Цікаво, чи кожен любитель алкогольної продукції замислюється, що таке ректифікація? Адже до цих напоїв даний процес має пряме відношення. Багато починаючі самогонники часто плутають його з повторною перегонкою, що невірно. Насправді рідини проганяються кілька разів при використанні спеціального обладнання, в результаті чого виходить чистий спирт. Є ще трохи схожий процес, іменований дистиляцією.
У наш сучасний вік активно ведеться пропаганда здорового способу життя, втім, так було завжди, але останнім часом це стало очевидним. Нас постійно закликають відмовитися від алкогольної продукції, причому повністю виключити її з раціону. Але оскільки людство користується спиртом з перших днів його появи, повністю відмовитися від нього навряд чи вийде. І мова йде не тільки про вині, горілці і інших напоях, одержуваних шляхом перегонки. Але що таке ректифікація? Про це нижче.
Особливості спирту
З латинської мови спирт (spiritus) перекладається як дух і є органічним поєднанням, яке представлене різноманітними складами. Найпоширеніші з них – це:
- етиловий;
- метиловий;
- фенілетиловий.
Деякі види отримують не тільки в лабораторних умовах, їх можна зустріти і в природі. Наприклад, у листках рослин – це метиловий спирт, зброджені органічні продукти містять етанол. Деякі види вітамінів теж можна віднести до класу спиртів: А, В8 і D.
При нормальних фізичних умовах спирт являє собою прозору рідину з різким характерним запахом і смаком. Він здатний розчиняти маслянисті і жиросодержащие речовини. А що стосується його головної характеристики, фортеці, то вона становить 95,57-100%.
Перш ніж відповісти на питання, що таке ректифікація, варто прояснити, є або спирту які-небудь корисні властивості? Поза всяким сумнівом, вони є, і їх достатньо. І насамперед – це антисептичний і дезодоруючий засіб, який застосовується для знезараження медичних інструментів, поверхні шкіри, а також обробки рук медичного персоналу перед проведенням операцій. В апараті штучної вентиляції повітря спирт виступає в якості піногасника. Використовується як розчинник для виробництва лікарських засобів.
Але, крім медицини, спирт хороший і у виробництві алкогольної продукції – підвищує градус напоїв. У побутових умовах міцної рідиною часто користуються для зниження температури шляхом розтирання. З його допомогою можна приготувати цілющі настоянки або зробити зігріваючий компрес.
Перераховувати всі корисні властивості і якості спирту можна нескінченно довго. Але повернемося до нашої теми, що таке ректифікація.
Що являє собою цей процес
Слово ректифікація походить від злиття двох латинських слів:
- rectus – прямий;
- facio – роблю.
По суті, це особливий вид процесу, який використовується для розділення рідких сумішей на окремі її компоненти в залежності від температури кипіння (у кожного вона своя). Висловлюючись простою мовою, відбувається розкладання на різні фракції (важкі та легкі).
Тільки воно відбувається при контакті потоку рідини і пара. Саме завдяки цьому процесу можна отримати чистий і міцний спирт.
Найчастіше виготовлення алкогольних напоїв не обходиться без двох важливих процесів, таких як:
- ректифікація;
- дистиляція.
З першим ми розібралися, але що являє собою другий процес? Багато плутають ці два поняття, вважаючи, що це практично одне і те ж. В дійсності між ректифікацією спирту (або будь-який інший суміші) і дистиляцією є істотні відмінності, яких торкнемося трохи пізніше.
Трохи подібний процес – дистиляція
Отже, під цим визначенням розуміється процес добування рідкого компонента шляхом кип’ятіння будь-якої суміші, де він присутній, і охолодження його парів з метою утворення конденсату та збору. Даний метод успішно застосовується для опріснення сумішей. Це дозволяє не тільки розділити між собою присутні рідкі компоненти, але і відокремлювати тверді речовини від рідкого розчинника.
Крім цього, дистиляція чудово підходить для отримання питної води з морського джерела. Також багато любителі домашнього алкоголю виробляють таким способом напої в домашніх умовах.
Перераховані процеси (дистиляція та ректифікація сумішей) застосовуються не тільки в лабораторії, фармацевтики або у себе вдома. Вони широко поширені і в промисловості, де з їх допомогою поділяють нафту на різні компоненти:
- бензин;
- гас;
- дизельне паливо;
- реактивне паливо;
- мазут.
Крім рідких продуктів з нафти можна отримати тверді речовини зразок бітуму, гудрону, асфальту.
Відмінні риси
Дистиляція вважається простим процесом (перегонкою): перебродило сировину (наприклад, вино) закладається в спеціальний куб, і він розігрівається до температури кипіння. При цьому виділяються пари, які направляються в охолоджувач, де у вигляді конденсату збираються в ємність. Одержаний продукт є спиртом-сирцем. Його фортеця становить від 40 до 50 градусів. Однак він ще забруднений домішками, тому потрібно його очищення і додаткове облаштування.
У більшості випадків для цього дистилят повторно переганяють, що збільшує його міцність. Але якщо потрібно отримати міцний і чистий спирт, слід вибрати інший спосіб. На перший погляд здається, що між дистиляцією і ректифікацією немає відмінностей. Насправді це далеко не так.
Високий ступінь очищення можна досягти лише при використанні спеціального обладнання, званого ректифікаційної колоною. В її пристрій входить царга, насадка-дефлегматор і охолоджувач. Виділяється пар від нагрітого сировини надходить у трубу і контактує з рідкої флегмою, що знаходиться всередині її стінок. При цьому деяка частина пара осідає у вигляді конденсату в дефлегматоре, а решта повертається в царгу.
Таким чином і відбувається процес ректифікації. При цьому вихідний матеріал максимально очищений від шкідливих домішок (суспензії, сивушні масла та інше). У отриманого спирту-ректифікату найвища можлива фортеця – до 96%. Такий продукт повністю готовий для технічних, медичних цілей.
Як можна помітити, відмінності стосуються не тільки техніки перегонки, але і якості самого продукту.
Спирт
Для ректифікації спирту в якості основного джерела використовуються суміші, які його містять, – їх проганяють через спеціальні колони. В результаті нагріву розчини поділяються на два компоненти:
На виході виходить найчистіший спирт. Виробляти алкогольну продукцію люди навчилися ще з давніх часів. В якості вихідної сировини використовувалися зброджені ягоди і фрукти. Тільки в отриманому продукті було мізерно мала кількість спирту. Ситуація виправилася з розвитком хімічної промисловості. Причому виникло цілий напрям, спрямований на підвищення градуса алкогольних напоїв.
Повністю найчистіший 100% спирт був отриманий лише в кінці XVIII сторіччя. Це вдалося зробити російському хіміку Йогану Тобиасу (Товію Єгоровичу) Ловицу. Саме його можна заслужено вважати творцем процесу ректифікації.
Нафта
Головне призначення ректифікації нафти полягає в отриманні легких фракцій з нафти, якими є:
- Бензин.
- Гас.
- Газойль.
Бензин являє собою поєднання нефтенов, алканів і ароматичних вуглеводнів. Температура досягає +150…+205 °C. Все залежить від того, для якого саме транспорту потрібно отримати паливо – автомобілів, літаків або іншої техніки.
Гас – це поширений вид палива для живлення тракторів та інших видів сільськогосподарського транспорту. Крім цього, служить компонентом для дизельного палива. До того ж деякі системи освітлення теж працюють на ньому. Температура нагріву підбирається, виходячи з цілей призначення, і може бути +150…+180 °C або +270…+280 °C.
Що стосується газойлю, то цей продукт перегонки в основному використовується для виробництва дизельного палива. Температура процесу залежить від необхідних якостей кінцевого продукту і знаходиться в діапазоні від +270…+280 до +320…+350 градусів.
Також в результаті ректифікації нафти виходять і тверді фракції, до яких відносяться:
- Мазут.
- Гудрон.
Мазут гарний як котельне паливо або може проходити подальшу переробку. Приміром, його переганяють в умовах зниженого тиску, доводячи до вакууму. Таким чином одержують різні масла. Крім цього, він використовується для крекінгу, метою якого є одержання високооктанового бензину. Температура для мазуту становить від 230 до +350 градусів.
Після того, як від мазуту відокремлені масла, виходить практично тверда речовина – гудрон. У свою чергу, з нього можна отримати бітум, який є компонентом асфальту. Крім того, гудрон цінний для металургійної промисловості, де з нього отримують кокс.
Характерні особливості процесу ректифікації
Розуміння процесу перегонки може бути корисно для любителів алкогольний продукції будь-якої фортеці.
А знаючи, чим він відрізняється від дистиляції, можна підібрати для своїх потреб відповідне обладнання, причому навіть з автоматикою для ректифікації для виробництва потрібних напоїв. Наприклад, якщо необхідно отримати продукт на основі виноградного або будь-якого іншого фруктового соку з макухою, то класичного дистилятора цілком вистачить. Якщо ж потрібно одержати спирт з високим градусом, то без ректифікаційної колони не обійтися.
На щастя, деякі самогонні апарати універсального типу мають атмосферне штуцер. Тепер варто лише встановити додаткову царгу, як обладнання буде модернізовано до ректифікаційної колони. Такі апарати перевагу, в особливості для всіх тих, хто воліє проводити експерименти і розвивати свої навички.
Однак процес ректифікації не був би настільки популярний у більшості самогонників, якщо б не мав своїх хитрощів. Одна з них – це використання вже готового дистиляту як альтернативи бразі. Таким чином можна уникнути зайвих клопотів. Справа в тому, що використання браги супроводжується виділенням піни, причому у великій кількості, чого не можна сказати про дистилят. У зв’язку з чим, переганяючи спирт-сирець, можна вберегти ректифікаційної колони від пошкоджень.
Інша особливість полягає в тому, що, чим більше висота колони, тим інтенсивніше буде протікати масо – і теплообмін двох зустрічних потоків, і якісніше вийде кінцевий продукт. Тобто значення пропорційні: вище царга – якісніше спирт.
Ректифікаційна колона
Дефлегматор, холодильник-конденсатор, підігрівач – звичайні теплообмінники, основним апаратом всього устаткування є ректифікаційна колона. Саме в ній піднімаються пари перегоняемой суміші, а їм назустріч стікає рідина (флегма), яка подається в верхню її частину.
Класична колона виглядає так: на випарний куб ставиться довга труба (чим вище, тим краще), яка зветься царгою, а також дефлегматор з кінцевиком. Якихось складних механізмів тут немає, лише кран для відбору, оглядове скло і термометр. У деяких випадках може бути регулятор потужності.
Робота колони
Вся процедура проводиться в кілька етапів:
- Відбувається нагрів браги або будь-якої іншої спиртовмісної розчину до потрібної температури ректифікації.
- Утворюються пари надходять у колону і далі потрапляють в холодильник.
- Нагорі пари конденсуються в рідкий стан і рухаються у зворотному напрямку вже у вигляді рідини (флегми).
- Конденсат стікає вниз, назустріч йому пари піднімаються, і в процесі такого змішування відбувається насичення їх спиртом від флегми.
Такий цикл відбувається багаторазово, і в результаті пари насичуються спиртом настільки, що фортеця конденсату доходить до 93% або трохи більше. Що стосується домішок, вони відрізняються меншою летючістю і осідають в колоні. З цієї причини бажано використовувати саме високі труби, і чим вони довші, тим якісніше виходить кінцевий продукт.
Після застосування ректифікаційної колони немає необхідності проводити додаткове очищення отриманих напоїв. До того ж разом з домішками продукт позбавляється від неприємного запаху і небажаного присмаку.
Що стосується використання браги, то краще по можливості обійтися без неї, про що було сказано вище. Процес повинен протікати при стабільній температурі, й теплоізольована колона дозволяє уникнути перепадів.
Атмосферний тиск
Робота самогонного апарату залежить від атмосферного тиску, і багато моделей оснащені спеціальним штуцером. Коли він закритий, апарат функціонує в режимі дистиляції, але варто його відкрити – це вже метод ректифікації.
Після того як сировину нагріється до потрібної температури кипіння, штуцер відбору закривається. Установка деякий час функціонує в автономному режимі. У цей момент спиртові пари циркулюють всередині колони, підвищуючи флегмовое число і очищаючись від домішок. Потім штуцер відкривається, і відбувається процедура, протягом якої тиск і температура ректифікації тримаються на високому рівні. Щоб уникнути перегріву устаткування атмосферний клапан відкритий на час всієї ректифікації. За рахунок цього регулюється тиск.
Оскільки штуцер відкритий постійно, то атмосферний тиск чинить свій вплив на протікає в колоні процес ректифікації. При його зменшенні знижується щільність спиртових парів, що призводить до збільшення їх витрати і швидкості проходження в установці. Перевищення допустимого значення обертається захлебыванием колони.
А якщо тиск буде зростати, то швидкість парів буде знижуватися, що уповільнює поділ на фракції. Виправити це можна шляхом тимчасового закриття штуцера.
Не варто випускати з уваги тиск в колоні. В дефлегматоре воно завжди дорівнює атмосферному значенням за рахунок відкритого штуцера. Безпосередньо в царге воно обумовлено рухом парів і взаємодією їх з флегмою. При цьому величина перепаду тиску не повинна перевищувати максимальні показники, які встановлюються виробниками. Щоб можна було контролювати це значення, колони оснащуються спеціальними манометрическими трубками.
Багато компанії, які виробляють сучасні установки ректифікації, намагаються стабілізувати роботу обладнання, щоб вона не залежала від зовнішніх факторів. На жаль, повністю уникнути такого недоліку поки не вдається. У зв’язку з чим в інструкції прямо сказано, що ректифікацію не варто проводити в ті дні, коли вірогідне пониження атмосферного тиску.
Автоматизований процес
Під час процесу ректифікації необхідно особиста присутність і постійне спостереження за всім, що відбувається. Однак можна вчинити і мудро – використовувати автоматику. Такі пристрої призначені для автоматизації всієї процедури і без безпосередньої участі людини.
Якісні пристрої відберуть так звані голови в окрему ємність і унеможливлять потрапляння хвостів у готовий продукт. Блок управління пустить воду для охолодження в потрібний момент, знизить потужність в ході відбору. Після збору хвостів подача води і нагрівання будуть відключені.
Як можна зрозуміти, автоматика для ректифікації – річ потрібна, особливо коли виникнуть невідкладні справи, рішення яких неможливо перенести на інший час.
