Практическое применение вакуума (точнее - понижения давления) в винокурении

Форум самогонщиков, пивоваров, виноделов Оборудование Оборудование для перегонки и ректификации
1 2 3 4 ... 94 1
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
07 Авг 15, 08:44
Долго размышлял, открывать новую ветку, или продолжить одну из многих, основательно подзаглохших тем на форуме.
Решил в этот раз, что все же имеет смысл открывать новую.
И вот почему.
Несколько лет назад эта тема активно изучалась, строились макеты и действующие аппараты (и мной в том числе) и наработок было достаточное количество.
НО!

В основном речь шла о достаточно глубоком вакууме. А это требует спецальных обеспечительных мер в практически все частях системы.
Что не дает развиваться идее в широких слоях винокуренного общества, так сказать.
Да, вакуумный самогон имеет очень, очень высокое качество, даже сырец. Однако технология НБК позволяет получать схожий результат при существенно более простой архитектуре
Да, отгон при вакууме уже на стадии брожения интересен...но за академический интерес эта тема так и не вышла.
В итоге, веток несколько, все они разорваны, и оборваны, системности никакой - проще начать заново. Не с нуля, наработок много, но заново сформулировать цели и задачи, поискать способы...

Короче говоря, теперь о настоящем.

Так вот, идея, которую я попробую покатать в голове, а потом и реализовать, заключается в следующем.
Хочется попробовать прикинуть, как по минимуму усложнить конструкцию оборудования так, чтобы иметь возможность почти с теми же средствами поработать при сниженном давлении.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.1  07 Авг 15, 08:50, через 7 мин
Отдельно сформулирую приложения, в которых хочется поиграться. Ели в дальнейшем они расширятся - всега можно будет дополнить.
Итак.

1. Классическая перегонка браги.
Понижение кипения с 90+ до 60+ (до той температуры, при которой еще не нужны специальные меры по олаждению приемника дистиллята) ИМХО должно привести к
а) экономии времени и электроэнергии
б) определенному росту качества сырца

2. Экстракция с помощью экстрактора Сокслета.
Вполне возможно, что качество итоговых напитков можно приподнять, если температура экстрагента понизится до диапазона 50-60С

3. Варка сгущенки
Это я образно пишу, поскольку упаривать можно не только молоко или томатную пасту. Солодовый экстракт тоже можно упаривать...короче, в дальнейшем разверну подробнее

4. Фильтрация при пониженном давленнии через плотные фильтры

5. А почему бы на ректификацию не замахнуться?)))

Но в первую очередь меня интересуют первые три пункта, которыми я намерен заняться вплотную в ближайшее время.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.2  07 Авг 15, 08:51, через 1 мин
1. Итак, классическая перегонка браги.Общая идея озвучена выше.
Снижаем температуру перегонки - снижаем время разогрева (раз) снижаем теплопотери при перегонки (два)
В этом сомневаться не приходится.
Поскольку теплопотери уменьшаются, сокращается и время перегонки в итоге (точнее увеличивается скорость перегонки за счет большей подводимой в результате мощности. Уменьшаеттся ли энергия испарения спиртосодержащих паров - неизвестно. Руди говорит, что нет. Я сомневаюсь, но это проверяемо.
))
Что касаемо органолептики и уровня примесей, образуемых при перегонке, то я однозначно надеюсь на то, что качество сырца будет много выше. Насколько? Сделаем - узнаем.

Несколько слов по существу.
Пусть мы имеем типовую брагу, в которой 10% АС
Тогда в дистилляте будет от 60% спирта и ниже (рассчитыывать нужно на максимальную крепость сырца, который первоначально будет попадать в приемник продукта.
Температура кипения при атмосферном давлении 93С примерно.
Прикинем, насколько можно понизить давление.

Комнатную температуру принимаем за 30С. НУ пусть, для того, чтобы не было потерь при переиспарении из приемника, считаем, что температура кипения сырца в начале должна быть не ниже 50С (это голословно, возможно и при 40С все будет нормально, а возможно что и при 50 будет парить, пока неважно)
60% сырец закипит при 50С, если остаточное давление в приемнике продукта будет 190 мм ртути
ну, 200мм остаточное давление, для ровного счета.

Исходя из этой цифры нужно прикинуть, насколько снизится эффективность охлаждения теплообменника, и какими средствами добиться такого остаточного давления.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.3  07 Авг 15, 08:51, через 1 мин
2. Экстракция при пониженном давлении.

Тут наверное проще всего. Схема примерно такая видится
а) куб, в кубе экстрагент, на нем экстрактор с закладкой (скажем, можжевельник, или абсентный набор травы), над экстрактором дефлегматор
Убираем давление до минимума (чуть ниже посчитаем) и начинаем циклы набор\слив в куб.
По истечению времени процесс останавливаем, экстрактор убираем.
Далее
а) дистилляция при пониженном давлении
б) дистилляция при атмосферном давлении
в) просто слив экстрагента из куба - смотря что по рецепту положенно
Вариант а это есть пункт 1 нашей темы, вариант 2 - классика. Оба их нужно сделать и результат сравнить между собой.

Пусть в куб налита сортировка 50%
Тогда в парах будет примерно 82%, кипение при 60С пойдет при остаточном давлении 300 мм ртути, при 50С 180мм ртути
Ну пусть будет опять же 200мм ртути отаточное давление.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.4  07 Авг 15, 08:51, через 1 мин
3. Варка сгущенки.
Тут пойдем от обратного
Пусть в кубе остаточное давление 200 мм ртути. В кубе спирта нет, считаем что вода налита.
При таких условиях Вода будет кипеть при 66С примерно.
Многовато это или нет для молока - пока не знаю.

Если пересчитать на 50С, то получим что давление должно быть чуть ниже 100мм ртути.
Такое давление создать тоже не большая проблема, на самом деле, однако пока (ПОКА) ограничимся остааточным в 200мм ртути.

Далее порассуждаем о железяках, потребных нам в дальнейшем.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.5  07 Авг 15, 08:51, через 1 мин
ПО железу, просто соображения для разговора

Схема, как известно , проста и незатейлива.
Куб и холодильник пока используем те же самые. Естественно, что холодильник рассчитан на пар с температурой минимум 80С, и выше. А у нас будет 50С
При той же температуре охлаждающей жидкости - тех же 25С.
То есть был перепад 80-25=55С, а станет 50-25=25С
Коню понятно, что теплообменник при этом будет работать много хуже. Поэтому нужно будет либо снижать мощность нагрева, либо переделывать теплообменник

Далее - приемник продукта.
Поскольку система должна быть полностью герметична, то теперь приемник не может быть произвольной кастрюлей или ведром - его нужно будет "сконструировать"
Это может быть и просто второй куб, и стеклобанка с плотной пробкой...тут возможно множество вариантов.

После приемника я думаю нужен будет еще один, контрольный, теплообменник (чтобы мы видели отсутствие переиспарения жидкости в приемнике продукта, либо случай, когда основной теплообменник перестал справляться с нагрузкой)
Это необязательный элемент системы, но если вакуум-насос будет работать постоянно или даже периодически (утечки вакуума) то в принципе вещь полезная.

Ну и сама железяка, создающая вакуум.
Тут я вижу три варианта
- специализированный вакуум-насос для холодильных дел
- водоструйный насос, который любят применять химики
- обычный компрессор, работающий наоборот - на всос. Это вариант скорее поршневого компрессора холодильщиков, но самодельный.
Все три варианта (может быть есть еще какие то, к примеру компрессор от холодильника) имеют свои плюсы и минусы, которые имеет смысл обсудить и попробовать на практике.
Мне лично интересны все три, и попробовать я намерен все эти железяки

Ну и шланги, термометры, манометры - соответствующая обвязка. Из той, которая ужна будет, в быту самогонщика не присутствует только манометр, показывающий разряжение, с отрицательной шкалой относительно нормального атмосферного.. Но это ни разу не дефицит, у тех же холодильщиков в лабазе они всегда есть в продаже 
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.6  08 Авг 15, 11:17
Ну чтож, пусть и речитативом, но вроде описал постановку задачи.
До практического старта имеет смысл немного обсудить железо, я думаю.
Холодильники и вакуум-насосы, как минимум. Хотя информации на форуме достаточно, но может быть за прошедшие четыре или пять лет появилось что-то новое, про что я не знаю. Буду рад любой информации для размышления, так сказать...
)))
biguhhh Бакалавр Тверь 73 71
Отв.7  08 Авг 15, 21:31
если использовать под приемную емкость кегу, небольшую, то:
- сверху как обычно попадает продукт, ввариваем патрубок 1/2 принимаем нержегофрой;
- снизу штуцерок для слива с кранчиком;
- внутрь полагаю надо поместить радиатор, небольшой... от чегонибудь, который надо соединить с половиной б/у сплит системы (может и просто намотать димрот из меди только побольше на нем сконденсируется пар.. и меньше левых металлов..)
- трубка отбора среды(хз как назвать) должна быть вварена сверху и быть похожа на обычный прямоточник, рубашка которого должна быть подключена к контуру сплит системы первой(чтобы была холоднее)
- отбор проще произвести вакумным компрессором - рабочим инструментом кондиционерщиков, может быть использовать ресивер из огнетушителя...

тема для кондиционерщиков)) у них все под рукой)
как то так увидел, думаю работоспособно, извиняюсь за отсутствие рисунка, на данный момент не чем эскизик набросать
bigson Доктор наук Ярославль 553 259
Отв.8  08 Авг 15, 22:29, через 59 мин
Здесь важно понять, какую мощу отводить тепловым насосом (холодильником, кондиционером и т.п.)? Если это неторопливый процесс, на 300 - 400 Вт, вполне прокатит компрессор от холодильника под хладагент R600, небольшой радиатор с вентилятором (Игорь на таких делает автономки), фильтр-осушитель, игла от шприца в качестве дросселя, ну и собственно описанный в посту выше испаритель... Заправлять систему проще всего газом для зажигалок (бутан он и в африке бутан, только цена на порядок ниже) об окончании заправки судить по давлению в корпусе компрессора (от давления зависит температура испарения хладагента). Так уже не один холодильник восстановлен, и работает годами...
Самый простой вакуум насос это компрессор от холодильника, достать на халяву для эксперимента проще всего... остаточное в 200 мм ртути обеспечит легко, и в гараже без водопровода работать будет :-)
сообщение удалено
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.9  09 Авг 15, 09:50
biguhhh, ты видимо невнимательно читал ветку.
Как сделать охлаждаемую емкость, мы проходили в 2010 году. И чилер из кондиционера у меня в мастерской до сих пор в рабочем состоянии, от +20 до -20С легко получаем теплоноситель (антифриз), и подаем куда захотим.
Фишка в том, чтобы работать БЕЗ дополнительных ухищрений по охлаждению. Жертвуя для этого глубоким ввакуумом, и возможно производительностью.

 
Самый простой вакуум насос это компрессор от холодильника, достать на халяву для эксперимента проще всего... остаточное в 200 мм ртути обеспечит легко, и в гараже без водопровода работать будет :-)
bigson, 08 Авг 15, 22:29
У меня их два, и попроще и профессиональный, да и компрессор от холодильника имеется.
Однако водоструйный насос я бы не стал снимать с повестки дня. Во первых, у ас поток воды есть по-любасу, охлаждение системы водяное.
Во-вторых, обычный насос водяной практически всегда есть в мастерской, и воду можно гонять по кругу с любой производительностью, и без потери воды, так сказать.
К тому же фильтр-осушитель не нужен, и если возникнет унос спиртосодержащих паров, то пар будет растворяться в воде - спиртоловушка естественная, так сказать.


Силикон обсуждать не будем!bukinist, 08 Авг 15, 23:08
Нет, не будем.
Мы его обсуждали, и применяли в 2009-2010 годах, на наших предполагаемых остаточных давлениях он не схлопывается даже без вставленной внутрь спирали из проволоки.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.10  09 Авг 15, 09:54, через 5 мин
Кстати, о паропроводе.
Производительность системы сильно зависит от сечения паропровода, оно критически важный параметр по производительности
Поэтому  сразу за кубом нужно ставить дистииллятор с максимально большим сечением паровой трубки, после конденсации сечение спиртопровода уже не так важо.
Хотя по нему мы систему вакуумируем, и скорость набора вакуума будет зависеть от диаметра силиконового шланга. Поэтому поиграться со шлангами и тут имеет смысл.

5х1.5 гаратированно работает.
Интересно 8х2 или 10х2 попробовать (это, так сказать, заметки на полях)))
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.11  10 Авг 15, 10:52
Счас подумалось.
Можно ли вакуумированием (частичным, просто понижением давления) дегазировать бражку перед перегонкой на НБК, к примеру.
Продуванием воздуха, механическим перемешиванием, нагревом до 70С с выдержкой - это да, это проходили.
А вот если свакуумировать, не доводя до кипения.
Что получится?
bigson Доктор наук Ярославль 553 259
Отв.12  10 Авг 15, 11:36, через 45 мин
Полагаю нормально получится... Сегодня попробовал из стеклянной банки с отходившей бражкой откачал воздух до наших остаточных 200 ртути... Пошипела на славу, без софэксила наверняка пена поперла бы... При нагреве есть газоотделение, но в сравнении с контрольной банкой заметно меньше! В разы меньше!
Urfyn Специалист село городского типа 115 64
Отв.13  10 Авг 15, 11:50, через 15 мин
В 1986 г. я перегонял брагу из томатной пасты и сахара под вакуумом. Аппарат был из стекла (кроме куба). Вакуумирование обеспечивал водоструйный насос. Геморность процесса в том что необходимо сбалансировать несколько параметров: разряжение, температуру в кубе и подачу (барботаж) из атмосферы в брагу. Азеотроп гнал при 40 град по Цельсию со скоростью зависящей от разряжения. Еще есть проблема переброса браги при сильном разряжении  - в стекле видно хорошо. Ставил рессивер небольшой из 5 литровой колбы - для уравнивания пульсаций - там собирался конденсат.
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.14  10 Авг 15, 13:13
Саня, спасибо за эксперимент. Я тоже надеялся на то, что дегазация пойдет успешно.
Значит, нужно пробовать именно на практике перегонки с помощью НБК и делать сравнительно (скажем, половину не дегазировать, а вторую половину дегазировать понижением давления)
 Это нужно будет учитывать и при дистилляции, кстати говоря - видимо, нужно СРАЗУ заложить некоторую простейшую автоматику по давлению. НУ чтобы включать периодически насос, а не ручками дрочить сетевую кнопку. Ну это мелочи, мы ужо проходили, просто вспомним былое.

Геморность процесса в том что необходимо сбалансировать несколько параметров: разряжение, температуру в кубе и подачу (барботаж) из атмосферы в брагу.Urfyn, 10 Авг 15, 11:50
Вот тут ничего не понял.
Разряжение и температура в кубе строго коррелированы, а подсос из атмосферы зачем?
Разве что речь идет о паразитном подсосе через неидеальное уплотнение.
Но тут фокус в чем.
Мы держим определенное давлене остаточное - раз. И вдувваем в систему определенную мощу - два. При этом перегонка гарантированнно идет - куда ж энергии деваться?
П.С. Температуру в кубе при этом вообще можно не контролировать, кстати говоря.))) Я в свое время ставил на весы приемную емкость, и гнал по ее весу)))
Urfyn Специалист село городского типа 115 64
Отв.15  10 Авг 15, 13:55, через 42 мин
Разряжение и температура в кубе строго коррелированы, а подсос из атмосферы зачем?игорь223, 10 Авг 15, 13:13
Они кореллированы. Я гнал на водоструйном насосе поэтому были пульсации в разряжении из-за напора воды, опять же на газу... А подсос из атмосферы делал погружением капилляра в брагу через отвод колбы и на другом конце винтовым зажимом регулировал пробулькивание, иначе брага не испаряясь пузырями с пеной валила в отбор. Собственно схему я не придумывал - взял из Препаративного органического практикума по химии. Было мнение отогнать вино на температуразх близких к пастеризации чтобы не потерять ароматику, но дальше томатовки не продвинулся тогда...
Кстати для наглядности процесса можно собрать в стекле систему простенькую и обкатать...
bigson Доктор наук Ярославль 553 259
Отв.16  11 Авг 15, 21:32
Значит, нужно пробовать именно на практике перегонки с помощью НБК и делать сравнительно (скажем, половину не дегазировать, а вторую половину дегазировать понижением давления)игорь223, 10 Авг 15, 13:13
Нету НБК, так может и проверил бы... Но на кубовом методе явная разница видна, вот для пущей дегазации еще помешать бы бражку активно под вакуумом, но тут сразу мешалка с уплотнением и прочие прелести вырисовываются... Кстати, в промежуточном сосуде (ловушке) между банкой с брагой и насосом температура была чуть выше нуля, при дегазации набралось немного конденсата, и он спиртуозный сцуко! Это нужно обязательно учитывать, потери на серьезных объемах могут быть заметными...
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.17  11 Авг 15, 21:38, через 7 мин
Слушай, а это даже интересно.
Для перемешивания предлагается в емкость с брагой подавать воздух через барботер - почитай выше пост нашего коллеги.
Вот тебе и будет перемешивание. А заодно и частичная отгонка головных примесей
)))
bigson Доктор наук Ярославль 553 259
Отв.18  18 Авг 15, 21:56
Эх... На эксперименты не хватает времени, катастрофически...
игорь223 Академик таганрог 18161 11676
Отв.19  09 Сен 15, 18:35
И у меня катастрофически времени не хватает.((
Однако я свое старое железо перебрал, автоматику почти восстановил...готовлюсь потихоньку зачать новую серию экспериментов))

Но я о другом...
Вот в голове верчу схему, которую собираюсь со временем опробовать. По крайней мере в книжках не встречал, хотя конечно же это велосипед))



О чем речь.
1. При старте мы заливаем в приемную емкость определенное количество воды.
Как определить стартовое количество - чуть позже.

2. Включаем нагрев куба, и включаем насос подачи воды в водоструйник.

3. Водоструйник создает в кубе определенное разряжение, рано или поздно брага в кубе начинает кипеть
Какое - чуть позже, величину остаточного давления регулируем оборотами водяного насоса, коню понятно

4. Спиртосодержащие пары попадают НЕПОСРЕДСТВЕННО В ЖИДКОСТЬ водяного контура, конденсируются в нем, и нагревают жидкость

5. Жидкость (теперь это уже не вода, а смесь воды с сырцом) охлаждается в воздушном теплообменнике и сбрасывается в накопительную емкость.
Из которой по кругу гоняется насосом через водоструйник и радиатор

Что имеем в итоге.
Куб с автономным охлаждением.
Вместо дистиллятора - водоструйник.
вроде по сложности исполнения не отличается от обычной схемы дистилляции...однако дистилляция идет при пониженнном давлении, при тех же аппаратных затратах, что и в случае атмосферной дистилляции с системой автономного охлаждения.

))))

На первый взгляд не вижу камней подводных, однако патентовать пока не буду - если кто видит камни, покидайте их в мою конструкцию, ок?
)))