Когда классическая дистилляция не приносит желаемых результатов, винокур может задумываться о том, как сделать систему перегонки более эффективной. Наиболее простым, на первый взгляд, методом является добавление насадки в царгу.
Но когда дело доходит до выбора — решение уже не кажется таким простым. Современная индустрия предлагает огромный ассортимент насадок, при этом «каждый кулик хвалит своё болото», поэтому случайный выбор не гарантирует успех. Цель сегодняшней статьи — помочь винокурам разобраться в ассортименте предлагаемой продукции и определиться с выбором.
Как работает насадка?
Насадка играет ключевую роль для тепломассообмена между паром и жидкостью. Благодаря ей, идущие вверх пары избавляются от тяжёлых примесей и происходит их укрепление. Без использовании насадки пары очищаются только благодаря высоте царги: верхняя часть всегда содержит более холодный воздух по сравнению с нижней частью колонны. Но такое укрепление обычно незначительно.
Насадка коренным образом меняет процесс, задерживая жидкость на пути к кубу. В этом процессе ключевую роль играет площадь поверхности насадки — контактная область. Именно на ней задерживается жидкость — и от этого показателя зависит польза тепломассообмена. Условно его эффективность можно обозначить в теоретических тарелках (ТТ) — этап царги, при прохождении которого между жидкой и паровой фазой устанавливается тепловое равновесие. Каждый пройденный этап приносит укрепление, но не на конкретное число градусов: разделение в азеотропных смесях происходит в зависимости от исходной крепости. Получается, чем больше ТТ в колонне, тем чище спирт на выходе, но эффект укрепления от каждой новой ТТ в колонне снижается.
Практичность требует конкретики: для получения 95% этанола потребуется 5–6 ТТ, а конечный результат будет зависеть от начальной крепости.
Распространённые формы насадок
Все насадки можно разделить на два типа: структурированные и случайные. Структурированные насадки имеют чёткую геометрию и создают в царге заранее продуманные каналы для пара. Наиболее распространённые представители — тарельчатая насадка и РПН. Преимущество такого типа насадки — низкая вероятность захлёба колонны за счёт меньшего гидравлического сопротивления.
Структурированные насадки обеспечивают более стабильную работу при колебаниях давления.
Тарельчатая насадка
Тарельчатая насадка (пример — Organic 2) состоит из нескольких горизонтальных перекрытий с отверстиями, расположенных на расстоянии друг от друга. Расстояние между тарелками обычно можно менять по высоте. Чем больше отверстия для пара и возврата жидкости — тем ниже вероятность захлёба, но так же падает и эффективность разделения. Их конструкция может быть простой (ситчатые тарелки), усложнённой (чешуйчатые, колпачковые). При этом, чем «проще» конструкция, тем больше мастерства требуется от винокура, чтобы следить за эффективностью работы. КПД тарелок тоже различается, но в среднем 1,5–3 тарелки дают 1 ТТ.
Тарельчатая колонна требует контроля за настройками и эффективностью работы, поэтому её часто размещают в стеклянной царге или царге-флейте.
РПН
РПН — это регулярная проволочная насадка. Она представляет собой плетёную из проволоки сетку, которую сворачивают в рулон и размещают в царге. Благодаря упругой структуре, она держится без дополнительных укреплений и создает оптимальные условия для прохождения пара и его контакта с жидкостью. Достаточно широкие каналы не позволят колонне захлебнуться даже при увеличении мощности нагрева. При наполнении колонны пыжами РПН, высота одной ТТ (НЕТР) составит примерно 17 см.
Случайные насадки произвольно распределяются внутри царги и создают непредсказуемые каналы для прохождения пара. Их ширина и количество свободного пространства напрямую зависят от размера контактных элементов и диаметра колонны.
Крупные контактные устройства повышают пристеночный эффект — жидкость стекает по внутренним стенкам царги, а пар идёт по центру. Насадка большого размера также формирует слишком широкие каналы для пара, а это увеличивает высоту ТТ.
Плотная укладка элементов маленького размера создаёт высокую эффективность тепломассообмена, но снижает пропускную способность колонны, увеличивая вероятность захлёба. Работать с мелкой насадкой можно только на низкой мощности нагрева.
Как сбалансировать соотношение пропускной способности и высоты колонны при выборе насадки? Оптимальным считается размер в 10–12 раз меньше внутреннего диаметра колонны. Например, для колонны в 2" (примерно 50 мм) отличным вариантом будет насадка в 4–5 мм.
СПН
Спирально-призматическая насадка — одна из наиболее распространённых и востребованных. Представляет собой изогнутую в виде спирали проволоку, нарезанную так, что её диаметр совпадает с длиной. Форма обеспечивает максимальную контактную площадь, плотную укладку в царгу, а также формирование естественных каналов для прохождения пара.
Стеклянные или керамические шарики
Самая простая конструкция из возможных. Изготавливаются из инертных материалов, которые никак не влияют на качество самого спирта. На поверхности шариков нет никаких приспособлений для задерживания жидкостей.
Кольца Рашига
Чуть усложнённая конструкция — это полые цилиндры или нарезанная трубка. Благодаря пространству внутри, создают дополнительные каналы для пара. Но так же не имеют никаких устройств для задерживания жидкости.
Кольца Палля и кольца Лессинга
Усложнённая цилиндрическая конструкция колец Палля более эффективна за счёт дополнительных приспособлений для задерживания жидкости. Внутренняя геометрия создаёт структуру, обеспечивающую эффективный возврат флегмы. Кольца Лессинга делаются из керамики. Внутренняя перегородка создаёт дополнительную площадь для контакта пара и жидкости.
Сёдельные кольца
Представляют собой контактные устройства в виде седла (Берля) или дуги (Intalox). Также имеют дополнительные канавки и изгибы, задерживающие флегму.
Решающую роль в эффективности насадки играет её размер и скорость работы. Высота ТТ при использовании случайного типа насадки напрямую связана с диаметром насадки и самой царги и составляет от 15 до более 25 см.
Если вы уже определились с видом и формой насадки, то самое время подумать о том, из чего изготовлено контактное устройство и как это повлияет на перегонку.
Материал изготовления насадки
Насадки для колонны самогонного аппарата могут быть изготовлены из различных материалов: нержавейка, медь, керамика, стекло и даже пластик (подходящий для самогоноварения). Каждый из материалов имеет свои особенности. Я объединил преимущества и недостатки материалов в таблицу для удобства восприятия.
Каждый из материалов имеет свои плюсы и минусы. Пластиковые насадки в нашей стране не так распространены. Думаю, тому есть несколько причин: недоверие к пластику как к материалу и его низкая смачиваемость. Большой популярностью пользуются стеклянные шарики малого диаметра, изделия из керамики, медные РПН и СПН из нержавейки.
При желании можно комбинировать различные виды насадок. Например, часто медные РПН используются в нижней части колонны, а верхняя наполняется керамическими кольцами Рашига. При выборе насадки учитывайте диаметр и высоту вашей колонны, а также результат, который вы хотите получить.
Кто уже пробовал использовать разные виды насадок? Какой результат получили? Что больше понравилось? Поделитесь в комментариях!
Большой выбор самогонных аппаратов самых разных конструктивных решений и под любые потребности можно найти в нашем онлайн-магазине «Геликон MARKET», а также в наших магазинах на маркетплейсах OZON, WB и Яндекс.Маркет. Здесь есть также насадки, дополнения и комплектующие для модернизации самогонного аппарата, и необходимые расходники. Доставка осуществляется в любой город России — от двух дней.