Ректификация спирта в домашних условиях

С появлением высокотехнологичных бытовых аппаратов ректификация спирта в домашних условиях стала обыденной реальностью. И если раньше ректификат можно было достать только на заводе “по блату” или в аптеке (медицинский спирт, кстати, не относится к пищевым сортам), то сейчас получить этанол высокой степени очистки можно на собственной кухне.

Домашний ректификат применяется в рецептах настоек на спирту: как для лечебных, так и для создания концентратов десертных напитков.

Аппарат для ректификации спирта может быть одного из этих типов:

• Непосредственно ректификационная колонна. Она может быть тарельчатой или колпачковой, однако ее назначение — именно ректификация. Для получения простого самогона она не очень подходит.
• Многофункциональная колонна или мини-спиртзавод. Эти модели позволяют получать различные напитки на одном аппарате в зависимости от конфигурации конструкции. Ярким представителем является, например, колонна Люкссталь 8m. 

Перегонка и ректификация этилового спирта: в чем отличие

Главным отличием процесса ректификации от обычной перегонки является многократный цикл “испарение-конденсация” для паров спирта.

Некоторые аппараты (бражные колонны) могут выдавать укрепленный дистиллят за счет локального концентрирования спиртовых паров в верхней части колонны. В ректификационной колонне предусмотрено большое количество контактных площадок для конденсации паров (тарелки, колпачки, регулярные и нерегулярные насадки).

Благодаря увеличению площади контакта примеси эффективнее конденсируются, а спиртовые пары укрепляются и испаряются.

Для получения чистого спирта на обычном дистилляторе потребовалось бы до десяти последовательных перегонок, что энергозатратно и небезопасно (перегонка спирта с концентрацией выше 30% чревата пожаром). При ректификации же эти десять перегонок происходят последовательно на разных контактных элементах колонны и разной высоте, но в одном цикле.

Принцип ректификации спирта

Любая физическая система стремится к состоянию равновесия. Изначально содержание отдельных компонентов перегоняемой смеси в жидкой и газообразной (пар) фазах различается, но система стремится выровнять температуру, давление и концентрацию веществ в каждой из них. Поэтому пар, двигаясь вверх, при контакте с жидкостью захватывает низкокипящие вещества, а жидкость “вытягивает” из пара высококипящие компоненты.

Таким образом происходит обмен веществами и теплом (пар горячее жидкости), а также пространственное разделение веществ (пар поднимается вверх, а жидкость стекает вниз).

Технология ректификации спирта

Технология ректификации спирта в общих чертах схожа с простой перегонкой.

• На выходе из охладителя, как и при дистилляции, сначала появляются легкокипящие фракции — метанол, альдегиды, кетоны (головы).
• Затем появляется этанол — (тело).
• После него — тяжелокипящие фракции (хвосты).

Только в процессе ректификации эти фракции дробятся еще более точно, а границы их не размазываются. При желании, можно отобрать не просто “головы”, а фракцию каждого вещества из их состава по отдельности.

Коэффициент ректификации спирта

Коэффициент ректификации спирта позволяет показать, как ведет себя та или иная примесь в процессе перегонки. Он показывает, на сколько уменьшается или увеличивается содержание в паре примесей по отношению к этанолу в сравнении с их содержанием в жидкости.

Однако, этот показатель обычно не фигурирует при домашней ректификации спирта. Чаще всего мы просто ориентируемся на определенное количество голов, тела и хвостов изначально.

Схема ректификации спирта

Кратко схема описывается так:

• Жидкость в кубе нагревается и закипает;
• Пар поднимается в колонну и частично конденсируется на контактных площадках.
• Новые порции паров поднимаются, достигая сконденсированной жидкости, нагревают ее, увлекая выше молекулы легкокипящих веществ. Часть веществ из этой порции пара конденсируется.
• Процесс повторяется ступенчато на следующих отрезках колонны по ходу движения паров вверх.
• Последние примеси отсекаются при помощи дефлегматора, который создает нужную температуру в верхней части колонны.
• В верхней части колонны получается пар из концентрированного моновещества, далее он переходит в охладитель, где и конденсируется.

Так происходит ректификация спирта, а также любых других веществ, которые можно выделить при помощи этого процесса, например, ректификация бутиловых и других спиртов.

Ректификация спирта-сырца

По понятным причинам ректификации подвергают спирт-сырец, а не брагу. Брага долго кипит, дрожжи выделяют много неприятных запахов и насадка в процессе погона пачкается.

На практике все делают первую перегонку в режиме потстилл, а вторую перегонку с покапельным отбором голов и отсечением хвостов. Сахарный дистиллят разбавляют редко, а вот фруктово-зерновой самогон следует разбавить до 25-30%.

Крепость спирта-сырца для ректификации должна быть 18-20 градусов (в идеале), поскольку именно при таких концентрациях молекулы этанола легко “отпускают” воду, но при этом не так много затрат по энергии и времени уходит на сам процесс возгонки.

Отбор голов при ректификации спирта сырца

Процесс ректификации спирта начинается так же, как и процесс дистилляции, с отбора голов. 

Важно помнить, что перед началом отбора фракций колонну насадочного типа необходимо “прогреть”: в течение 15-20 минут идет нагрев и колонна работает “на себя”. В этот период все пары, поступающие в колонну, конденсируются в ней и в охладитель ничего не попадает. О нюансах подготовки колонны к работе можно узнать в отзывах о самогонных аппаратах от их владельцев.

С помощью регулировки нагрева куба и охлаждения дефлегматора температуру в верхней части колонны устанавливают на уровне 72-78°С. Отбор голов производят со скоростью 2-3 капли в секунду.

Когда головы отобраны, температуру в верхней части колонны повышают и при помощи увеличения нагрева куба и уменьшения подачи охлаждения на дефлегматор.

На современном оборудовании используются узлы отбора по пару и по жидкости, там принцип работы несколько отличается от дефлегматорного отбора.

Температура ректификации спирта

Температура отбора этилового спирта при ректификации остается неизменной: этанол кипит при 78,4°С.

Головы отбирают при показателях термометра 72-78°С, а к отбору хвостов переходят в тот момент, когда температура в колонне при отборе тела начнет сама ползти вверх. 

Непрерывная ректификация спирта

Производится на специальных колоннах (НРК). Отдельные умельцы собирают такие конструкции даже в домашних условиях. Отличается она от периодической ректификации тем, что в колонне производится только укрепление пара, а в непрерывном процессе жидкая смесь исчерпывается в нижней части колонны. Из жидкости извлекаются низкокипящие компоненты и она обогащается высококипящими компонентами.

Тема НРК довольно сложная и больше интересует профессионалов. Я считаю, что в домашнем самогоноварении она неактуальная. 

Двойная ректификация спирта

Вторая ректификация спирта несколько улучшает качество продукта и производится без разбавления ректификата (96,6%). Только в том случае, если необходимо закрыть ТЭНы, можно добавить немного воды. Однако, проводится она на тарельчатых колоннах.