Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №4

2.4. Основные свойства спирта-ректификата

На этот продукт существует ГОСТ 5962-67, в котором регламентируется концентрация спирта в спирте-ректификате от 96 % до 96,4 % и его состав.

Приведем некоторые физические свойства этилового спирта-ректификата

Плотность жидкости (при 20 °C) • 812 кг/м³ (~0,8 кг/л)

Плотность паров (при 760 мм. рт. ст.) • 1,601 кг/м³

Температура кипения (при 760 мм. рт. ст) • 78,15 °C

Удельная теплота парообразования • 925 кДж/кг

Эти данные являются основой при проектировании спиртового ректификационного оборудования. А для Вас будут являться обычной справочной информацией.

2.5. Температура кипения спирта-ректификата и атмосферное давление.

Стоит отметить, что температура кипения СР существенным образом зависит от атмосферного давления. Причем эта зависимость настолько сильная (см. рис. 3), что при ректификации спирта по температуре, регистрируемой, например, электронным термометром, можно определить точное значение атмосферного давления в данный момент и проградуировать обычный домашний барометр, пользуясь приведенной ниже зависимостью.

Рис. 3. Зависимость температуры кипения этилового спирта-ректификата от атмосферного давления

Если Вы эксплуатируете ректификационную установку без термометра, то эта информация просто расширяет Ваш кругозор и не имеет для Вас никакого практического значения, поскольку момент выхода СР Вы с абсолютной точностью определяете по запаху. Но, для тех, кто приобрел установку с электронным термометром, эта связь температуры кипения спирта с атмосферным давлением имеет непосредственное практическое значение.

Действительно, имея профессиональное ректификационное оборудование и электронный термометр, способный с высокой точностью определять температуру спиртовых паров, Вы с удивлением можете обнаружить, что его показания отличаются изо дня в день. Если вчера Вы наблюдали температуру кипения спирта 77,0 °C, а сегодня — 78,0 °C, то это означает не изменение спиртового состава или неисправность ректификационного устройства, а всего лишь изменение атмосферного давления: вчера было — 730 мм. рт. ст., а сегодня — 755 мм. рт. ст.

3. Теория и практика простой перегонки бражки

Простая перегонка (дистилляция) — процесс, при котором происходит однократное испарение наиболее летучих компонентов из кубовой жидкости и однократная конденсация этих паров.

3.1. Цель простой перегонки

Содержание спирта в бражке очень мало от 6 до 12 %. Однако, для получения высококачественного спирта путем ректификации требуется более концентрированный спиртовой раствор, поэтому для получения спиртарекитификата на всех спиртовых заводах производят первоначальное, грубое отделение спирта от воды, в результате которого получают спирт-сырец (СС), а затем проводят его ректификацию. Такой же путь можно рекомендовать для домашней технологии приготовления спирта.

Перегонку бражки можно проводить и с помощью ректификационного оборудования (см. ниже). Используя при перегонке бражки ту же технику ректификации, можно из бражки сразу получить 80…85 %-ый СС. Но это не нужно, поскольку для четкой ректификации СС, его все равно необходимо будет разбавить до концентрации 40 %. Более того, перегоняя бражку на ректификационном устройстве, очень часто пеной засоряется нижняя часть колонны.

Для более эффективного использования ректификационной колонны, все-таки на ней лучше проводить ректификацию, а 40 %-ый самогон можно успешно получать из бражки с помощью простейшего перегонного аппарата.

3.2. Оборудование для простой перегонки

Принципиальная схема простого дистиллятора представлена на рис. 4.

Дистиллятор состоит из испарительной емкости — куба 1 и конденсатора-охладителя 2, которые соединены между собой наклонным патрубком 3. Куб заполнен перерабатываемой жидкостью 4, нагрев и испарение которой осуществляется нагревателем 5. Через конденсатор-охладитель постоянно протекает охлаждающая вода (показана стрелочками). Для удобства работы с дистиллятором в вертикальной части патрубка может быть установлен термометр 6, который регистрирует температуру паров направляющихся на конденсацию.

3.3. Работа аппарата простой перегонки

Дистиллятор работает следующим образом. С помощью нагревателя кубовая жидкость доводится до кипения. Образовавшийся в кубе пар по патрубку попадает в конденсатор-охладитель, где происходит его конденсация и охлаждение. Полученный дистиллят 7 стекает в приемную емкость 8.

Что касается дистилляции спирта, то при работе этого устройства, процесс получения дистиллята в основном подчиняется приведенной выше кривой фазового равновесия (рис. 2). Причем в начальный момент, когда концентрация спирта в растворе велика (в бражке она составляет 10…12 %), велика и концентрация спирта в парах, а следовательно, и в его дистилляте (42…45 %). Однако, бражка не является бинарной смесью воды и спирта, а содержит большое количество попутных примесей с меньшей и большей температурой кипения по отношению к водно-спиртовой смеси. Температура паров спирто-водяной смеси, проходящей в этот момент по патрубку, составляет величину порядка 90…94 °C, но легкокипящие примеси (эфиры, ацетоны, альдегиды, метиловый спирт и др.) в большей доле входят в состав первоначального пара, понижая эту теоретическую температуру до 65… 75 °C. Увеличенная концентрация легкокипящих примесей (плотность которых меньше плотности спирта) в первоначальном дистилляте искажает показания спиртомера в большую сторону, создавая иллюзию повышенной «крепости». Именно поэтому первая порция дистиллята, полученная из бражки, называется «первачём». В действительности это не концентрированный спирт, а водно-спиртовая смесь с повышенной концентрацией «отравы».

На следующем этапе перегонки изменение температуры в большей степени соответствует теории. Используя показания термометра 6 и пользуясь графиком рис. 1, можно всегда знать концентрацию паров спирта Y, идущих на конденсацию. Постепенно концентрация спирта в кубе уменьшается, соответственно уменьшается и его концентрация в дистилляте, что отмечается увеличением температуры на термометре 6. Если температура достигла 100 °C, то это означает, что спирт в кубовой жидкости полностью закончился и из куба испаряется только вода.

Несмотря на то, что вблизи нулевой точки (рис. 2) концентрация спирта в парах в 8 раз больше его концентрации в жидкости, процесс перегонки обычно завершают при температуре пара 97…98 °C. Это связано с тем, что с этого момента начинается более интенсивное испарение сивушных масел и других хвостовых примесей.

Средняя концентрация спирта в дистилляте (типичный «самогон»), получаемого из бражки с помощью аппаратов простой перегонки, обычно не превышает 40 %. Типовой график изменения температуры по времени при простой дистилляции схематично представлен на рис. 5.

Рис. 5. Изменение температуры паров при простой перегонке.

Можно повторно провести перегонку уже 40 %-го дистиллята и получить более концентрированный «60 % раствор спирта (см. рис. 2). Затем можно многократно повторять этот процесс до получения концентрации спирта в дистилляте около 90… 94 %. Однако, стоит сразу обратить Ваше внимание на то, что полученный таким образом «спирт» будет содержать все примеси изначально содержащиеся в бражке. Это означает, что после разбавления такого «спирта» водой до 40 % Вы получите все тот же «самогон», что и после первой перегонки.