Многие винокуры стремятся получить в домашних условиях по возможности самый чистый и крепкий самогон. Для этого используют разные ухищрения: от двух-четырех перегонов до использования целого ряда последовательно подключенных барботеров.
Но если таким путем вопрос крепости (до 90°) решаем, то о чистоте продукта от примесей речь не идет. Чистый спирт можно получить только в том случае, если происходит ректификация спирта-сырца.
Поскольку некоторые самогонщики до сих пор путаются в понятиях и называют спиртом продукт повторной дистилляции, разберемся с понятиями.
Процесс ректификации
Суть ректификации в том, чтобы разделить смесь из множества компонентов (которой является и брага), на отдельные вещества. Происходит это за счет тепломассообмена: присутствующие в браге вещества испаряются и многократно возвращаются обратно в куб, оставляя на специальных тарельчатых и спирально-призматических насадках все, что собственно к этанолу отношения не имеет.
За счет разниц массы и температуры кипения многокомпонентную смесь удается разделить. И конечным продуктом становится очищенный и обезвоженный (вода также стекает обратно в куб) спирт (смотрите: виды спиртов).
Справка. Ректификация применима во многих отраслях, не только в спиртовой.
Так, например, разделяют нефть на бензин, солярку, смазочные вещества.
В промышленных и домашних условиях применяют ректификационные колонны. Основная разница – в объемах и величине. Если на спиртзаводе в колонне могут перерабатываться десятки тонн сырья, а процесс идет непрерывно, то дома объемы не столь глобальны, да и колонну используют время от времени.
Схематично колонна представляет собой длинную трубу, установленную над перегонным кубом вертикально. В домашних условиях эта надстройка имеет в высоту около метра, а то и больше. В трубе располагаются встроенные элементы (тарелки) и наполнитель (насадки), который можно вынимать для промывки.
За счет наполнения колонны и происходит разделение на отдельные химические элементы. При этом в любой точке колонны.
Технология
Хоть на рынке представлено много видов ректификаторов, но лучше всего остановиться на разборной колонне, которая может действовать как полноценный ректификатор, так и укрепляющая колонна или обычный дистиллятор. Крепление к кубу обычно фланцевое, модулей между собой – кламповое.
Важно. В бытовых условиях ректификационная колонна преобразует в чистый спирт сырец, то есть – продукт первой перегонки.
Значит, первый перегон – обязателен. Провести его можно как с помощью дистиллятора, так и ректификационной колонны, отключив некоторые функции.
Получив спирт-сырец при первой перегонке без разделения на фракции, его (желательно с крепостью не выше 30°С) заливают в куб, над которым устанавливают царгу, которая переходит у узел с дефлегматором (мини-охладителем под проточную воду), если конструкция неразборная. Либо дефлегматор является отдельным узлом, устанавливаемым на царгу сверху.
Далее технологический процесс происходит таким образом:
- жидкость в кубе нагревается до температуры кипения отдельных компонентов (для этилена это 78,4°С);
- пары поднимаются по колонне вверх и собираются в дефлегматоре, который охлаждает водяная рубашка;
- образующийся конденсат по колонне стекает вниз, а капли накопляются в насадке;
- снизу продолжают подниматься пары, снова взаимодействуя с конденсатом и поднимая его вверх;
- процесс повторяется многократно;
- в результате из дефлегматора спирт попадает в приемную емкость, а флегма собирается в конденсере.
Методы
Способы получения чистого спирта зависят от имеющейся колонны:
- Непрерывный метод применим в промышленности, в домашних условиях трудновыполним, поскольку для него потребуется от 150 и более литров спирта-сырца.
- Укрепление и очищение ректификата происходит за счет противотока пара и жидкостей, использования насадок и одновременного избавления от лишней воды, которой, судя по крепости этилена – 96°, в конечном продукте остается не более 4%.
- Пароциркуляция – лучший метод для получения домашнего ректификата, хоть он и требует лучшего оборудования и соблюдения всех правил ректификации.
- Азеотропный метод применяется редко, поскольку связан с техническими трудностями, его мы здесь рассматривать не будем.
Ректификация спирта
Чтобы понять ректификацию спирта рассмотрим основные свойства абсолютного 100%-ного этилового спирта: — температура кипения = 78,3°C при 760 мм рт.ст. — плотность жидкости = 790 кг/м3 при 20°С
Известно, что этиловый спирт прекрасно растворяется в воде, образуя бинарную водно-спиртовую смесь с любым количеством спирта. Здесь нужно обозначить разницу между массовой и объёмной концентрацией этанола в водно-спиртовом растворе. Массовая концентрация спирта — это масса спирта в массе раствора (обозначается как г/г или %масс.).
Чаще применяется понятие объёмной концентрации — это объем спирта в объеме смеси (обозначается как мл/мл или %об.). Величины объёмной и массовой концентраций из-за значительной разницы в плотности спирта (0,79 г/мл) и воды (1 г/мл) могут существенно различаться. В дальнейшем здесь будет использоваться только понятием объёмной концентрации.
Избавление от флегмы: работа и свойства ректификационной колонны
В бытовых условиях применяются колонны диаметром около 50 мм, промышленные занимают несколько метров в диаметре.
- Промышленная ректификация происходит непрерывно. При этом на разных уровнях колонны собирается своя фракция (метиловый спирт, ацетон, кислоты и т.п.), а этиловый спирт поступает в приемную емкость. Флегма не является единым сегментом, а разделяется на отдельные вещества и также собирается в емкости.
- Простая ректификация предполагает наполнение колонны насадками Панченкова или СНП. При этом в верхней части колонны накапливается этилен, превращающийся в холодильнике в жидкий спирт. Флегма (примеси) собираются в конденсаторе.
- Пароциркулярная ректификационная колонна – более сложный прибор по сравнению с простой. Но и продукт дает чистый и крепостью не менее 96°С. В нижней части колонны – насадка, которая поглощает и возвращает в куб пары с высокой температурой кипения. В верхней – конденсатор, к которому подводится холодная вода. Здесь конденсируются пары этилена и через узел отбора и дополнительный холодильник поступают в приемную емкость. Пары с низкой температурой кипения (эфиры) уходят через трубку связи с атмосферой вверху колонны.
Еще по теме: Как сделать ректификационную колонну своими руками?
Виды спирта
В зависимости от стадии производства различают следующие виды спирта:
- спирт-сырец;
- спирт-ректификат;
- питьевой этиловый спирт.
Спирт-сырец крепостью около 88% получают методом дистилляции (перегонки) сброженного сырья. По сути это обычный самогон. В нём содержится большое количество сивушных масел и других примесей.
Для очистки спирт-сырец подвергают ректификации. Температуры кипения содержащихся в дистилляте примесей отличаются от температуры кипения чистого этанола. Примеси, которые закипают при низких температурах, называют головными, при высоких – хвостовыми. Для их отделения используют высокие (до нескольких метров) ректификационные колонны. В ходе этого процесса концентрацию вредных веществ удаётся свести к минимуму, а крепость спирта – повысить вплоть до 96 градусов.
Для производства питьевого этилового спирта ректификат разводят дистиллированной водой таким образом, чтобы крепость полученной жидкости составляла 95%.
Получившийся в результате ректификации спирт называется питьевым только потому, что он используется для производства алкогольной продукции и медицинских препаратов. Пить чистый спирт не рекомендуется, так как он обжигает слизистые оболочки.
Медицинский спирт, чистоту которого многие считают эталоном – это и есть соответствующим образом разведённый ректифицированный этанол.
Ректификат и дистиллят — в чем разница?
Процесс дистилляции основан на испарении из браги различных химических элементов, температура кипения которых ниже чем у воды. У метилового ядовитого спирта, некоторых эфиров и кислот, которые непременно присутствует в браге, это 65-75°С. У этилового (питьевого) – 78°С.
Поэтому все, что испаряется и затем конденсируется до 78°С – это вредоносные «головы», которые подлежат уничтожению. Чтобы их не пропустить в жидкость, предназначенную для питья, проводят повторную дробную перегонку, с разделением на фракции. Часть элементов, не относящихся к спирту или воде при этом также испаряется. Но их концентрация не столь критична, как в «головах» или «хвостах».
А ректификация – это способ получения чистого продукта, практически полностью освобожденного от примесей и воды, имеющего крепость 96°.
То есть, две алкогольные жидкости имеют в своем составе спирт. Но дистиллят обычно не превышает крепости 70%, остальные 30% это вода и примеси.
Чем отличается, что лучше для здоровья
Поскольку наш организм (в частности – печень, которая расщепляет и выводит спиртовые продукты) воспринимает любой алкоголь, как яд, то и обычный самогон и спирт-ректификат для нас губительны в больших количествах.
Но есть маленький нюанс: чем чище продукт, тем он сильнее бьет. А наличие незначительных примесей смягчает негативное воздействие. То есть, как не крути, а чистый разведенный спирт не только неприятен для питья из-за своей жесткости, но и его воздействие более разрушительно.
Осторожно. Не примите эти рассуждения как свидетельство того, что самогон полезнее.
Относительно безопасен максимально очищенный дистиллят, в котором все равно остаются небольшие остатки веществ, которые принято называть «сивушными маслами», хотя там в составе и эфиры, и технические спирты, и т.п. Но их количество не должно превышать норму.
А вот для создания настоек и экстрактов лучше – спирт, поскольку вытяжки не отягощены побочными продуктами перегонки и являются более полезными.
Многообразие алкогольных напитков
Но если бы существовал только спирт и самогон, мы бы не знали того многообразия крепкого алкоголя, который встречается сегодня на прилавках магазинов. В чем же их особенности?
Джин
Весьма интересный дистиллят. Ведь получают его не из браги, а из спирта, предварительно настоянного на можжевеловых ягодах, травах и специях.
Имеет сухой, но гармоничный вкус с четким ощущением можжевельника. Как правило, джин пьют не как самостоятельный напиток, а вводят в состав коктейлей.
Виски
Его не зря называют шотландским самогоном. Зерновую брагу перегоняют (дистиллируют) в медных аппаратах – аламбиках, затем выдерживают от 2 лет в дубовых бочках.
В Ирландии и Шотландии львиную долю производимого виски занимает ячменный. В Америке выпускают кукурузный – бурбон. В Канаде популярен ржаной, а во Франции – гречневый.
Коньяк
Создается из коньячного спирта, на самом деле являющимся дистиллятом, несмотря на название.
Вначале получают молодое вино, затем дважды перегоняют его (по аналогии с самогоном) и настаивают не менее 3 лет в бочках из дуба. Как правило, – не новых, а таких, где ранее хранилось вино или бурбон.
Водка
Продукт, созданный путем разведения спирта до 40°. Но этого недостаточно, чтобы водка была мягкой и легкой для питья.
Во всех качественных водках вы найдете умягчители (сахар, мед глюкоза), снижающие сухость и резкость разведенного спирта.
Спирт
В промышленных условиях спирт получают путем непрерывной ректификации зернового и овощного сырья. Пищевые ректификаты делятся на сорта, лучшими из которых (произведенные лишь из зернового сырья) считаются «Альфа» и «Люкс».
В домашних условиях процесс ректификации прерывается, когда из сырца изъят алкоголь. Спирт в чистом виде не употребляют, поскольку такая крепость вызывает ожоги слизистых оболочек. А вот для различных наливок, настоек, экстракции растительного сырья он незаменим. При этом крепость регулируется разведением соком и/или водой.
Среди крепкого алкоголя следует упомянуть также ром, фруктовые водки, картофельный шнапс и другие национальные самогоны. Во всем мире более популярна дистилляция и чистый спирт-ректификат для производства алкоголя не используется.
Отличия дистилляции и ректификации
Дистилляция и ректификация отличаются степенью очищения конечного продукта. В первом случае жидкость содержит не только спирт, но и иные летучие примеси, которые отвечают за вкус и запах напитка. Полностью удалить вредные соединения в процессе дистилляции без применения дополнительного промышленного оборудования трудно, а в домашних условиях – невозможно. Даже после дополнительной перегонки и тщательной фильтрации доля примесей останется в продукте.
Ректификация подразумевает полное удаление примесей из напитка. В результате человек получает не самогон, а спирт, который можно использовать самостоятельно или для приготовления других продуктов. Ректификованный дистиллят (или ректификат) считается предпочтительным, поскольку наносит меньше вреда здоровью, но он не обладает вкусом браги.
