ректификационной колонне и получить безопасный для здоровья этиловый спирт.

Захлебывание ректификационной колонны

Каждая конструкция имеет предельную скорость движения пара, после которой течение флегмы в кубе сначала замедляется, а потом и вовсе прекращается. Жидкость накапливается в ректификационной части колонны и происходит «захлебывание» – прекращение тепломассообменного процесса. Внутри происходит резкий перепад давления, появляется посторонний шум или бульканье.

Причины захлебывания ректификационной колонны:

• превышение допустимой мощности нагрева (встречается наиболее часто);
• засорение нижней части устройства и переполнение куба;
• очень низкое атмосферное давление (характерно для высокогорий);
• напряжение в сети выше 220В – в результате мощность ТЭНов возрастает;
• конструктивные ошибки и неисправности.