Узел отбора по жидкости что это такое простыми словами
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.
Узел отбора по жидкости — чем хорош, принцип отбора
Управлять перегонкой на обычном аппарате очень “просто”: нужно угадывать каждую минуту, насколько сильно включить воду охлаждения, чтобы фракции, выстроившиеся в царге по температуре кипения, пошли в отбор. Именно в порядке “головы-тело-хвосты”, не смешиваясь и не останавливаясь. Да, еще надо мастерски регулировать подогрев куба, снижая по мере продвижения к телу и хвостам. И учитывать скачки напряжения в электросети и давления в водопроводе. Утомительный квест, пройти который без потерь качества спирта способен не всякий самогонщик. Значительно облегчает процесс вот такой узел для отбора голов по жидкости:
Узел отбора стаканного типа
Для чего нужен узел отбора по жидкости
Чтобы точнее, проще и чище отбирать головы и хвосты.
Как работает узел отбора по жидкости
Его устанавливают перед второй перегонкой с узлом отбора по жидкости, между дефлегматором и царгой аппарата. Он работает, как дополнительный флегмосборник. В остальном перегонка идет как и обычно. При дистилляции с узлом отбора по жидкости спирт получается ароматнее, вкуснее, что важно для зерновых и фруктовых спиртов. При ректификации и дистилляции спирт получается чище.
Схема отбора по жидкости при дистилляции
Принцип отбора по жидкости подходит и для дистилляции и для ректификации. Схема охлаждения с узлом отбора по жидкости работает проще. В зависимости от конструкции, воду нужно подавать на сначала на доохладитель, потом на холодильник и оттуда на слив. Либо просто на холодильник.
Как пользоваться узлом отбора по жидкости
Принцип отбора по жидкости: пар поднимается, конденсируется, но флегма попадает в куб только переливаясь через край трубки на дне. Нужно нагреть куб, дать колонне поработать на себя 15-20 минут. Затем медленно открывать игольчатый кран на узле. При этом флегма потечет в горизонтальную боковую трубку, попадет в доохладитель и емкость отбора. Иначе говоря, можно в любой момент выстроить фракции и отбирать любую, отслеживая ее начало и конец.
Перегонка с узлом отбора по жидкости: нюансы.
Есть некоторые нюансы в работе с узлом отбора по жидкости:
Вообще, отбор по жидкости чем хорош:
Есть у него и недостатки. Первый: если поддерживать одну и ту же скорость отбора, количество конденсата будет падать, а согласно технологии скорость к хвостам надо увеличивать. Поэтому надо подкручивать кран на узле отбора. Второй: необходима связь с атмосферой, иначе в системе возникнет жидкостная пробка и захлеб.
Какой узел отбора по жидкости лучше выбрать?
Есть перегородчатый узел отбора и стаканного типа. Перегородчатый лучше подходит для короткой царги, дробного погона и дистиллята с ароматным букетом. Стаканный подходит для дефлегматора рубашечного типа. Он собирает флегму, текущую по стенкам и больше подходит для удаления голов и хвостов. Знатоки считают, что перегородочный узел проще и надежнее.
Относительно внутренней конструкции узла их мнения расходятся, но все же большинство считает практичным узлы тарельчатого типа, которые собирают всю ниспадающую флегму и направляют ее в центральное отверстие и далее — на насадку.
Тарельчатый узел отбора по жидкости
Если вдруг у вас возник вопрос с диаметром узла, то его стоит выбирать однозначно по диаметру колонны.
Кстати, более тонким считается отбор по пару, особенно, если за процессом можно наблюдать через стеклянный диоптр. Примером аппарата с такими узлами может служить Luxstahl 8m.
Для самогона кому и зачем нужен узел отбора?
Для самогона кому и зачем нужен узел отбора?
На мой субъективный взгляд, различные “примочки” в винокурении, призванные облегчить работу винокура, такие как: автоматика, узлы отбора по жидкости (ещё бывают узлы отбора по пару) являются излишеством. Возможно, некоторые со мною и не согласятся, это нормально, так как у каждого свой путь.
Мне думается, что чем больше будет автоматизации процессов, тем менее душевный продукт мы получим.
Сравнить это можно, с фастфудом. Например, сравнить высокую французскую кухню с «Макдональдсом» или русские пироги с «Дошираком».
Но, так как многих интересует облегчение труда, предлагаю разобраться, не в автоматизации, а в её предпосылках. В чём суть узлов отбора по жидкости, и как (заметьте, я не написал “правильно”, так как у всех нас эти правила разные) с ними работать, кому и зачем необходимы.
Разбор работы самогонного аппарата с дефлегматором
Как работает самогонный аппарат колонного типа с дефлегматором, вы наверняка знаете. Для тех, кто не знает принцип работы, такого современного оборудования, краткое описание:
Аппарат с дефлегматором состоит:
Таким образом, происходит тепло масса обмен, позволяющий фракциям “встать в очередь” и занять свои места, (в вертикальном положении), в царге. Первыми стоят легко кипящие, затем средне кипящие и последними, ближе к перегонному кубу, стоят тяжело кипящие.
Согласно их очередности, мы начинаем отбор: пары поднимаясь по царге, проскакивают дефлегматор и попадают в холодильник, где конденсируются в жидкость и вытекают из носика холодильника в подставленную ёмкость.
Как управлять самогонным аппаратом
Управление самогонным аппаратом колонного типа, делается просто, но только при наличии стабильной температуры воды и мощности нагрева. Подавая холодную воду в дефлегматор, и увеличивая или уменьшая нагрев перегонного куба, мы можем настроить стабильный отбор “головной” фракции и отбор “тела” получая при этом продукт хорошего качества.
Я живу в своём доме, электричество у меня стабильное, напряжение в сети не падает, вода стабильно холодная (4°С зимой и 5°С летом), так как скважина. Те кто живут в квартирах или многоквартирных домах, не имеют стабильности в этих вещах: вода и электричество.
Но как быть, если температура воды не стабильна и постоянно “плавает”, да ещё и скачет напряжение в электросети? Стабильной работы колонны и качественного отбора нам не видать. Надо будет не отходить от аппарата, постоянно находится рядом с ним, следя за температурой в отводе и перегонном кубе.
Чем больше спирта сырца мы будем перегонять, тем дольше будет этот процесс. Например, при перегоне 45 литров спирта сырца крепостью 25%, надо будет отобрать 1400 мл “голов”. Времени на отбор, такого количества “головной фракции” мы потратим: 3
Что даёт узел отбора по жидкости и зачем он нужен
Узел отбора по жидкости состоит из стаканчика (с кламп соединениями, с обеих сторон, в зависимости от размера встраивания в вашу колонну), в стаканчик встроена гильза под электронный термометр и боковой отвод.
Внутри стаканчика находятся две трубки разного диаметра, над которыми, проходит трубка большего диаметра. Но всё это словами объяснить достаточно сложно, да и бессмысленно. Проще рассказать, как это работает.
Схема та-же, что и в начале, только с дополнением:
Такая система работает следующим образом: при нагревании перегонного куба, пары поднимаются по царге, затем через узел отбора и попадают в холодильник, где конденсируются и стекают вниз в виде флегмы, а флегма задерживается в стаканчике узла отбора. За счет того, что трубки в стаканчике (узле отбора) имеют различную длину, флегма перетекает через край, более низкой и меньшей в диаметре трубки орошая насадку (РПН) Панченкова и тем самым выстраиваясь в очередь по фракциям.
Далее происходит всё тоже самое, пар снова поднимается по царге, проходит через узел отбора вверх в холодильник, затем снова стекает наполняя стаканчик и переливаясь через край более низкой и тонкой трубки… таким образом колонна работает на себя.
С помощью установленного на боковой отвод узла отбора игольчатый кран и доохладитель, мы можем настроить более точный и тонкий отбор “головной фракции.
После того, как колонна пару минут “поработала” на себя (что даёт уверенность в точных и стройных рядах “стоящих в очереди” фракций), мы плавно открываем игольчатый кран и часть флегмы, накопившаяся в стаканчике (узле отбора), по трубке бокового отвода стекает через игольчатый кран в доохладитель, где конденсируется в жидкость и выходит нужной нам температуры. Можно не использовать доохладитель, но тогда, стекающая флегма будет горячей, и ваше помещение наполнится неприятными запахами.
Как только вы соберёте все “головные фракции”, можно добавить нагрев, открыть игольчатый кран больше и отбирать “тело”, при этом можно ориентироваться по температуре в узле отбора. Скорость отбора должна быть не слишком высокой, чтобы нужное количество флегмы успевало наполнить узел отбора.
Надеюсь, что те, кто не знал, понял для чего предназначен узел отбора по жидкости (существует также отбор по пару) и как с его помощью стабилизировать процесс отбора на втором перегоне.
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.