Аппараты для перегонки с водяным паром

Содержание

Дистилляция с конденсацией пара в твёрдую фазу

Дистилляция с конденсацией пара в градиенте температуры

— дистилляционный процесс, в котором конденсация в твёрдую фазу осуществляется на поверхности, имеющей градиент температуры, с многократным реиспарением частиц пара. Менее летучие компоненты осаждаются при более высоких температурах. В результате в конденсате возникает распределение примесей вдоль температурного градиента, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Разделение компонентов пара при реиспарении подчиняется собственным закономерностям. Так, при молекулярной дистилляции соотношение между количествами Q 1 {\displaystyle Q_{1}} и Q 2 {\displaystyle Q_{2}} осаждённых в конденсаторе первого и второго компонентов, соответственно, выражается равенством: Q 1 / Q 2 = ( μ η 1 W 1 0 − W 1 ) / ( μ η 2 W 2 0 − W 2 ) , {\displaystyle Q_{1}/Q_{2}=(\mu \eta _{1}W_{1}^{0}-W_{1})/(\mu \eta _{2}W_{2}^{0}-W_{2}),} где W 1 0 {\displaystyle W_{1}^{0}} и W 1 {\displaystyle W_{1}} — скорости испарения первого компонента из расплава и с поверхности реиспарения соответственно, W 2 0 {\displaystyle W_{2}^{0}} и W 2 {\displaystyle W_{2}} — то же для второго компонента, η 1 {\displaystyle \eta _{1}} и η 2 {\displaystyle \eta _{2}} — коэффициенты конденсации первого и второго компонентов соответственно, μ {\displaystyle \mu } — коэффициент, зависящий от поверхности испарения и углов испарения и реиспарения. Реиспарение повышает эффективность очистки от трудноудаляемых малолетучих примесей в 2—5 раз, а от легколетучих — на порядок и более (по сравнению с простой перегонкой). Этот вид дистилляции нашёл применение в промышленном производстве высокочистого бериллия.

Дистилляция с направленным затвердеванием конденсата (дистилляция с вытягиванием дистиллята)

— дистилляционный процесс в контейнере удлинённой формы c полным расплавлением дистиллируемого вещества и конденсацией пара в твёрдую фазу по мере вытягивания конденсата в холодную область. Процесс разработан теоретически.

В получаемом конденсате возникает неравномерное распределение примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс является дистилляционным аналогом нормальной направленной кристаллизации. Распределение примеси в конденсате описывается уравнением:

C / C 0 = β ( 1 − x / L ) β − 1 , {\displaystyle C/C_{0}=\beta (1-x/L)^{\beta -1},}

где C {\displaystyle C} — концентрация примеси в дистилляте на расстоянии x {\displaystyle x} от начала, L {\displaystyle L} — высота конденсата при полностью испарившемся дистиллируемом материале.

Зонная дистилляция

— дистилляционный процесс в контейнере удлинённой формы c частичным расплавлением рафинируемого вещества в перемещаемой жидкой зоне и конденсацией пара в твёрдую фазу по мере выхода конденсата в холодную область. Процесс разработан теоретически.

При движении зонного нагревателя вдоль контейнера сверху вниз в контейнере формируется твёрдый конденсат с неравномерным распределением примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс может быть повторён многократно, для чего конденсат, полученный в предыдущем процессе, должен быть перемещён (без переворота) в нижнюю часть контейнера на место рафинируемого вещества. Неравномерность распределения примесей в конденсате (то есть эффективность очистки) растёт с увеличением числа повторений процесса.

Зонная дистилляция является дистилляционным аналогом зонной перекристаллизации. Распределение примесей в конденсате описывается известными уравнениями зонной перекристаллизации с заданным числом проходов зоны — при замене коэффициента распределения k {\displaystyle k} для кристаллизации на коэффициент разделения α {\displaystyle \alpha } для дистилляции. Так, после одного прохода зоны

C / C 0 = 1 − ( 1 − β ) exp ⁡ ( − β {\displaystyle C/C_{0}=1-(1-\beta )\exp(-\beta } x / λ ) , {\displaystyle x/\lambda ),}

где C {\displaystyle C} — концентрация примеси в конденсате на расстоянии x {\displaystyle x} от начала конденсата, λ {\displaystyle \lambda } — длина жидкой зоны.

Метод перегонки паром густых браг

Зачастую при перегонке густой браги гуща пригорает, плохо влияя на аромат и вкус напитка. Не допустить ухудшения качества дистиллята позволяет перегонка браги паром. Сделать парогенератор в домашних условиях сравнительно просто – понадобится еще одна емкость (скороварка, перегонный куб, бидон), соединительные шланги и трубка для подвода газа.

Сфера применения парогенератора

Перегонять паром можно любые браги, однако из-за дополнительных затрат времени и энергии этот метод целесообразно использовать для первой дистилляции густых браг – обычно это все зерновые и некоторые фруктовые из переспелого сырья с высоким содержанием пектина, например, яблочная или абрикосовая. Еще перегонку паром используют для чачи и других самогонов из жмыха.

Для ускорения процесса некоторые самогонщики сливают отдельно жидкую часть браги и перегоняют её традиционным способом, а парогенератор используют только для гущи.

Преимущества перегонки паром:

отыгравшую брагу не сливают с осадка и не осветляют;
можно получить спирт, находящийся в гуще, которая обычно отфильтровывается и пропадает;
позволяет избежать пригорания и ухудшения качества самогона;
при перегонке «наваривается» меньше вредных примесей;
никак не влияет на органолептические свойства напитка, является самым бережным методом нагрева браги;
подходит для самогонных аппаратов любой конструкции.

Недостатки:

требуется еще одна емкость, которая будет парогенератором;
увеличивается время перегонки (больше 3-х часов с момента закипания браги);
так как спиртовые пары разбавляются конденсатом, падает крепость выхода, например, если при нагреве ТЭН-ом максимальная крепость в струе 68%, то при перегонке паром будет 50% (расчеты примерные и зависят от конструкции дистиллятора);
из-за высокого давления в парогенераторе повышается опасность эксплуатации аппарата.

Принцип перегонки браги паром

В классической схеме самогонного аппарата парогенератор – это наполненная водой емкость, которая установлена на плите (другом источнике нагрева) и подключена через соединительные трубки и барботер ко дну перегонного куба с брагой (отдельно не нагревается). В свою очередь, перегонный куб соединён с холодильником самогонного аппарата.

После закипания воды образовавшийся пар под давлением через барботер попадает в куб и нагревает брагу. Пузырьки пара движутся снизу-вверх, вызывают кипение внутри браги и разделение веществ на фракции.

В результате начинает испарятся спирт, который движется к поверхности браги.

На поверхности пузырьки пара и спирта лопаются и смешиваются, образуя парообразную водно-спиртовую смесь, которая подымается в холодильник (дистиллятор), где и конденсируется.

Оптимальная схема с клапанами и трехходовым краном

Конструкция самогонного аппарата и схема перегонки остаются прежними, добавляется лишь еще одна емкость с водой.

Советы по перегонке

Рекомендовано заполнять куб брагой на 50-60%, поскольку в процессе перегонки объем жидкости в кубе увеличится на 20-30% за счет пара, а для нормального образования спиртовых паров дополнительно требуется 10-15% свободного объема.

Домашний вариант с бидоном в качестве парогенератора

Оптимальное количество воды в парогенераторе по отношению к браге – 8:10 (8 литров воды на 10 литров браги). Минимальное количество воды – 6:10. Парогенератор заполняют на 70-85% объема.

Подводимая к парогенератору мощность нагрева должна быть максимально возможной.

В случае забивания паропровода следует отключить нагрев и перед разбором аппарата подождать полного остывания, избыточное давление должны стравить клапаны. Открывать нагретый парогенератор опасно!

Что понадобится для изготовления

1. Прежде всего для парогенератора нужна емкость вместительностью от 5 литров (для перегонного куба до 20 л). Это может быть:

скороварка или пароварка, которой понадобится минимальная переделка. Это почти идеальный вариант, поскольку крышка у нее герметичная и уже есть предохранительный клапан;
молочная фляга, которую придется переработать более основательно;
пивная кега. Над ней также придется потрудиться;
кастрюля. Емкость, подходящая лишь в том случае, если других вариантов нет. Здесь придется, кроме установки клапанов, придумать еще надежный вариант герметизации крышки с кастрюлей.

2. Барботер. Таковым может служить сантехнический сильфон из магазина или изготовленный собственноручно из трубки сечением 15 – 22 мм длиной 20-40 см. В трубке делают пропилы через каждый сантиметр либо сверлят отверстия.

Это нужно для того, чтобы пар мог вырываться из этих щелей и равномерно по всему периметру бака нагревал бражку. Трубку скручивают полукольцом, располагая открытый конец примерно посредине куба на высоте 4-5 см от дна.

Внимание. Чем длиннее барботер, тем быстрее будет происходить нагрев браги

3 Штуцера: для закрепления барботера в перегонном кубе – с обратным клапаном; для подключения шланга вывода пара – обычный.

4. Предохранительный клапан, закрепленный в крышке парогенератора.

5. Термометр электронный или биметаллический и капсула к нему (кусочек трубки, вваренной в крышку).

6. Шланг , пароподающий. Толщина выбирается в заданных параметрах штуцеров, длина рассчитывается так, чтобы хватало для соединения барботера куба с парогенератором.

7. Утеплитель для куба, парогенератора и пароподающего шланга.

Совет. Утеплитель выбирайте из того, что предлагают сантехнические магазины. Можно взять, например, термостойкий фольгированный утеплитель из базальтовой или минваты с обозначением «для саун» или другой на ваш выбор.

8. Если планируете нагрев парогенератора с помощью ТЭНа, побеспокойтесь также о приобретении терморегулятора, что сильно упростит управление производством самогона.

Изготовление парогенератора самостоятельно

Давайте теперь рассмотрим, что потребуется для изготовления парогенератора:

ёмкость от 5 литров — это может быть молочная фляга, скороварка/пароварка, кастрюля или пивная кега;
барботер — для него можно использовать, например, сантехнический сильфон;
штуцера для закрепления в перегонном кубе барботера;
закрепленный на крышке предохранительный клапан;
биметаллический или электронный термометр с капсулой;
пароподающий силиконовый шланг;
утеплитель для куба, пароподающего шланга и парогенератора;
при желании можно использовать терморегулятор, с помощью которого упрощается управление процессом изготовления самогона.

После того, как все необходимое было приобретено и подготовлено — можем перейти к изготовлению аппарата:

Барботер закрепляем горизонтально штуцером в перегонном кубе, чтобы сильфон не доставал до дна примерно 5 см.
Крышку ёмкости, которая выбрана для парогенератора — дорабатываем. Обязательно здесь должны быть:
- предохранительный клапан;
- пароотвод;
- термометр.
Паропровод и обе ёмкости — утепляем, для избежания теплопотерь, а также перерасхода электричества и газа.
Все соединения герметизируем с помощью эпоксидной смолы, силиконовых прокладок и т. д.
После этого – качественно и герметично собираем все детали.
В куб заливаем брагу, воду — в ёмкость генератора, а затем соединяем с барботером пароотвод.
После это перегоняем брагу, причём здесь можно использовать даже непроцеженную и любой густоты.

Паровой котел своими руками

Сделать его самостоятельно довольно легко, но стоит еще раз напомнить о том, что пар будет создавать дополнительное давление, о чем следует помнить. Любые стыковые элементы должны быть хорошо герметизированы, кроме того, если используется сварка, то качество швов должно быть на высоте.

В качестве резервуара для браги хорошо подойдет молочный бидон. За его отсутствием можно использовать кастрюлю или бочку емкостью около 15–30 литров. Не очень хорошо для этой цели подойдет эмалированная кастрюля, так как у эмали есть свойство выпадать, после чего начнется разрушение коррозией основного слоя. Наилучший вариант — пищевая нержавейка.

В качестве рубашки ПВК необходимо будет также выбрать герметичную тару только большую по объему, чтобы бидон туда свободно помещался и оставалось место для воды. Сверху на пароводяной котел устанавливается клапан или трубка для отвода пара. Это делается для того, чтобы в случае перегрева у пара была возможность беспрепятственно выйти. А также необходимым будет и термометр, а вот ареометр уже по желанию, хотя и он будет нелишним.

Для того чтобы пароводяные котлы лучше сохраняли температуру, их оборачивают теплоизоляцией. Это может быть любой удобный материал, который продается в строительном магазине. Для термоизоляции хорошо подходит минеральная вата, продающаяся в виде рулонов. Она предпочтительнее, потому что хорошо переносит высокие температуры, однако использовать можно и вибропласт, и другие материалы. Одним из таковых и следует обклеить бак.

Эксплуатация будет проще, если использовать систему фильтрации, она может быть любой сложности, тут все ограничивается только вашей фантазией.

Неплохо также предусмотреть обычный сантехнический кран для слива сусла. Для того чтобы вставить его в емкость, необходимо будет просверлить соответствующее по диаметру отверстие. А также желательно добавить фильтрационную систему. Для этой цели подойдет сетка (или сито из металла) которая скручивается в цилиндр, один конец его зажимается при помощи скобы или хомута, другой надевается на кран. Такая конструкция удобна тем, что можно будет при необходимости снять с помощью того же хомута.

Нелишним будет предусмотреть и насос. А также интересным приспособлением будет устройство для охлаждения браги — чиллер. Изготавливается он из медных трубок. Еще понадобится ложка для перемешивания браги, термометр и ареометр. Ведь показатели температуры и крепости спирта при самогоноварении важны, особенно для новичков.

А также можно предусмотреть терморегулятор для ТЭНов и насос для перекачки сусла. Насос лучше ставить такой, что смог бы перекачивать в обе стороны, на рынке можно сейчас выбрать большое количество разных насосов.

Можно купить электрический насос или механический. Механический подключается к электродрели. Желательно, чтобы колесо и вал были выполнены из латуни или нержавеющей стали. Перед началом работы их нужно заполнить брагой.

После того как пароводяной котел готов, необходимо установить на брожение брагу. Сырье, которое используется для брожения, называется суслом. Самое простое представляет собой смесь сахара и воды в нужных пропорциях. Для того чтобы сахар перебродил в спирт, используют дрожжи. Задача при выборе сырья в том, что оно должно содержать крахмал или простые сахара.

Под действием дрожжей перебродить могут только простые сахара. Крахмал собой представляет сложное вещество на основании того же сахара. Но для того чтобы дрожжи его преобразовали в спирт, нужно его сначала осахарить, то есть расщепить на более простые вещества. Для этого используются ферменты.

Перемешанное сусло следует поставить в теплое место на брожение. Обязательно для емкости с брагой использовать гидрозатвор или домашний вариант такого устройства — резиновую перчатку с проткнутым пальцем. После брожения брага перегоняется. Перегонка в пароводяном котле используется в основном для таких браг, как фруктовая и зерновая, но в принципе при перегонке любого вида сырья такой котел работает лучше, чем обычный самогонный аппарат.

Пароводяные котлы как вариант самогонного аппарата являются оптимальными при перегонке зерновой браги, поскольку иначе сырье будет приставать ко дну перегонного куба, ухудшая вкусовые и ароматические свойства самогона. Обладают они и недостатками. В изготовлении и эксплуатации пароводяные котлы сложнее обычных и требуют большей изоляции. Зато повторная перегонка не требуется, а качество самогона при этом получается выше.

Особенности перегонки с водяным паром

Установки с водяным паром имеют большую сферу применения, а особенно активно они используются в промышленности, ведь это энергоноситель, который можно использовать практически везде.

При выпуске пищевых продуктов: на хлебокомбинате, в кондитерском производстве, сельском хозяйстве, молочной и мясоперерабатывающей промышленности.
При строительстве и изготовлении стройматериалов: создании товарного бетона, на деревообрабатывающей промышленности, в качестве парогенератора для производства пенопласта и т.д.
В медицине: стерилизация спецодежды и специализированных инструментов.
В косметической, химической, фармацевтической областях, в прачечных, банях, саунах.

Классическая схема

Рассматривая классическую схему, где используется перегонка паром, можно заметить, что в ней парогенератором выступает ёмкость с водой, установленная на плите или другом источнике нагрева.

Согласно схеме, через барботер и соединительные трубки она подключается ко дну перегонного куба с брагой, который отдельно не нагревается, а соединяется с холодильником самогонного аппарата. Ожидаем закипания воды и после этого наблюдаем, как пар, под давлением, через барботер, перемещается в куб, благодаря чему и происходит нагрев браги.

Сверху вниз перемещаются пузырьки пара, поэтому брага внутри закипает, и теперь вещества могут разделиться на фракции, а спирт – испариться и направиться к поверхности. Пузырьки спирта и пара лопаются на поверхности, благодаря чему образуется парообразная водно-спиртовая смесь, поднимающаяся в дистиллятор (холодильник), где она и конденсируется.

Как сделать парогенератор для браги

В качестве емкости для нагрева воды можно использовать скороварку или перегонный куб. Главное требование – емкость должна быть герметичной и выдерживать высокое давление, чтобы пар проходил по паропроводу, а не просачивался сквозь крышку. Вместительность (объем) парогенератора обычно на 30% меньше, чем куба с брагой. После герметизации крышки также подойдет кастрюля или бидон.

В крышку парогенератора также врезают штуцер, для соединения с паропроводом.

Для паропровода используют силиконовый шланг или гофрированную газовую трубу. В целях снижения тепловых потерь и увеличения скорости перегонки на поверхность паропровода желательно установить термоизоляцию, выдерживающую температуру +100 °C.

Для барботера парогенератора подойдет металлическая трубка, на одной стороне которой делают прорези. Длина трубки должна быть чуть меньше диаметра дна перегонного куба с брагой. Барботер устанавливают в куб через сливной кран для барды прорезями вниз, чтобы пар сначала отразился от дна, и только потом начал нагревать брагу. Если сливного крана нет, придется сделать отверстие возле дна.

Барботер

Установка барботера в перегонный куб с брагой. Прорези должны быть снизу

В итоге должна получиться схема: парогенератор – перегонный куб – сухопарник (не обязательно) – холодильник (дистиллятор) – приемная емкость для самогона.

Как сделать парогенератор для браги

В крышку парогенератора также врезают штуцер, для соединения с паропроводом.

Барботер

Установка барботера в перегонный куб с брагой. Прорези должны быть снизу

Сфера применения парогенераторов

При выпуске пищевых продуктов: на хлебокомбинате, в кондитерском производстве, сельском хозяйстве, молочной и мясоперерабатывающей промышленности.
При строительстве и изготовлении стройматериалов: создании товарного бетона, на деревообрабатывающей промышленности, в качестве парогенератора для производства пенопласта и т.д.
В медицине: стерилизация спецодежды и специализированных инструментов.
В косметической, химической, фармацевтической областях, в прачечных, банях, саунах.

Перегонка с паром

Под перегонкой с паром обычно понимают перегонку смеси частично растворимых друг в друге жидкостей, причем таких, которые остаются частично нерастворимыми и при температуре кипения смеси.

Перегонка с паром применяется обычно для того, чтобы уменьшить температуру перегонки жидкости

Так как при этом в загрузку вводят добавку, то весьма интересно, а иногда и важно, знать, каково будет соотношение вещества и добавки в дестиллате

Зная парциальные давления перегоняемых веществ (ординаты точек пересечения кривых 1 и 2 с вертикалью, см. рис. 74) и их молекулярные веса, можно найти отношение весов совместно перегоняемых веществ по формуле

где W_A и W_B — веса веществ А и В в дестиллате;

Р_А И Р_В — парциальные давления;

М_А и М_B — молекулярные веса обоих веществ.

С увеличением молекулярного веса гомологов данного ряда давление пара уменьшается. Как показывает опыт, если перегонять с одним и тем же веществом В различные соединения, являющиеся гомологами, то с ростом молекулярного веса перегоняемых соединении отношение большей частью тоже уменьшается.

Этим объясняется тот факт, что при перегонке с водяным паром ароматических углеводородов в дестиллате на 1 мл воды приходится 11,8 мл бензола, 4,7 мл толуола и всего лишь 2,3 мл ксилола.

На рис. 76, 1 изображен прибор, обычно применяемый для перегонки с водяным паром. Иногда этот процесс проводят, добавляя в колбу неорганические соли, что изменяет условия образования насыщенных растворов компонентов перегоняемой смеси в воде или воды IB перегоняемой смеси. Добавление солей сокращает время, потребное для перегонки. В некоторых случаях, например, при очистке жиров и смол, перегонку с паров проводят в вакууме, что в еще большей степени снижает температуру перегонки.

Рис. 76. Приборы для перегонки с водяным паром: 1 — общеупотребительный прибор для перегонки с паром; 2 — прибор для перегонки малых количеств жидкости с паром

Иногда различные соединения удается с успехом перегонять не только с водяным паром, но и с парами других веществ.

Вещество, заменяющее воду, должно удовлетворять следующим условиям:

1. Его взаимная растворимость с перегоняемым веществом должна быть крайне незначительной.

2. Его давление пара должно быть близким к давлению пара перегоняемого вещества.

3. Молекулярный вес его должен быть не больше, чем! у перегоняемого вещества.

4. Оно должно быть по возможности легко доступным.

В качестве примеров применения метода перегонки с парами различных веществ можно привести перегонку n-нитрофенола с парами высококипящих нефтяных фракций (130 — 160° при 16 мм рт. ст.) или перегонку индиго с керосином7.

Разновидностью перегонки с паром является ректификация в токе перегретого пара или газа, что также снижает температуру процесса. Ректификацию в токе газа можно проводить при работе с термически мало устойчивыми соединениями

Естественно, что при ректификации в токе газа следует обратить особое внимание на улавливание вещества из газового потока, отходящего из колонки. В этих случаях целесообразно заставлять газ циркулировать в системе. На рис

76, 2 изображен прибор для перегонки с паром малых количеств жидкости7. Прибор может быть собран на шлифах.

На рис. 76, 2 изображен прибор для перегонки с паром малых количеств жидкости7. Прибор может быть собран на шлифах.

Классическая схема

Стоит отметить, что температура паров спирта гораздо ниже, чем у кипения воды, благодаря этому и получается качественный результат.

Мы подобрали для вас видео, в котором подробно описывается суть перегонки паром самогона из ржаной муки:

Что такое парогенератор

Для начала давайте подробно рассмотрим все особенности данного аппарата. Он являет собой устройство, значительно расширяющие функциональность и возможности современного банного помещения или же душевой кабинки. При помощи такого аппарата можно запросто возродить древние традиции старинных римских бань, и все это только благодаря парогенератору.

По своим размерам данный аппарат не слишком велик, он отличается особой компактностью, что позволяет разместить его практически в любом месте банного помещения. Даже в небольших саунах площадью в 9 квадратных метров найдется место, где его установить.

Аппараты для перегонки с водяным паром

Дистилляция с конденсацией пара в твёрдую фазу

Метод перегонки паром густых браг

Сфера применения парогенератора

Принцип перегонки браги паром

Советы по перегонке

Что понадобится для изготовления

Изготовление парогенератора самостоятельно

Паровой котел своими руками

Особенности перегонки с водяным паром

Классическая схема

Как сделать парогенератор для браги

Как сделать парогенератор для браги

Сфера применения парогенераторов

Рекомендации

Перегонка с паром

Классическая схема

Что такое парогенератор

Похожие записи: