Когда я только начал заниматься самогоном, сидеть часами у аппарата было увлекательным.
Нюхаешь каждые 5 минут, меряешь крепость в струе, регулируешь нагрев и охлаждение.
Все это классно, когда у тебя аппарат на 10 литров. А когда переходишь в старшую лигу, то сидеть по 8 часов у аппарата - дело напряжное.
Да и в ректификации особо нечего нюхать и мерить. Тем более каждые 5 минут.
Когда перешел на ректификационную колонну, то встал вопрос автоматизации процесса.
Ну не хочется сидеть и смотреть, когда же там скакнет температура на градуснике. А если упустишь момент, но напустишь хвостов и все. Начинай сначала.
На рынке очень много видов автоматики для ректификационных колонн. И ценник на них тоже разный.
Предлагают даже с дисплеями и готовыми программами. Гистерезисы всевозможные. Для пива переключение режимов актуально. Различные температурные паузы и т.п. А в ректификации режима 2: переключение с голов на тело и с тела на отсечение хвостов. Но основное, где хотелось бы заменить свое присутствие - это контроль температуры в колонне и управление клапаном отбора.
Технологический процесс.
Ректификация, грубо, это разделение жидкости на компоненты (фракции).
Спирт-сырец - это спиртосодержащая жидкость. Но кроме спирта этилового в ней еще много других компонентов. Головы (легкокипящие) и хвосты (тяжелокипящие). Можно разделить эти компоненты как раз по их температурам кипения. Условно, легкокипящие это жидкость с температурой кипения до 78 град, тяжелокипящие кипят при более 79 градусах. Спирт кипит при 78,4 град. Все это при нормальном атмосферном давлении. На этом и построен режим ректификации. И даже аппараты с сухопарниками или колпачковые колонны также работают из этого принципа.
Ректификационная колонна заполнена насадкой. Это может быть как РПН (сетка), так и кольца Рашига (кольца медные) ну или СПН (маленькие спиральки из нержавейки или меди). Я использую СПН. Для каждого диаметра колонн свой оптимальный диаметр СПН. Я на 2х дюймовой колонны выбрал СПН 3,5х3,5мм.
Нагрели мы куб. Сырец начал испаряться. Пар поднимается вверх по колонне. Упирается в холодильник, конденсируется (охлаждается) и стекает вниз.
В толще СПН эта жидкость (флегма) встречается с паром, поднимающимся из куба и охлаждает его. Для этого и нужна СПН. На ней происходит теплообмен между паром и стекающей флегмой.
В какой то момент температура в колонне замирает. Уравновешивается. Т.е. пар и жидкость балансируют в определенном месте колонны. И составляющие сырца (фракции) выстраиваются внутри колонны в столбик. Внизу колонны хвосты, по середине тело, сверху головы. Все по соответствующим температурам кипения.
На стабилизацию колонны уходит где то час. В этот момент отбор перекрыт и жидкость крутится внутри колонны. Люблю наблюдать за этим процессом через диоптры.
В комментариях еще есть интересная справка от читателя. Советую ознакомиться.
Отобрав головы, в составе колонны остаются только хвосты и тело. Это очень условно. Потому как 100% разделение, тем более на домашнем аппарате, не возможно. И головы могут образовываться на протяжении всего перегона.
Для борьбы с головами в течении ректификации существует "царга пастеризации". Об этом в другой раз.
Процесс теплообмена стабилен, пока у нас достаточно "среднекипящей" жидкости (спирта) внутри колонны, что бы охлаждать и конденсировать (осаждать) тяжелокипящие фракции и не пропускать их в отбор. Если спирта мало, то хвосты могут прорваться вверх по колонне и попасть в отбор, а температура в колонне скакнет вверх.
Вот здесь и вступает в дело автоматика!
Простейший вариант - это автоматика типа "старт-стоп". Она следит за этим скачком температуры и в момент превышения закрывает клапан отбора. Колонна опять работает сама на себя. Т.е. жидкость крутиться внутри и ищет баланс теплообмена между фракциями. Как только температура стабилизировалась и вернулась на прежнее значение, значит фракции выстроились в столбик, клапан открывается и мы продолжаем отбирать спирт без хвостов.
Мой вариант автоматики.
Собрал свою автоматику на китайских компонентах. Это комплектующие, которые снискали одобрение у самогонщиков.
Не пожадничал только на клапан из нержавейки. Можно сэкономить и взять из алюминия, но мне хотелось именно из нержавейки. Хоть клапан и дороже в 3 раза. Боюсь обмануть, но вроде вписался в 3 тыс. рублей на всю автоматику.
Принцип действия до неприличия прост:
Как только температура в колонне стабилизировалась, мы видим текущее значение.
Зависит от многих факторов и каждый раз разное. У меня было и 75 градусов и 77. Не важно. Главное теперь выстроить на контроллере, что это температура за которой мы следим.
Настраиваем контроллер, что если температура повысится на 0,1 градуса, то клапан нужно закрыть.
Например, колонная стабилизировалась на температуре 75,5 градусов.
На контроллере настраиваем температуру включения клапана при 75,6, а отключение клапана при 75,5 градусов. В инструкции все расписано как настроить.
Это в идеальном мире. Но колонна достаточно инерционна и датчики подвирают. Я делаю при 75,5 градусах настройку на отсечение при превышении в 0,3 градуса, т.е. 75,8, а вот открытие клапана при 75,6. Так удобнее.
Все, можно отбирать головы. Зная их объем и настроив нужную скорость отбора (300 мл/ч) игольчатым краном, мы знаем через сколько подойти к аппарату. У меня головы отбираются 3 часа. Через 2,5 часа начинаю посещать аппарат. Нюхать головы. убеждаюсь что пахнет спиртом, но все равно отбираю свои 10%. Иногда больше, если забываю переключить на тело )))
Поменяли посуду и отбираем спирт этиловый (тело).
Если все сделано правильно, СПН засыпан равномерно, мощность нагрева и скорость отбора нормальные, то автоматика вступает в самом конце, когда выбрали из сырца почти весь спирт.
Условно. У меня в кубе остается еще около 2 литров спирта.
Спирта в колонне становится мало, его не хватает чтобы охладить напирающие хвосты и температура в колонне начинает расти.
На этом я останавливаюсь. Отобрав стандартное количество спирта, для меня нет смысла выжимать из хвостов остатки. Много электричества и воды уходит. И качество спирта не очень.
Автоматика позволяет мне не сидеть у аппарата и не дежурить момент повышения температуры. Выставил режим и пошел заниматься делами по дому.
Услышав заветный щелчок клапана, идем выключать аппарат и наслаждаться результатом. Погон завершен.
НО! Никогда не ухожу из дома во время перегона. Автоматика не дает гарантий безопасности. Много раз случались нештатные ситуации. И страшно подумать, чтобы случилось, если бы меня не было рядом. В т.ч. не однократно проливался спирт на пол. Полы были стерильные, а лицо грустное )))
