Когда дело касается приготовления домашнего алкоголя, ошибок быть не должно. Сами по себе такие напитки и так не слишком полезны в больших дозировках, а если еще и качество раз от раза хромает, то “поздравляем” - в вашем доме базируется лаборатория ядов. Благодаря современным технологиям дедушкин “мутный самогон” остался далеко в прошлом. И теперь оборудование, которое раньше было доступно только на промышленном производстве, имеется в свободной продаже и может легко уместиться на обычной кухне. Об этом и поговорим: что из себя представляют тарельчатые ректификационные (спиртовые) колонны, и какие напитки можно на них приготовить.
Теоретическая тарелка (самая малость ее теории)
Допустим, что у вас имеется спиртосодержащая водная смесь, в которой находится 10% об. этанола. Остальные 90% - это вода. При перегонке этой смеси на самом обычном прямоточном дистилляторе можно получить дистиллят максимум 50%. Вот этот цикл будет именоваться одной теоретической тарелкой. Допустим далее, что вы не планируете останавливаться на достигнутом, и перегоняете эти 50% повторно (без предварительного разбавления, конечно). На выходе получится дистиллят крепостью уже 82% - это вторая теоретическая тарелка. Если перегонять и его, то получится продукт с содержанием спирта 88%, далее - 91%.
Из этой выкладки видно, что спиртуозность с каждой перегонкой растет, но шаг ее повышения уменьшается, и для получения спирта крепостью 96% об. из начальной 10% спиртосодержащей смеси потребуется 9-10 таких последовательных перегонок (теоретических тарелок). Разумеется, на практике будет немного иная картина, поскольку идеальной чистой смеси вода плюс спирт в природе не существует. Ну так что же там на практике?
Тарелка физическая, осязаемая
Определение физической тарелки таково: это некоторое контактное устройство, на котором происходит максимальное соприкосновение пара и жидкости с последующим тепломассообменом. Последнее - это когда жидкость и пар обмениваются теплом и молекулами веществ: более летучие из жидкости переходят в пар, а менее летучие из пара переходят в жидкость. Вот вам и разделение!
Именно такой принцип реализован в аппарате с тарельчатой колонной. На каждой контактной площадке (тарелке) происходит постоянный тепломассообмен и разделение спиртовых фракций. Однако КПД физической тарелки - 50-60% от КПД ее теоретического прообраза. Если в теории 96% можно получить за 9-10 последовательных перегонок, то в реальности физических тарелок нужно в 2 раза больше.
Почему такой расклад? На практике мы перегоняем вовсе не “чистый” 10% раствор спирта в воде. Мы перегоняем брагу (ну или спирт-сырец), которая содержит огромное количество других веществ помимо этанола и воды.
Разница между насадочной и тарельчатой колонной
Оба типа колонн преследуют одну цель - разделить спиртосодержащую смесь на фракции максимально эффективно при помощи технологии тепломассообмена. Однако в их работе есть существенные отличия:
1. Количество ступеней укрепления
Насадочная колонна работает в режиме максимального разделения на так называемой предзахлебной мощности. Регулируя флегмовое число (то есть увеличивая или уменьшая количество спирта, которое возвращается обратно в колонну), можно менять количество теоретических тарелок в широком диапазоне: от нуля до бесконечности (при полностью отключенном дефлегматоре и работе колонны на себя).
Тарельчатой колонне характерно конструктивно заданное количество ступеней разделения. В зависимости от режима работы КПД меняется не настолько сильно, чтобы существенно повлиять на количество ступеней.
Тарельчатые колонны гораздо более просты в управлении. Нет необходимости подбирать флегмовое число, предзахлёбную мощность и многие другие параметры. А если нужно получить строго заданную крепость (например, 92% для "белого" виски без выдержки в бочках), то лучше тарельчатой колонны просто не найти.
2. Удерживающая способность
Насадочная колонна со своей малой удерживающей способностью позволяет хорошо очищать дистиллят от головной фракции и как-то сдерживать хвостовую. Тарельчатая колонна имеет на порядок большую удерживающую способность. Это позволяет ей прекрасно сдержать хвосты. То есть выровнять дистиллят по химическому составу. При этом чем больше нужно очистить дистиллят от примесей, тем больше тарелок требуется поставить. Простая задача, решаемая практически. Один раз нашел для себя оптимальное количество тарелок и больше не думаешь об этом.
3. Чувствительность к управляющим воздействиям
Насадочная колонна очень чувствительна к перепаду давления воды в дефлегматоре или изменению мощности нагрева. Небольшое их изменение приводит к изменению количества ступеней укрепления в разы или даже в десятки раз. КПД тарелок может поменяться максимум в 1,5 раза, да и то при очень большом и целевом изменении входных параметров. Можно считать, что настроенная тарельчатая колонна (с точки зрения разделяющей способности) практически не будет реагировать на обычные небольшие перепады давления воды или напряжения, а также атмосферного давления, на которое винокур ну совсем никак не может повлиять.
4. Производительность
Производительность насадочной колонны в основном зависит от её диаметра. Оптимальным диаметром для современных насадок является 40-60 мм, при дальнейшем увеличении диаметра стабильность процессов падает. Начинают проявлять себя пристеночные эффекты и каналообразование. Тарельчатые колонны такими слабостями не страдают. Их диаметр и производительность можно увеличивать до любого необходимого значения. Лишь бы хватило мощности нагрева. Для домашнего использования с подключением ТЭНа к обычной розетке оптимально подходит тарельчатая колонна 3 дюйма в диаметре.
Не ректификатом единым
Чистый спирт - это, конечно, хорошо, но зачем столько? Все знаменитые благородные напитки - виски и бурбоны, коньяки и бренди, ромы и текилы - это дистилляты! Тарельчатая колонна в этом плане восхитительно универсальна. Просто поставьте меньше физических тарелок - и спиртуозность будет ниже. Это позволит сохранить ароматику сырья, когда это необходимо, поэтому так хороша тарельчатая колонна для дистилляции. И здесь важно сохранить баланс: если тарелок будет мало, аромат ингредиентов, бесспорно, будет отлично сохранен, но головы могут «размазаться» по погону, а хвосты - «проскочить» в тело. А если тарелок будет много, то вы получите «бездушный» спирт, и дорогие ингредиенты, например, солод или концентрат фруктового сока, будут растрачены впустую, поскольку чистый спирт проще делать из более дешёвого и доступного сахара.
Какие бывают тарельчатые колонны
По конструкции контактных устройств различают провальные, ситчатые с переливом и колпачковые тарельчатые колонны. Принцип разделения на всех остается одинаковым - через тепломассообмен. В данном видео очень подробно расписано, что оптимальными для домашних дистилляторов являются ситчатые тарелки с переливом:
Контактные элементы могут быть изготовлены из нержавеющей стали или из меди. Последняя важна, если вы отдаете предпочтение перегонке фруктовых и зерновых браг, поскольку медь связывает сернистые соединения, образующиеся при брожении. Они в свою очередь могут изрядно подпортить запах продукта ароматом вареных яиц, который образуется при термическом разложении белка. Поэтому медная тарельчатая колонна - оптимальный вариант для ароматных дистиллятов еще и по этой причине. Царга, в которой располагаются тарелки, может быть выполнена из стали или стекла. И последнее предпочтительнее. Не смотрите на видимую деликатность конструкции, это сделано не случайно: в стеклянной царге все процессы видны наглядно. Вы четко можете отследить, когда начинать отбор: “кипеть” должны все ярусы одинаково по всей высоте - это свидетельствует о выходе колонны в рабочий режим. В таком режиме ей необходимо 20-30 минут поработать “на себя”, а затем уже можно приступать к отбору. За это время вверху, как мы помним, аккумулируются более легкие фракции, внизу - более тяжелые, так и происходит разделение. Подход “хвостов” здесь тоже можно наблюдать визуально: нижние ярусы начинают запотевать.
Подведем итог
Для домашнего приготовления напитков тарельчатые колонны подходят оптимально в силу более простого управления крепостью: если нужны ароматные дистилляты с сохранением аромата ингредиентов в напитке, тарелок ставится меньшее количество, а если более крепкий спирт без запаха, то тарелок просто ставится больше. Купить тарельчатую колонну может даже новичок, и это будет верным решением, поскольку оборудование просто в управлении, прощает небольшие неточности в действиях и предоставляет повторяемость результата при отлаженных параметрах. Согласитесь, это важное качество, и при отработке новых знаний, и при большом профессиональном опыте. Лучшие тарельчатые колонны позволяют винокуру четко контролировать процесс (стеклянная царга), варьировать число используемых тарелок, не требуют специального ухода и разборки для промывки, имеют в комплектации как стальные, так и медные элементы. Одним из таких полноценных вариантов является тарельчатая колонна ДомСпирт, купить которую можно напрямую от производителя: https://domspirt.ru/?promo=PLATE. При заказе по данной ссылке - комплект запасных прокладок в подарок.
