Довольно часто в комплекте поставки того или иного самогонного аппарата можно встретить металлическую сетку. Назначение данного аксессуара для многих остается загадкой. Сегодня мы попытаемся дать исчерпывающий ответ на вопрос что такое наполнитель для ректификационной колонны и в каких случаях его разумно использовать.
В первую очередь обратимся к матчасти и взглянем на то, что происходит внутри самогонного аппарата. Будучи установленным на горячую поверхность плиты он начинает нагреваться, что влечет нагрев находящейся внутри браги. Будучи доведенной до кипения она начинает испаряться и в виде пара устремляется в верхние элементы самогонного аппарата. Совершенно неважно, какой самогонный аппарат используется. Куда важнее понимать, что этот самый насыщенный спиртовой пар контактирует с поверхностями паропроводных трубок, где оседает в виде капель флегмы. Происходит это за счет разности температур внутри аппарата и снаружи. Капли флегмы под собственной тяжестью начинают обратный путь и устремляются в перегонный куб. Иными словами мы имеем 2 разнонаправленных потока которые движутся по направлению друг к другу. В самогоноварении эти потоки именуют массами. На протяжении всего своего маршрута они взаимодействуют друг с другом. Пары насыщают флегму, а флегма соответственно делает то же самое только в отношении паров. Чем интенсивнее проходит данный процесс, тем более качественным становится конечный продукт. Интенсивность процесса обмена масс определяется множеством факторов важнейшим, из которых является площадь контактных поверхностей. Чем она больше, тем большее количество флегмы может быть собрано и наоборот. На данный момент становится очевидным выигрыш ректификационных колонн по отношению к дистилляторам классического типа. У последних площадь контактных поверхностей минимальна, в то время как у колонн она значительна. Преимуществом колонны по отношению к дистилляторам является возможность наращивать площадь внутренних контактных поверхностей. Здесь возможны 2 варианта: купить каргу или купить т.н. наполнитель для колонны. Как правило, самогонщики охотнее покупают именно наполнитель, поскольку он значительно дешевле. Более того, при его наличии можно не увеличивать высоту колонны.
Наибольшей распространенностью пользуются регулярные проволочные насадки Панченкова. Конструктивно они представляют множество нитей сплетенных в своего рода валик. Этот самый валик помещается внутрь ректификационной колонны, где помогает собирать флегму.
Так же можно использовать кольца Рашига или спирально-призматические насадки Селиваненко, однако их применяют не столь часто. Обусловлено это тем, что они нуждаются в дополнительном механизме фиксации, чтобы в ходе перегонке не провалиться внутрь перегонного куба. Что же касается эффекта то он практически идентичен, что и в случае с РПН Панченкова.
Подводя итог по наполнителям для колонн следует подчеркнуть, что все они по своему хороши. Каждый самогонщик самостоятельно для себя решает, какой наполнитель выбрать.
Царга – не просто труба между кубом и холодильником (дефлегматором). От правильного выбора геометрических размеров, материала и теплоизоляции царги зависит производительность, степень очистки, технологические режимы перегонки и комфортная работа с аппаратом в целом.
Царга для самогонного аппарата
В простой классической дистилляции царги успешно вытесняют сухопарники. Решая задачу борьбы с брызгоуносом, царги позволяют одновременно бороться с сернистыми газами, укреплять самогон, и даже в некоторой мере очищать напиток от труднолетучих соединений за счет парциальной конденсации. Еще одно преимущество царги – оборудование становится менее громоздким.
Диаметр царги выбирают исходя из желаемой производительности и предельной скорости пара, при которой образующаяся дикая флегма и брызги, вылетевшие из куба вместе с паром, беспрепятственно стекают обратно, а не загоняться по стенкам вверх к холодильнику.
При скорости пара в царге до 2 м/с брызгоунос исключен, от 2 до 3 м/с результат несколько хуже, а при 3 м/с и выше пар начинает загонять флегму вверх по трубе.
V = N * 750 / S (м/с),
- N – мощность (кВт);
- 750 – парообразование (см3/сек кВт)
- S – площадь поперечного сечения колонны по внутреннему диаметру (мм 2).
Для защиты от брызгоуноса в большинстве случаев высота царги достаточна в пределах 30-40 см, поэтому определяющим при выборе высоты являются исключительно геометрические соображения. Обычно исходят из свободного вертикального размещения холодильника для обеспечения наилучших условий его работы.
Правильная длина царги самогонного аппарата (классического дистиллятора) примерно равна длине холодильника.
Материал
Стандартно царги изготавливают из меди или нержавейки. Медь выступает катализатором и помогает связывать сернистые газы, очищая самогон от ненужных запахов. Применение меди целесообразно при перегонке зерновых и некоторых фруктово-ягодных браг с целью получения благородных дистиллятов путем повторной дробной перегонки.
Медная царга не дает преимуществ при перегонке сахарного или любого другого сырья для дальнейшей ректификации или получения НДРФ на аппаратах с жидкостным отбором, поскольку неконденсируемые газы и пар в конденсаторе находят разные пути. Газ вылетает через ТСА (трубку связи с атмосферой) и не вступает в контакт с конденсатом, идущим в отбор, а значит, не растворяется в нем. Очистка от сернистых газов на таких аппаратах проста и не требует дополнительных усилий.
Иногда для увеличения эффекта при первой перегонке используют медную насадку (наполнитель). Это довольно спорный прием: зона контакта с медью вырастет, очистка от сернистых газов улучшится, но одновременно уменьшится производительность аппарата, значит, увеличится время перегонки, в результате длительного кипячения браги выделится больше других вредных примесей. Здесь важна мера: если в качестве насадки выбрать медные кольца или трубки – это одно, а если плотную насадку типа СПН – совсем другое.
Плотным насадкам место во втором перегоне, при первом же лучше ограничится просто медной царгой.
Царга для ректификационной и бражной колонны
При выборе размеров царги для процессов тепломассобмена на бражных или ректификационных колоннах условий несколько больше, но они понятны и естественны.
Внутренний диаметр
Стоимость колонны в целом существенно зависит от диаметра. Увеличение диаметра не только повышает стоимость труб, из которых изготавливается колонна, но также увеличивает количество необходимой насадки. А насадка – одна из самых дорогих составляющих аппарата. Например, для колонны высотой в полтора метра при внутреннем диаметре 38 мм нужно 1,7 литра насадки, для 48 мм – уже 2,7 литра.
Производительность колонны прямо пропорциональна квадрату внутреннего диаметра царги. При увеличении диаметра с 38 до 48 мм производительность увеличится в полтора раза. Поэтому выбирая, например, между трубой 52 со стенкой 1 мм или 1,5 мм, нужно понимать, что номинальная скорость отбора у первой будет 1800, а у второй – 1700 мл/час. Вот такая плата за с виду незначительное изменение размеров.
Номинальная мощность нагрева в Ватах и номинальная скорость отбора «тела» миллилитров в час численно равны площади поперечного сечения царги, исходя из внутреннего диаметра. Это правило верно при применении в качестве насадки СПН, размер которой соответствует диаметру колонны. Для других менее или более плотных насадок численные значения будут другими, но общая тенденция сохранится.
Чем плотнее насадка, тем меньше будет производительность колонны. Правда, это компенсируется лучшей разделяющей способностью. Если говорить об СПН и ректификации, то оптимальный размер насадки должен быть меньше внутреннего диаметра царги в 12-14 раз. При получении укрепленного самогона или НДРФ требования к очистке значительно ниже, поэтому можно использовать более крупную насадку, сместив акцент в сторону производительности.
Высота
Именно высота насадочной части царг во многом определяет разделяющую способность колонны. Не нужно путать этот показатель с высотой царги. Часто производители своими неудачными конструкциями вводят в заблуждение покупателей. Например, высота царги 40 см, но из них нижнее пустое пространство – 5 см, еще 3 см забирает конструкция для поддержания насадки, а сверху – приспособление для фиксации насадки в 2 см высотой и пустое место для пены до дефлегматора – 5 см. В результате насадки в 40 см царге оказывается не 40 см, а лишь 25 см! Даже если поставить таких три подряд, то спирта-ректификата не получить.
Это же касается и применения одной царги длинной в 1,5 метра или трех по 50 см. На первый взгляд разницы нет, но если присмотреться внимательней и посчитать высоту насадочной части, то всё не так просто.
Для четкого разделения на фракции и отделения «голов» насадочная часть должна быть высотой не менее 1 метра, а высота одной царги – не более 1,5 метра.
При меньшей длине разделительная способность будет недостаточна для четкого отбора «голов». Ограничение же в 1,5 метра связано с тем, что эффективность насадочной колонны с увеличением высоты изменяется неравномерно. Например, увеличение длины с 50 до 60 см даст такое же повышение разделительной способности как с 120 до 150 см (цифры условные и приводятся для демонстрации тенденции). Высота насадочной части в одной царге должна быть не более 30 её внутренних диаметров.
Пользу от дальнейшего увеличения высоты сводят на нет канальный и пристеночный эффект. Если есть желание построить более высокую колонну, нужно разделить её на несколько царг или использовать концентраторы флегмы – устройства, отводящие флегму от стенок и направляющие её в центр насадки. Но использование концентраторов часто приводит к ранним захлебам колонны, особенно при неумелом исполнении. А если в конструкции имеются сетки, то в большинстве случаев захлеб становится закономерностью.
Концентраторы флегмы Влияние высоты царги на технологические показатели
Предположим, что имеются хорошо утепленные и выставленные вертикально двухдюймовые колонны длинной в 1,2 и 1,8 метра. Увеличение высоты колонны в 1,5 раза позволит увеличить объем перегоняемой кубовой навалки в те же полтора раза, поскольку увеличится удерживающая способность и объём насадки. Можно будет позже переходить к отбору «хвостов», значительно уменьшив их объем. Но за всё приходится платить – увеличится время отбора, а также объём «голов» и «подголовников».
Для того чтобы «пощупать» порядок чисел, приведем таблицу с объёмами и временем отбора различных фракций при перегонке 40 литров самогона:
Скорость отбора «тела» будет практически одинаковой, а температура перехода с отбора «тела» к «хвостам» изменится с 94-95 градусов до 97. Впрочем, это будет зависеть от обоняния оператора колонны. В обоих случаях получится продукт примерно одинакового качества.
Толщина стенок колонны должна быть в пределах 1-1,5 мм. Такая толщина термопрозрачна и позволяет измерять температуры с пренебрежимо малым запаздыванием. Если прикрепить алюминиевым скотчем датчики температуры на поверхность колонн под теплоизоляцию, этого будет достаточно для нормального управления процессом.
Увеличение толщины стенок только увеличит стоимость и вес колонны. Это делает конструкцию менее устойчивой и предъявляет дополнительные требования к прочности крышки куба.
Правильный выбор размеров царги не представляет труда, нужно лишь учитывать их влияние на технологические параметры процесса и соответствие поставленным задачам.
Даже если средства позволяют, важно избегать самой главной ошибки – гигантомании.
С увеличением диаметра меняется не только производительность. Колонны малого диаметра (25-30 мм) требуют повышенного внимания. В них проблематично использовать насадку, отцентрировать флегму, стекающую с дефлегматора, да и вообще добиться хотя бы уверенного отсечения «хвостов», не говоря уже об удержании промежуточных примесей.
Колонны среднего диаметра (35-55 мм) спокойны и уравновешены, работают четко и предсказуемо.
Колонны большого диаметра (больше 57 мм) труднее настроить на стабильную работу, они производительны, но подвержены различным болячкам, сводящим к нулю пользу от повышенной скорости. Большие колонны страдают спонтанным каналообразованием: при подаче стандартной мощности давление в кубе не растет, и колонна не захлебывается. При смене насадки на более мелкую всё стабилизируется, но производительность становится такой же, как у значительно меньших по диаметру колонн. Поэтому колонны, начиная с диаметра 57 мм, – это оборудование для опытных винокуров, желающих творчества.
В ректификационную колонну, можно засыпать разную насадку и она будет работать, но по разному. Выбирая наполнитель для колонны нужно учитывать ее характеристики (диаметр трубы, ее высота). Наполнители для ректификационной колонны бывают разные, наиболее популярные из них: (СПН) Селиваненко спирально призматическая насадка, (РПН) Панченкова, кольца Рашига, обычные кухонные мочалки из нержавеющей стали, битое стекло, и др.
Насадка необходима чтобы удержать на своей поверхности наибольший объем флегмы, так же дать возможность свободно проходить потоку спиртовых паров. Взаимодействуя между сбой флегма и пар обеспечивают разделение водно-спиртой смеси на различные фракции. Поэтому чем больше будет площадь у поверхности насадки тем лучше будет разделение.
1. СПН
Спирально-призматические наполнители были изобретены совсем недавно. СПН Селиваненко была первой из них. Сейчас появились некоторые модификации этой насадки, к примеру 10 гранная СПН Диогена. В настоящее время насадка спирально призматическая считается наиболее лучшей для применения в домашних самогонных апаратах и ректификационных колоннах. Для бытовых бражных колонн и дистилляторов лучше использовать медную СПН, по некоторым данным она смягчает вкус дистиллята.
СПН сделана из нержавеющей проволоки толщиной 0,2 0,25 и 0,3 мм. Состоит из отрезков 4х4; 3,5х3,5; 3х3 и 2х2 мм призматической спирали. Чем меньше насадка размером, тем выше качество получаемого продукта, но ниже производительность, а с крупной насадкой увеличивается скорость отбора, но ниже качество разделения.
Насадка засыпается в колонну слегка утрамбовывается каждые 10 см, для этого удобно использовать черенок лопаты. Для бытовой колонны проще закупить насадку, у проверенного продавца, т.к. последнее время появилось много подделок на рынке. Цена насадки СПН Селиваненко порядка 1500-2500 рублей за литр, 1 литр в зависимости от типа проволоки, весит примерно 1.2 кг.
Можно СПН изготовить и своими руками в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нержавеющей стали, приспособление для намотки (обычно дрель или шуруповерт), готовую нарезанную насадку необходимо протравить.
Видео как можно делать СПН своими руками
2.РПН
Вторая по популярности насадка Панченкова используемая в домашних дистилляторах и самодельных ректификационных колоннах для увеличения крепости и увеличения степени очистки спирта. РПН (регулярная проволочная насадка) была создана в ОАО «Туполев». У этой насадки высокая эффективность, она используется во многих дорогих бытовых дистилляторах и рек.колоннах.
Удобна при использовании, свернутая в рулоны насадка легко вставляется и вынимается из колонны для чистки. РПН сплетена из нержавеющей нити толщиной 0,13 мм. Плетение зигзагом, очень тонкое, зазоры между нитями не более 1 мм. Используется в трубах с внутренним диаметром не менее 30 мм. Регулярная насадка отлично зарекомендовала себя у домашних винокуров.
3.Кольца Рашига
Кольца Рашига сделанные из керамики, металла или стекла с шероховатой поверхностью, что бы флегма дольше удерживалась на поверхности. Такой тип давно используются в ректификационных колоннах. Кольца Рашига менее популярны, но тем не менее применяется во многих в аппаратах в качестве насадки.
4.Мочалки
Самый бюджетный вариант насадки - обычные кухонные мочалки для раковин, которые продаются в любом супермаркете. Обычно их изготавливают из нержавеющей стали, поэтому будут пригодны в качестве наполнителя для колонн. Конечно качество спирта будет на порядок ниже, и при перегонке, от мочалок могут возникать изменения во вкусе и запахе спирта.
Люди, занимающиеся самогоноварением, знают о выделении сивушных масел (побочный продукт перегонки браги, вязкая жидкость с резким запахом), при перегонке браги.
Для снижения количества выделения масел и более чистой перегонки браги применяют различные абсорберы. Дадим определение столь странному термину, как абсорбция - это перенос компонентов (атомов) газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы. А абсорбер - это элемент (наполнитель) аппарата, на поверхности которого происходит процесс абсорбции. Необходимо отметить, что во время процесса происходит избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями.
Насадки выделяют двух видов: беспорядочные (просто засыпаем их в царгу, благодаря мелкому размеру) и регулярные (помещенные в аппаратуру особым образом)
В роли абсорберов в самогоноварении применяют: РПН Насадку Панченкова, насадку Селиванова (или спирально-призматическая насадка), кольца Рашига.
Использование насадок позволяет нам добиваться высокого результата при дистилляции и сокращает таким образом время очистки.
Рассмотрим более подробно их в отдельности.
И первое с чего начнем довольно таки популярная - РПН Насадка Панченкова
, представляет собой проволочную насадку. Используется в дистилляторах царгового типа для улучшения очистки, пары спирта фильтруются через насадку, осаживая при этом на сетку сивушные масла и примеси, из браги.
Несомненным преимуществом данной насадки является возможность ее регулирования в царге, т.е. мы можем свернуть ее с необходимой нам плотность, и вынуть из аппарата для очистки от осаженных сивушных масел.
Насадка изготовлена из пищевой нержавеющей стали.
Купить насадку Панченкова можно на нашем сайте
Далее идет насадка Селиванова
, представляющая собой спиральную призму (из проволочных материалов). Предназначенную для установления в царге ректификационной колонны, выступает в роли контактного устройства. Обычно насадки данного вида изготавливаются из меди и нержавейки. Насадка является многоразовой и может служить наполнителем для любой царги.
И последняя из заявленных насадок в данном обсуждении - это кольца Рашига
. Данная насадка относится к регулярному виду насадок. Имеет цилиндрическую форму с тонкой стенкой, причем наружный диаметр равен высоте кольца. Диапазон размеров: от 25 мм до 150 мм. Чаще всего применяются кольца изготовленные из керамики (возможна вариация фарфора), встречаются углеграфитовые, и реже всего стальные.
Маленькая ремарка - насадки. используемые для очистки самогона в процессе перегонки, не являются ноу-хау последних лет. Они уже довольно давно используются в химической и нефтяной промышленности (тарельчатые насадки - еще один вид), зарекомендовав себя в этом направлении только с лучшей стороны. Поэтому доверяясь проверенным методам очистки, насадки постепенно вошли и в самогоноварение.
В продаже есть немало моделей самогонных аппаратов различных конструкций - с сухопарниками, барботерами, ректификационными колоннами и прочим действенным оснащением. Но что делать, если самогонный аппарат у вас старой конструкции, но сделан добротно, и выбрасывать его просто рука не поднимается? Совет простой - модернизировать.
Роль царги - в удалении из паров браги высококипящих маслянистых веществ под общим названием - сивуха. Именно эти примеси портят вкус самогона и его аромат. Царга в промышленном самогонном аппарате теоретически может позволить получить довольно чистый спирт-сырец после первой перегонки, но не следует идеализировать это устройство.
Во многих статьях приводятся данные, что царга длиной 15 см дает 20-ти кратную степень очистки, 35 см - 50-ти кратную и 45 см - 65- кратную, не объясняя, что же это такое - кратность очистки. Многие думают, что получаемый самогон становиться в 20, 50 или 65 раз чище. Это не совсем так. Кратность очистки показывает, сколько раз происходит взаимный контакт конденсата внутри царги с насадкой и паровой фазы.
Естественно, чем выше кратность, тем лучше очистка. Но в бытовом самогонном аппарате как промышленная, так и сделанная своими руками царга, позволит получить после первой перегонки самогон в три-четыре раза чище, чем без нее. Стоит ли затевать модернизацию аппарата? Безусловно, да. Попробовав продукт, полученный из аппарата с применением царги, вы в этом убедитесь. Повторная перегонка еще более укрепит вас во мнении, что такое довольно простое приспособление способно в корне изменить ваше представлении о том, что такое домашний самогон.
Как сделать царгу своими руками
Ничего сложного в процессе изготовления царги нет. Даже человек, хоть раз державший в руках болгарку, паяльник и дрель способен сделать простейший вариант этого устройства. Лучше, если мастер умеет работать на токарном станке или сваривать нержавеющую сталь. Нарезать резьбу на нержавейке вручную довольно сложно, практически невозможно. Но если найти плашки с маркировкой Р18 или Р18Ф2, то попробовать можно.
Что потребуется для работы? В зависимости от того, какой вариант царги вы выберете. Если наблюдается склонность к экспериментированию, то можно сделать царгу разборную, состоящую из нескольких частей. Если просто желаете попробовать, правда ли то, что говорят о роли царги в самогоноварении, то можно сделать один фрагмент. Конструкция предусматривает возможность увеличения длины в любом случае.
Итак, приступаем к изготовлению царги своими руками. Для этого понадобиться:
Отрезок трубы диаметром 35 – 45 мм из нержавеющей стали, меди или латуни. Обычная сталь, чугун и пластик не подходят. Первый металл очень быстро заржавеет, чугун тяжелый и трубы такой не встречается, а пластик небезопасен при контакте со спиртовыми парами. Он не загорится и не расплавится, но могут образоваться такие соединения, что ни один химик не установит их состава, а врачам трудно будет поставить диагноз.
Кроме трубы понадобится резьбовой штуцер, который нужно закрепить на крышке перегонного куба с помощью двух прижимных гаек на прокладках из силикона. Резину использовать не рекомендуется, разве что удастся найти термостойкую. Если крышка куба сделана из нержавеющей стали, то штуцер можно приварить.
От этого штуцера и будем начинать работу. На царге нужно нарезать внутреннюю резьбу, чтобы она легко накручивалась на патрубок. Если на штуцере вы сделали внутреннюю резьбу - то на корпусе царги нарезаете внешнюю. При работе своими руками такие вольности допускаются.
Длина резьбы - не менее 3 см. Следует учесть, что на ней будет держаться вся верхняя часть аппарата. Если царга для самогонного аппарата служит основанием ректификационной колонны, то боковых нагрузок не предвидится. Но если к ней будет подсоединен боковой трубопровод с холодильником, то желательно, чтобы основание было прочным.
На верхней части царги тоже должна быть резьба. К ней мы будем подсоединять отвод паропровода к холодильнику, вторую секцию царги или головную часть колонны ректификации. Нижнюю часть царги выбираем длиной 35 – 40 см. При необходимости удлинить ее очень просто. При наличии резьбы можно использовать любой из известных способов соединения двух труб - американку, муфту и т.д.
Ниже на 2-3 см кромки верхней резьбы просверливаем отверстие диаметром 3 — 4 мм и вкручиваем в него, предварительно нарезав резьбу, отрезок трубки длиной 3 -4 см - гнездо под щуп термометра. Туда он будет вставляться во время работы с помощью силиконового уплотнителя.
Посадочное место под термометр
В царге самое важное не механический способ соединения, а ее внутренняя часть. Объем царги заполняется металлическими проволочными спиральками - насадками. Диаметр их 2 – 3 мм, визуально они напоминают маленькие пружинки. Делают их из нержавейки или меди.
Нужно их много и сделать своими руками невозможно. Лучше всего купить специальное заполнение на специализированных сайтах. Чтобы наполнитель не просыпался внутрь бака, в нижнюю часть корпуса царги вделывается мелкая сетка из нержавейки или меди. Ее можно вырезать из старого кухонного ситечка, или пожертвовать новым.
В крайнем случае, использовать сетку для мытья посуды, но выбирать необходимо только нержавейку. Несколько таких сеточек заталкиваем внутрь трубы и уплотняем. Еще лучший вариант - купить регулярную проволочную насадку Панченкова. Это плетеная из нержавейки полоска, которая скручивается в спираль и плотно вставляется внутрь корпуса царги.
Кому то все эти наполнители могут показаться излишеством, но именно они и превращают обычную трубу в царгу. Она работает не только как фильтр - внутри происходят сложнейшие физико-химические процессы взаимодействия пара и конденсирующейся жидкости, в результате чего пар разделяется на пакетные фракции и очищается от всевозможных примесей.
При использовании царги следует учесть, что скорость перегонки снизится процентов на 30. Но затраты времени компенсируются качеством продукции.
