Технология перегонки браги. Суть процесса перегонки
Технология перегонки браги и тщательное выполнение определенных рекомендаций имеет огромное значение для получения качественного готового продукта.
Приготовленная к перегонке брага представляет собой смесь большого количества химических веществ, находящихся как во взвешенном состоянии, так и в виде различных растворов. Перед нами стоит задача выделить из сложной смеси химических веществ необходимый этиловый спирт с полезными ароматизирующими добавками; сократив до минимума содержание в нем вредных примесей. Задача эта очень сложная, и в промышленности применяется целый арсенал мер для достижения этой цели: центрифугирование, воздействие различными химическими веществами, термической ректификацией и др.
В домашних условиях процесс необходимо сократить до минимума, поэтому обычно используют только термическую ректификацию или перегонку. Процесс перегонки основан на том, что все находящиеся в растворах жидкие вещества имеют различную температуру кипения, поэтому при нагревании такой смеси веществ в первую очередь будут испаряться вещества с меньшей температурой кипения. После их выкипания, начнут активно испаряться следующие вещества и т.д. Но это в идеале, на практике же, в парах содержатся одновременно многие вещества, но в различных количествах. Горячие пары конденсируются в охладителе, и конденсат собирается в приемную емкость.
На рисунке приведен график роста температуры нагрева браги при перегонке в зависимости от времени, при постоянном количестве подводимого тепла. На приведенном графике можно отметить несколько критических точек процесса перегонки. В начале нагрева температура браги возрастает практически прямолинейно. При достижении температуры около 65°С начинается кипение и бурное выделение легких фракций, содержащихся в браге. В этой фазе перегонки выделяется и очень вредный метиловый спирт, имеющий температуру кипения 65°С. Первая фаза перегонки от точки 1 (60°С) до точки 2 (78°С) содержит самые вредные примеси и может быть использована только для технических целей. По объему она обычно составляет 2-8%. После точки 2 (точки начала кипения этилового спирта) начинается бурное выделение этилового спирта. Эта фаза характеризуется медленным подъемом температуры по мере уменьшения содержания этилового спирта до точки 3 с температурой около 85°С. Эта фаза, является основной во всем процессе перегонки браги на спирт. В этой фазе, конечно, происходит испарение и других веществ, но так как упругость паров этилового спирта здесь максимальная, то и в конденсате будет содержаться его максимальное количество.
После нагрева браги выше 85°С (точка 3) начинается активное испарение тяжелых фракций браги — сивушных масел и начинает нарастать количество испарившейся воды. Эта фракция также мало пригодна для дальнейшего применения в качестве исходного сырья для приготовления алкогольных напитков. Таким образом, из приведенного выше ясно, что для получения качественного конечного продукта необходимо добиться максимального выделения 2-й фракции от остальных.
При перегонке на простейших аппаратах обычно «первач» в объеме 2-8% от будущего объема сливают в отдельную посуду, а перегонку прекращают после значительного сокращения спирта в стекающем конденсате. Это можно проверить с помощью спиртомера, отбирая пробы в процессе перегонки (при этом конденсат необходимо остужать до температуры 20°С), или одним из народных способов — проба на язык, бумажку, ложку и др.
Проба на бумажку заключается в том, что небольшой кусочек бумаги смачивают в вытекающем конденсате и зажигают спичкой. При большом проценте спирта бумажка загорается синим пламенем, значит перегонку можно продолжать. Когда же бумажка не загорается, перегонку можно заканчивать. Проба на ложку аналогична пробе на бумажку, только в этом случае конденсат в небольшом количестве набирается в ложку и поджигается. При этом сразу хочу предупредить, что такие пробы следует производить с большой осторожностью и подальше от перегонного аппарата и емкости со спиртом, так как спирт является хорошим горючим материалом, а пары спирта в смеси с воздухом очень взрывоопасны.
В более совершенных перегонных аппаратах выпариватель необходимо оснастить термометром для контроля нагрева браги. При этом для получения качественного конечного продукта сбор конденсата необходимо начинать при нагреве браги до температуры 78°С и заканчивать при температуре 83°С (максимальная температура сбора не должна превышать 85°С).
Для тех посетителей сайта, кто собирается не только изготовить определенное количество горячительного, а и побороться за отличное его качество, рекомендую изготовить и испытать на практике перегонный аппарат, приведенный на рисунке.
Этот перегонный аппарат мало чем отличается от обычного перегонного аппарата со змеевиком, но в нем между выпарной емкостью и холодильником с проточной водой установлено дополнительное устройство — дефлегматор с воздушным охлаждением. В первичной камере за счет охлаждения пара воздухом происходит конденсация более тяжелых фракций (с температурой кипения более 80°С), которые стекают обратно в выпарную емкость. В верхней части дефлегматора конденсируется жидкость с температурой кипения около 78°С (собственно этиловый спирт), вот она-то и стекает в холодильник, а затем в сборник готовой продукции. Для контроля происходящих процессов в перегонном аппарате, емкость выпаривания и верхняя камера дефлегматора оборудуются термометрами, После нагрева браги и начала выкипания спирта необходимо сначала слить более низко кипящие фракции, а затем, регулируя скорость нагрева, и как следствие — скорость перегонки, необходимо добиться устойчивой температуры конденсата в 78°С в верхней части дефлегматора. После установления необходимой температуры можно начинать сбор самой качественной фракции. После начала дальнейшего подъема температуры отбор фракции необходимо прекратить. Первичную фракцию («первач») можно использовать только для технических целей (использовать для сжигания в спиртовках, как растворитель и др.). Остаточную фракцию, при желании, можно собрать, но не выше температуры в 85°С, и использовать в качестве добавки к следующей порции браги для повторной перегонки.
Термостабилизатор перегонного аппарата
Схема этого термостабилизатора перегонного аппарата позаимствована в журнале РАДИО №8 за1997 год, изначально предназначавшуюся для инкубатора. В ней проведены лишь небольшие доработки для повышения выходной мощности. Для гальванической развязки от сетевого напряжения, в целях безопасности, используются два трансформатора – питающий и импульсный управляющий. Кроме того, вы можете так же сделать доработку, обеспечивающую простоту управления температурным режимом перегонного аппарата.
Большая часть деталей описанного термостабилизатора перегонного аппарата смонтирована на печатной плате, выполненной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита (рис.). Тринистор VS1 и выпрямительный мост VD1-VD4 смонтированы отдельно на теплоотводах.
Задаваемые пределы температуры перегонного аппарата устанавливают переменным резистором R4 и соответствующей подборкой резистора R5 после прогрева ёмкости. Датчик температуры (R6) — терморезистор КМТ-4. Его устанавливают на дефлегматоре, рядом с градусником, предварительно защитив его и выводы от воздействия влаги, покрыв его водозащитным покрытием. На переднюю панель управления, выносят резистор R4, светодиоды НL1, HL2 .
Если есть желание сделать терморегулятор с заранее настроенными температурами (см. рисунок доработки, взамен R4 и R5), на переднюю панель так же выносится переключатель SА1, обеспечивающий простоту управления температурным режимом перегонного аппарата. В первом положении переключателя SА1, производится ручная регулировка температуры. Во втором положении, настройкой резистора R4.2 устанавливается температура испарения метилового спирта. В третьем положении, настройкой резистора R4.3 устанавливается температура испарения этилового спирта. В четвёртом положении, настройкой резистора R4.4 устанавливается температура дистилляции воды. Таким образом, заранее установленные температурные режимы обеспечивают отбор первичной фракции, используемой для технических целей, отбор фракции с максимальным содержанием этилового спирта, и при необходимости — получение дистиллированной воды. В качестве подстроечных резисторов R4.2 — R4.4 рекомендуется использовать многооборотные резисторы (с плавной регулировкой сопротивления) типа СП5-2ВБ, или других аналогов.
Нагревательным элементом перегонного аппарата служит обыкновенная электроплитка мощностью 1-2 кВт. Трансформатор Т1 — любой сетевой, понижающий напряжение сети до 12-15 В при токе нагрузки не менее 0,15 А. Трансформатор Т2 выполнен на кольце типоразмера К18х12х4 из феррита 2000НМ. Каждая из его обмоток содержит по 50 витков провода ПЭЛШО-0,17. Особое внимание следует уделить изоляции между обмотками, она должна выдерживать напряжении не менее 600 В. На задней стороне блока устанавливается розетка для электроплитки и плавкий предохранитель FU1.
Резистор R4 — СП-1, все другие — МЛТ-0,125. Конденсаторы С1 и С2 — оксидные К50-6 (или К52-1), СЗ — КМ-5. Транзистор КТ603А (VT1) заменим на КТ608 или КТ630 с буквенными индексами А, Б, (я поставил КТ815), транзисторы КТ315В (VТ2, VТЗ) — на КТ315Г, а вместо микросхемы К140УД6 (DА1) подойдут К140УД7, К140УД8 или другой ОУ с малым входным током. Стабилитрон VD7 может быть КС191Ж или КС191А. В качестве диодов VD1-VD4 используется корпусной мостовой выпрямитель типа КЦ419. Подойдут и импортные аналоги типа МВ5010, DB35, или DBI25, на прямой ток – не менее 25 ампер. Тринистор VS1 – на ток до 30…50 ампер, типа Т132, Т141, или Т142. Я использовал Т142-50-20.
Настройка терморегулятора фактически заключается в подборе значений R4, и в случае крайней необходимости R5. В случае неустойчивого отпирания тиристора VS1, сопротивление резистора R15 можно снизить в два раза.
Для точности регулирования температуры перегонного аппарата, рекомендуется подогрев браги начинать при переключении регулятора самой электроплитки на полную мощность, а при приближении температуры нагрева к рабочей температуре, переключить регулятор на 1/2 , 1/3 мощности.
