Что такое "царга"? Как сделать ректификационную колонну – расчет параметров системы.

Важно! Насадка-мочалка должна быть из нержавейки. Проверить её можно магнитом: нержавеющую сталь он притягивает .

Узел отбора представляет собой небольшой кусок трубы между царгой и дефлегматором. Его назначение состоит в том, чтобы собирать флегму: сначала идут «головы», то есть вредные спиртовые фракции, затем выходит «тело», или спирт без вкуса и неприятного запаха.
Самодельный узел отбора все делают по-разному, но по одному принципу. К примеру:

• к внешней трубе, диаметр которой соответствует диаметру царги, изнутри приваривают трубку меньшего диаметра так, чтобы между ними по окружности образовался карман, куда будет собираться часть флегмы;
• вместо трубки внутри приваривают нержавеющую пластинку , соответствующую внутреннему диаметру трубы, с круглым отверстием внутри: часть флегмы будет собираться на пластине, а часть попадёт через отверстие назад в царгу.

Видео: узел отбора своими руками Снаружи в трубе делают два отверстия для двух штуцеров: к одному прикрепляется кран для отвода флегмы, а в другой (поменьше) вставляется термометр для измерения температуры пара.

Верхушкой конструкции является дефлегматор. Здесь пар охлаждается, конденсируется и уже в виде капель направляется вниз.
Своими руками можно сделать несколько вариантов дефлегматоров:

1. Дефлегматор рубашечный или прямоточный изготавливается из двух труб разного диаметра. Между ними циркулирует проточная вода, а внутри меньшей трубы пар превращается в конденсат. Внешнюю трубу легко может заменить корпус термоса, горлышко которого прикручивается к узлу отбора. В донышке термоса обязательно нужно сделать отверстие для ТСА, то есть трубки связи с атмосферой, через которую будут выходить лёгкие ненужные пары.

   Видео: принцип работы прямоточного дефлегматора

2. Дефлегматор Димрота более эффективный, чем предыдущая модель. Корпусом является труба того же диаметра, что и царга. Внутри неё находится тонкая трубка, скрученная спиралью, в которой движется холодная вода. Если диаметр царги 50 мм, то спираль нужно скрутить из трубки диаметром 6 мм и длиной 3 м. Тогда длина дефлегматора будет 25-35 см.

   Видео: сборка ректификационной колонны с дефлегматором Димрота

3. Кожухотрубный дефлегматор состоит из нескольких труб: внутри большой крепятся маленькие, в которых и происходит конденсация пара. У этой модели несколько преимуществ: экономно расходуется вода и быстро охлаждается пар. К тому же эту конструкцию можно крепить к колонне под наклоном, что уменьшает её высоту.

   Видео: принцип работы кожухотрубного дефлегматора

Холодильник

Маленький холодильник, или доохладитель, необходим, чтобы снизить температуру этилена, текущего из узла отбора. Он делается по принципу рубашечного дефлегматора, но из трубок меньшего диаметра.

В нём тоже есть два прохода для воды: в нижний холодная жидкость входит, из верхнего она выходит и направляется по силиконовым трубкам вверх к дефлегматору для той же цели.

Скорость воды регулируется краном.

Видео: как сделать своими руками холодильник для ректификационной колоны

Царга пастеризации не является обязательным элементом колонны. С одной стороны, она усложняет основную конструкцию. Но с другой стороны, она совершенствует её, так как более тщательно очищает спирт от головных фракций в течение всей ректификации.

Это царга меньшего размера (30 см) с дополнительным узлом отбора. Она дополняет основную царгу. «Головы», как обычно, выходят из дефлегматора, но не только вначале, а постоянно.

Спирт же собирается из нижнего отбора маленькой царги. Это обеспечивает максимальную чистоту спирта.

Автоматика

Долгий процесс ректификации может длиться часами. При этом его нужно постоянно контролировать, чтобы «головы» и «хвосты» случайно не смешались с «телом». Это будет не так утомительно, если установить хорошую автоматику для контроля ректификации. Для этой цели предназначен БУР (блок управления ректификацией). Блок может сделать следующее:

• включить воду для охлаждения при определённой температуре;
• уменьшить мощность во время отбора флегмы;
• прекратить отбор в конце процесса;
• выключить воду и нагрев после окончания отбора хвостовой части.

Автоматизировать процесс можно, установив «старт-стоп» с клапаном: когда температура повышается, он останавливает отбор, когда она стабилизируется, он возобновляет отбор.

Без автоматики можно обойтись, но с ней намного легче.

Видео: автоматика для ректификационной колонны

Преимущества:

• готовым продуктом является чистейший спирт 96% без вредных для здоровья примесей;
• в режиме дистилляции можно изготовить самогон с нужной органолептикой;
• этиловый спирт может стать основой любого спиртного напитка;
• можно сконструировать прибор для этого самостоятельно.

Недостатки :

• этилен не имеет органолептики исходного продукта;
• процесс ректификации очень длительный: за час можно получить не больше 1 л дистиллята;
• готовые конструкции стоят очень дорого.

Какой материал предпочтительней

Ректификация предназначена для максимальной очистки спирта от разных примесей. Детали, из которых состоит колонна, не должны влиять ни на качество, ни на вкус продукта. Поэтому материал должен быть химически инертным, не поддающимся ржавчине и не влияющим на вкус и запах дистиллята.

Лучше всего подходит пищевая нержавейка, то есть хромоникелевая нержавеющая сталь. Она химически нейтральна и никак не влияет на состав продукта.

Ректификационную колонну можно назвать самогонным аппаратом нового поколения, потому что она производит спирт лучшего качества. Сделать это устройство своими руками довольно сложно. Но если приложить усилия, то праздничный стол всегда будет возглавлять натуральный и вкусный спиртной напиток собственного приготовления.

Была ли эта статья полезна?

Спасибо за Ваше мнение!

Напишите в комментариях, на какие вопросы Вы не получили ответа, мы обязательно отреагируем!

Вы можете посоветовать статью своим друзьям!

Вы можете посоветовать статью своим друзьям!

36 раз уже
помогла

Для того, чтобы самогон получился чистым и без характерного сивушного запаха, его необходимо прогонять через аппарат как минимум дважды. За время перегонки оседает бОльшая часть сивушных масел, что и дает повод назвать готовый продукт чистым. Однако специалисты настаивают на том, что получить действительно чистый спиртосодержащий напиток в домашних условиях можно только при использовании ректификационной колонны.

Для того, чтобы понимать, как делается ректификационная колонна для самогонного аппарата своими руками и зачем она вообще нужна, попробуем разобраться в принципе ее работы. Здесь же мы рассмотрим, какие материалы понадобятся и целесообразно ли ее домашнее изготовление.

Как работает ректификационная колонна

При нагревании перегонного куба, куда залита брага, начинается постепенное закипание с интенсивным выделением спиртосодержащего пара. Эти пары, более легкие, чем жидкость, поднимаются вверх по ректификационной колонне, откуда попадают в охлаждаемый водой дефлегматор. Здесь в самой верхней точке начинается конденсация пара, и он снова в виде конденсата стекает в колонну. Та, в свою очередь, заполнена специальными элементами, сквозь которые и протекает жидкость. В это время продолжается кипение браги, и пары ее поднимаются вверх по колонне, встречаясь по пути с конденсатом. Именно этот непрерывный процесс обмена жидкости и пара именуется ректификацией.

Во время такого обмена жидкий конденсат (флегма) насыщается паром, а пар, наоборот, жидкостью с более низкой температурой кипения. Этот процесс происходит постоянно, пока кипит брага и образуется конденсат. В итоге в изголовье ректификационной колонны собирается самый легкий пар с максимально высокой концентрацией спирта, который и отводится в холодильник для финальной конденсации. Уже из холодильника в приемочную емкость спускается абсолютно чистый дистиллят - самогон.

Принцип работы ректификационной колонны показан на этом рисунке

За счет чего происходит непрерывная ректификация

Для того, чтобы пар и стекающая жидкость (флегма) контактировали наиболее эффективно, в ректификационной колонне используются специальные контактные элементы. В промышленных образцах эту функцию выполняют физические тарелки, в домашних - металлическая губка для мытья сковородок. Эти элементы за счет разрозненной структуры увеличивают площадь контакта флегмы и пара, и, соответственно, эффективность такого взаимодействия. Это становится возможным благодаря тому, что между двумя фазами (жидкой и парообразной) очень быстро достигается равновесие.

В процессе стекания флегмы вниз по колонне она минует целых слой металлических пружинок, встречаясь по пути с паром. В тот момент, когда пар преодолевает первый слой контактного элемента, наступает фаза физического равновесия. Для получения оптимальной высоты бытовой ректификационной колонны ее диаметр должен быть не менее 30 и не более 50 мм.

Изготовление ректификационной колонны

Вопрос приобретения такого оборудования для многих стоит очень остро. Если речь идет о промышленном производстве, то в большинстве образцов есть много недоработок. Все же потоковое производство дает о себе знать. Можно, как вариант, заказать ручную сборку, но тогда цена ее будет приблизительно такой же, как у «крыла» хорошего внедорожника. Поэтому самый оптимальный вариант - сделать ректификационную колонну своими руками. Безусловно, ее строение чуть более сложное, чем у самодельного самогонного аппарата, но все же не настолько, чтобы терять сознание от чертежа и инструкций.

В качестве материала для изготовления подходит нержавеющая сталь - химически инертный материал, не подвергающийся коррозии и не дающий посторонних примесей и запаха.

Это схема ректификационной колонны, по которой ее можно будет собрать

Теперь более подробно об основных элементах оборудования и о том, из чего их можно будет сделать.

• Тело — труба из нержавеющей стали диаметром 30-50 мм и суммарной длиной 1300-1400 мм. Допустимая толщина стенки трубы 2-3 мм, поскольку придется делать отверстия для резьбового соединения.
• Водяной корпус (дефлегматор) — чаще всего изготавливается из обычного термоса. Буквально 10-15 минут, и этот элемент идеально заменит промышленный образец. В некоторых случаях дефлегматор изготавливают из медной трубы. Самый экзотический и неэффективный вариант - змеевик, изготовленный из медной трубки. Его наматывают по верху колонны и пускают по нему холодную воду. По опыту, даже расплющенная трубка не обеспечивает необходимой потери тепла за счет малого пятна контакта.
• Холодильник - емкость с погруженным змеевиком и холодной водой. Бак и трубки изготавливают из меди. Можно также приобрести в магазине химреактивов готовый лабораторный холодильник.
• Контактный элемент - несколько металлических губок-сеток, которыми обычно домохозяйки снимают с кастрюль и сковород накипь и пригоревшую пищу.

Помимо этого необходимы также силиконовые соединительные и медные трубки, упорные шайбы, резьбовые гайки, переходники.

В колонне предусмотрено 2 места состыковки - точка обора и соединение с перегонным кубом. Обычно для соединения используют резьбовые элементы, но опасность здесь в протекании. Можно также надевать один элемент на другой, при этом состыковывать максимально плотно, чтобы не допускать пропускания пара и просачивания флегмы. Можно, конечно, обработать края герметиком и состыковать конструкцию навечно, но тогда вы ее не сможете разбирать и чистить.

Как собрать ректификационную колонну

1. Берем медную трубу высотой 1300-1400 мм и диаметром 30-50 мм. Разрезаем ее на 2 части, они могут быть как равной длины, так и с небольшими отклонениями - это не принципиально. Края у обоих частей зачищаете, торцуете, обязательно снимаете фаску и состыковываете друг с другом резьбовыми соединениями или посредством переходника. Напоминаем! Соединение должно быть герметичным.
2. На одной части трубы устанавливаете сетку и упорные шайбы, чтобы исключить выпадение контактного элемента. Это нижняя часть колонны, которая будет надеваться на перегонный куб. Сюда засыпаются металлические пружинки.

В качестве такого контактного элемента могут использоваться не только пружинки, но и небольшие стеклянные шарики, хотя это довольно дорогое удовольствие. Совершенно не уступают по площади контакта и качеству теплообмена обычные металлические губки. Изготовленные из нержавеющей стали, они абсолютно инертны к спиртовой массе и не подвержены коррозии.

Перед тем, как купить такую губку, проверьте магнитом, действительно ли она изготовлена из нержавейки. Если используется другой металл, со временем пружинки начнут ржаветь, что сведет на нет качество очистки самогона.

1. Покупаете 30-40 металлических мочалок и разрезаете их на небольшие фрагменты до 5 мм.
2. В нижнюю часть трубы, где установлена металлическая сетка-фиксатор, засыпаете контактный элемент, периодически постукивая о стол. Не надо заталкивать его принудительно, чтобы пружинки по возможности не переплетались, а компактно утрамбовывались. Вот так, встряхивая и постукивая, заполняете весь отрезок трубы, после чего закрываете сеткой и фиксируете упорной шайбой.

Уже установленную на перегонный куб эту часть трубы следует утеплить любым изолятором, подойдет даже поролон толщиной 3-5 мм.

1. На вторую часть трубы припаиваете паяльником водяной корпус (дефлектор) с двумя патрубками - один на вход воды, другой на вывод.
2. Сверху трубу закрываете крышкой или запаиваете, сделав отверстие для трубки.

1. В 15-20 мм от стыка с нижней частью трубы делаете отверстие под патрубок для вывода дистиллята, а под ним небольшую пластинку для сбора конденсата - флегмы.

1. Соединяете колонну и холодильник силиконовым шлангом, на который установлен зажим от капельницы - это очень удобный инструмент для регулировки движения жидкости.

На этом собственноручное изготовление ректификационной колонны закончено, можно приступать к перегонке.

Если у вас остались вопросы, на видео вы посмотрите, как правильно делать колонну и в какой последовательности.

Это приспособление, которое хорошо знакомо самогонщикам, если, конечно, они следят за качеством продукции и ее крепостью. Для чего нужна царга и почему это устройство пользуется спросом? Прибор помогает значительно улучшить качество продукции, очистить ее от вредных примесей и масел.

Самогонный аппарат с царгой

В процессе брожения в браге образуются различные вещества, помимо спирта. Именно эти вещества и извлекают при дистилляции, используя различные приспособления для очистки алкоголя. Очищенный самогон собирают и употребляют, но всегда есть желание избавить напиток от остатков сивухи и повысить его крепость. Именно для этого и была изобретена царга.

Функции и особенности строения

Царга для самогонного аппарата представляет собой трубу, длина которой имеет определяющее значение. Если в самогонном аппарате длинна царги составляет 15 сантиметров, то она поможет сделать самогон чище в 20 крат. Если же использовать трубу длинной не меньше 45 сантиметров, то она поможет провести 60-кратную очистку алкоголя и в итоге получить спирт крепостью 96 градусов.

Подобная крепость считается идеальной, поскольку получить в домашних условиях спирт крепостью в 100 градусов невозможно. Для этого необходимо специальное оборудование, которое есть в лабораториях и соблюдение определенных условий.

Для очистки самогона используют различные приспособления, но, пожалуй, ратификационная царга - одно из самых эффективных.

Основные функции устройства:

1. Помогает повысить крепость алкоголя.
2. Использование царги способствует очищению напитка от сивушных масел и других малополезных веществ.
3. Помогает получить спирт крепостью в 96 градусов.

Что такое царга, понятно из описания ее внешнего вида, но на деле - это не просто трубка с диаметром в несколько дюймов, а устройство, которое напоминает фильтр, оно задерживает пары и помогает значительно очистить алкоголь.

С помощью царги можно усилить уже имеющееся оборудование, чтобы получать самогон высокого качества, который не будет иметь неприятного запаха и вкуса.

Но поскольку строение царги напоминает фильтр, она может засориться. Это отразится на качестве алкоголя, но не заметить неисправность практически невозможно. Чтобы приспособление вновь стало работать правильно, необходимо снять его и прочистить, заменить некоторые детали.

Покупка царги - дело простое, найти подобные приспособления не составит труда, но изготовить трубу для очистки можно и своими руками, в этом нет ничего сложного. Но прежде чем браться за инструменты, стоит ознакомиться с принципом работы устройства.

Как работает?

Царга для самогонного аппарата чем-то похожа на сухопарник, поскольку принцип работы этих устройств идентичен. Процесс дефлегмации представляет собой конденсацию паров с различной температурой кипения. В результате того, что производительность царги выше, она считается более эффективной.

Очистка алкоголя возможна только в том случае, если есть противоток паров. Именно противоток паров и помогает очистить напиток от сивухи и повысить его крепость.

Царга для самогонного аппарата

Чтобы было понятнее, как действует устройство, стоит представить себе самогонный аппарат, оснащенный царгой, суть работы которого заключается в следующем:

• Поток паров превращается в конденсат и постепенно стекает с головки царги.
• Пары движутся навстречу конденсату, но чем медленнее это происходит, тем лучше. Скорость зависит от размеров трубы.
• Конденсат, или флегма, подпитывает пары.
• Теплообмен не дает остановить процесс и прекратить очистку спирта.

Если до сих пор непонятно, зачем использовать царгу, то стоит пояснить, что приспособление используют с целью обогащения флегмы спиртосодержащими парами. С этой же целью аппараты снабжают сухопарниками и конденсаторами.

По сути, частично заменить царгу могут и ловушки для спирта - они вытягивают из паров остатки этанола, которые не поддаются отделению.

Ловушки для спирта, дополнительные конденсаторы и сухопарник могут оказать влияние на стоимость царги. Дополнительные фильтры не только делают самогон чище, но и регулярно забиваются частицами различного размера. Это доставляет массу хлопот. Если устройство сильно забилось в процессе , оно может взорваться вместе с самогонным аппаратом.

По этой причине винокуры с прохладой относятся к тем моделям, которые оснащены дополнительными модулями и отличаются сложностями конструкции.

Разобравшись с принципом работы устройства, можно приступать к его изготовлению. Рассмотрим самую примитивную царгу, которую, впрочем, можно дополнить различными модулями и увеличить ее эффективность.

Своими руками: уроки мастерства

Самогонный аппарат с царгой имеет ряд преимуществ - его работа считается более эффективной за счет того, что удается распределить напиток по фракциям. Процесс очистки идет медленнее, что позволяет избавить самогон от примесей, отобрать «головы» и «хвосты».

Чтобы приступить к изготовлению приспособления, необходимо запастись исходными материалами.

Что понадобится:

1. Труба, желательно чтобы она была сделана из нержавеющей стали, поскольку именно этот материала устойчив к растворителям, спиртам и маслам. Другие металлы могут окисляться в процессе и контакта с различными веществами, чего нельзя сказать о нержавейке. Длинна трубы составляет 35–45 сантиметров, именно она станет основанием для приспособления.
2. Еще потребуется проводник, его будут использовать в качестве крепления к ограничителю.
3. Сито с отверстиями, желательно выбрать то сито, что не будет отличаться крупным размером сетки. Предпочтение рекомендуют отдать самому маленькому.
4. Еще придется купить около 30 мочалок, они должны быть сделаны из нержавейки. Такие мочалки есть в хозяйственном отделе любого супермаркета.
5. Также понадобится щуп от цифрового термометра и резинка от медицинской капельницы.

Изготавливать царгу придется в несколько этапов, принцип действия будет следующий:

• Первое что нужно сделать - это взять в руки трубу и прикрепить к ней проводник, он должен располагаться в верхней части трубы. Переходник должен быть на 1 дюйм.
• Затем трубу следует перевернуть и расположить в ее нижней части другого переходника размером на 3,5 дюйма.
• А после того как проводник будет установлен, в верхней части крепим дистиллятор.
• Затем стоит отмерить от нижней части трубы 3,5 сантиметра и просверлить в трубе отверстие. Отверстие должно быть шириной 6 миллиметров, желательно строго соблюдать пропорции.
• В отверстие устанавливаем щуп, которым снабжен цифровой термометр. А чтобы закрепить щуп, стоит натянуть на него сверху резинку от медицинской капельницы.
• Потом в трубу стоит засунуть мочалки из нержавейки, а к нижней части царги прикрепить сито.

Когда устройство будет готово, его стоит проверить. Для этого понадобится брага или уже готовый самогон, который требует дополнительной очистки. Если процесс изготовления прибора не отклонялся от схемы и все было сделано правильно, то после перегонки можно заметить, что алкоголь стал чище, пропал запах и изменился вкус, а заодно повысилась крепость напитка.

Царга - довольно простое устройство. Но если нет навыков в конструировании самогонных аппаратов и ректификационных труб, то лучше купить приспособление в магазине, поскольку желание все делать своими руками может привести к потере времени и денег.

Если Вы увлекаетесь самогоноварением, то, наверное, знаете, в чем заключается отличие обычного самогонного аппарата от ректификационной колонны. На всякий случай напомним – при помощи последней можно легко получить чистый спирт 96% об. На простом дистилляторе такого результата достичь нельзя.

Ректификационную колонну сегодня достаточно легко найти в продаже, но также реально сделать ее и своими руками. Если Вы решитесь на это, помните, что вся ответственность за качество готового продукта будет лежать только на Вас. Очень сложно в кустарных условиях добиться достаточной герметичности и высокой эффективности такого устройства.

Тем не менее, если Вы твердо решили попробовать сделать ректификационную колонну своими руками, следующая информацию придется как раз кстати.

В первую очередь необходимо знать принцип работы устройства. Пары закипающего в перегонном кубе сырья поднимаются по царге со специальным наполнителем, который обеспечивает процессы тепло- и массообмена. Они происходят между легкими фракциями, поднимающимися вверх, и тяжелыми, стекающими вниз внутри колонны. Благодаря этому в холодильник поступают максимально очищенные спиртовые пары.

Если у Вас уже есть простой вертикальный самогонный аппарат, Вы можете его усовершенствовать ректификационной колонной. В случае изготовления «с нуля» также придется позаботиться о создании дефлегматора (охлаждающей емкости).

Сначала нужно сделать царгу . Отличной заготовкой для этой цели станет отрезок трубы из нержавеющей стали. Ее диаметр (20-40 мм) и длину (100-150 см) выберите самостоятельно. Оптимальная толщина металла – около 1 мм.

Затем Вам надо с одной стороны припаять к трубе переходник с резьбой, который можно приобрести в любом сантехническом магазине. Внутри него нужно закрепить сито с маленькими отверстиями. В дальнейшем оно будет удерживать наполнитель от просыпания в перегонный куб.

Лучшей для использования в ректификационных колоннах признана спирально-призматическая насадка, которая представляет собой мелкие скрученные отрезки нержавеющей стали. В домашних условиях ее можно заменить обычными металлическими мочалками. К их выбору нужно подойти очень ответственно, так как от этого напрямую зависит качество готового напитка.

Если Вы решите использовать дешевые мочалки, дистиллят приобретет посторонний привкус. Необходимо взять изделия из пищевой нержавеющей стали. Из-за ее антикоррозийных свойств ректификационная колонна будет служить Вам длительное время.

Итак, чтобы изготовить наполнитель, нужно сначала разрезать мочалку пополам, а затем каждую половину разделить вручную еще на несколько частей. Далее следует измельчить полученные спирали на колечки так, чтобы в каждом оказалось приблизительно по 5 витков.

После этого необходимо «просеять» полученную массу. В ходе выполнения вышеописанных действий образуется большое количество мелкого сора. Чтобы не допустить его попадания в брагу, подберите дуршлаг с отверстиями подходящего диаметра, через которые не будут проваливаться фрагменты наполнителя.

В подготовленную до этого трубу засыпьте насадку и прикрепите с другого конца самодельной царги еще один переходник, аналогичный описанному выше. Не забудьте подобрать такую резьбу, чтобы она подходила к Вашему дефлегматору.

Прежде чем приступать к дистилляции самогона, мы рекомендуем Вам промыть царгу с насадкой и провести несколько пробных перегонок воды. Это очистит аппарат от возможных загрязнений и позволит проверить надежность припоев конструкции.

Вся информация, описанная далее, понадобится, если у Вас нет готового самогонного аппарата, который можно было бы модернизировать изготовленной своими руками ректификационной колонной. Выход из такой ситуации – сделать охлаждающую емкость.

Возьмите еще один отрезок трубы, его длина не должна быть меньше 30 см. С одной стороны установите на него переходник, с помощью которого будущее устройство с дефлегматором прикрепится к сделанной ранее царге с наполнителем.

В нижней части трубы внутри установите узел отбора , представляющий собой профильную втулку. Он должен находиться чуть ниже охлаждающей емкости, о которой речь пойдет чуть позже. В том же месте, где будет располагаться втулка, сделайте отверстие и впаяйте в него тонкую трубку из нержавеющей стали, через которую в дальнейшем станет вытекать конденсат.

К другому концу трубы герметично присоедините подходящий по диаметру кружок нержавеющей стали. После этого (хотя данную процедуру можно произвести заранее) в его центре просверлите небольшую дырку и надежно закрепите в ней отрезок металлической трубки диаметром 4-5 мм и длиной в несколько сантиметров. Таким образом, у Вас получится атмосферный штуцер , который в процессе перегонки будет способствовать стабилизации давления внутри колонны.

Исходя из диаметра трубы, подберите основу для корпуса дефлегматора . В качестве нее могут выступить пустой баллон из-под лака для волос, нержавеющая колба от термоса и т.п. Ее нужно припаять с обеих сторон в верхней части второй царги, которая не заполняется насадкой.

Затем аккуратно сделайте два отверстия в будущей охлаждающей емкости и установите в них небольшие отрезки той трубки, которую Вы использовали для создания атмосферного штуцера. Они предназначены для подвода и отвода воды. Проточная жидкость в процессе перегонки будет способствовать конденсации спиртовых паров. Не забудьте спаять все соединения!

Ректификационная колонна, сделанная своими руками, практически готова! Осталось произвести несколько финальных штрихов. Так, для уменьшения влияния окружающей среды на образующиеся внутри устройства пары следует дополнить аппарат теплоизолирующим слоем . В качестве него может быть использован практически любой подручный материал, например, поролон, изоляционная лента и т.п.

Еще один полезный совет – при совмещении резьбовых соединений применяйте силиконовые прокладки средней толщины. Это обеспечит их дополнительную герметичность.

В нашей статье мы привели самый простой способ создания ректификационной колонны в домашних условиях. Как Вы могли заметить, при наличии определенных навыков и инструментов это не является сложной задачей. Тем не менее, лучше использовать проверенные самогонные аппараты, с помощью которых можно легко и быстро получить чистый спирт.

Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.

Характеристики трубы (царги) и насадки

Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.

Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).

Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.

Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.

Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.

Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.

В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.

Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.

Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.

Зависимость мощности от диаметра трубы

Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.

Объем куба для ректификационной колонны

Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.

С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.

При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.

Источник и мощность нагрева колонны

Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.

Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.

Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».

Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.

Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.

Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.

Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.

При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.

Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.

Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.

Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.

Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.

Формула для расчета скорости пара:

V = N * 750 / S (м/сек),

• N – мощность, кВт;
• 750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
• S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).

Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.

Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.

Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны

Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.

Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.

Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.

Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.

Расчет прямоточного холодильника

Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.

Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.

Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.

Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.

Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.

Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».

Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.

Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.

На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.

Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.

Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).

Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:

S = P * 100 (кв. см).

Длина внешней окружности паровой трубы:

Lокр = 3.14 * D.

Высота рубашки охлаждения:

H = S / Lокр.

Общая формула расчета:

H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).

Пример расчета прямоточника

Мощность нагрева – 2 кВт.

Возможно применение труб 12х1 и 14х1.

Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.

Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.

Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.

Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.

Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.

Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.

Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.

Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.

Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.

Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.

Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.

При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.

Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.

Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.

Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.

P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .