Вакуумное брожение

гонять в цикле годно холодную воду и в ней и будет конденсироваться и сразу растворяться спирт.Vac500, 15 Авг. 23, 00:48

Идея интересная! Но есть риск, что как только мы снабдим качественные рассуждения цифрами - она перестанет быть привлекательной.
Что видится сходу: создавать в "рабочей" воде относительно высокую концентрацию спирта (типа 10-20%) нельзя - потому что она тогда начнет закипать, не позволяя получить нужное разрежение. А перегонять р-р с концентрацией 1-2% - это дохрена энергии.

создавать в "рабочей" воде относительно высокую концентрацию спирта (типа 10-20%) нельзя - потому что она тогда начнет закипать, не позволяя получить нужное разрежение.stanilav-l, 15 Авг. 23, 13:43

Сколько будет давление пара смеси этанола с водой 15..20% при температуре около 0 ?

Если вместо чистой воды сразу начинать работать раствором этанола в воде - у него температура замерзания вроде заметно ниже 0 - значит можно охлаждать внешним холодильником и до сильно ниже 0. И там давление пара будет еще меньше и ловить пар этанола из бродильной бочки 30+ градусов будет еще лучше.

Идея конденсировать в рабочей жиже водоструйника уже была в самом начале - [сообщение #12434836] . Из возможных затруднений там упомянутых - надо смотреть хватит ли проводимости всего тракта от поверхности браги до камеры смешения водоструйного насоса по пару спирта при пониженом давлении чтобы получать нужную производительность. Типа для приличной проводимости тракта при пониженом давлении нужны большие сечения - а на входе в камеру смешения водоструйников обычно сечение ощутимо ограничено (максимум равно сечению камеры смешения обычно и минус сечение начала струи). Но при брожении дело брожения уже идет долго. Поэтому пониженая производительность по проходу пара спирта на конденсацию может скорее приводить только к увеличеному расходу энергии на работу водоструйного насоса (и системы охлаждения).

Но это, пожалуй, надо пробовать зимой

При малом разбавлении воды спиртом (где-то до 10..20%) свойства воды по температуре кипения меняются мало. Но старым таблицам около 23 кПа разница по температуре кипения воды и 20% раствора спирта около 10 градусов. Зато 20% раствор замерзает уже где-то ниже -10ц. Потому даже если будет мешать закипание - можно чуть больше охладить.

Требуемое минимальное давление зависит скорее от желаемого режима испарения спирта из браги - кипением или испарением с поверхности без кипения. В зависимости от скорости испарения и конструкции испарителя (с зеркала браги без доп перемешивания, с помешиванием, с испарителя увеличной площади и др) может существенно меняться режим работы откачной системы.

При перегонке браги скорее всегда используют режим работы с кипением - чтобы скорость перегонки была максимально большой и ограниченой только подводом и отводом тепла. А тут при брожении скорость выделения спирта ограничена дрожжами - потому может быть можно вместо кипения работать при более высоком давлении с испарением с поверхности. Тогда и проблем с кипением рабочей жидкости в струйном насосе будет еще поменьше. В теории при большом времени на брожение вообще система может работать при атмосферном давлении при наличии конденсатора холоднее браги. Чтобы только скорость испарения спирта из браги была больше скорости наработки дрожжами. Понижение давления в системе скорее только увеличивает скорость испарения спирта с доступной текущей площади испарителя и при определенно низком давлении может довести до начала кипения из объема браги - тогда площадь испарителя становится условно мало важной.

Для оценки работы на испарении без кипения желательно знать зависимости скорости испарения спирта с единицы поверхности раствора спирта в воде при разной концентрации спирта и давлении и температуре. Также сколько-то спирта может (будет) испаряться в вылетающие пузыри углекислого газа из браги - поэтому полная площадь испарения из раствора будет больше площади поверхности.

Может быть при работе с испарением с поверхности без кипения надо менять конструкцию бродильной системы с бочки со сплошной жижей на аппарат с увеличной площадью внутренней поверхности. Там в тонком слое рабочей браги чтобы хватало натуральной диффузии спирта к поверхности на испарение. Может бочку с кучей тонких пластин внутри и иногда бочку переворачивать. Или в бочке погружной мешатель-испаритель типа палки с тряпкой - окунули - вынули. Или может подумать про испарение внутрь пузырей осушеного (от спирта, выхлопного) углекислого газа - его бульбулировать через распылители на мелкие пузыри через брагу.

Т.к. температура процесса достаточно низкая - то теплопотери даже из большой бродильной системы будут малы. Больше проблема в механической прочности оболочки большого размера на удержание внешнего атмосферного давления.

Технологий брожения с одновременной отгонкой спирта можно разных придумать - они больше зависят от используемого режима испарения спирта.

Ннууу, глядя на конденсат на крышке бочки, у меня возникала уже идея: вместо крышки - конус из нержавейки, острием вниз, охлаждаемый водой из колодца, и собирать капли, падающие с острия Это надо просто сделать и померять что получается.

UPD: Да, для интенсификации испарения сходу есть 2 варианта:
а) Воздушный насосик, который будет зачерпывать СО2 над поверхностью браги, и "аэрировать" ею брагу. (Ваще как-то не очень... Брожение будем сильно тормозить)
б) Сопливый фонтанный насосик, который будет обливать брагой какой-нибудь проволочный клубок

(Во будет прикольно, если способ окажется рабочим! )

Интересная тема. Подумать. И т.д.
Основная идея отбирать спирт во время брожения. В исходной задаче необходимо это делать под вакуумом. Чтобы не погибли дрожжи. До 30°С. Есть вопросы. Что даёт отбор спирта в таких условиях. Он будет особо вкусный. Меньше примесей. Каких... Вопрос про дистиллят. Насколько он отличается от полученного классическим способом. Предполагаю, что накидают аргументов. Весомых. Тогда.
Как быть с дрожжами. В вакууме они не размножаются и в итоге погибнут от "старости". Или нет. Фишка то всей затеи отбирать алкоголь не останавливая процесс с добавлением сырья в брагу. Типа закинул в реактор дрожжи и сусло и каждые N часов отбираю дист. Потом добавляю подкормку, потери сусла, аэрирую и жду следующего отбора. Так несколько циклов. ХЗ сколько. На выходе СС в объёме для дальнейших телодвижений и брага которую можно запустить на однократный классический цикл. В процессе можно поиграться с фильтрацией браги, уменьшением кислотности, добавлением или заменой исходного сырья во время брожжения, и т.п.
Р.С. Нужны условия процесса. Температуры. Давление. Холодная вода. Очень холодная. Насос глубокого вакуума. Кубики 2 иль 3, что выдержат такие значения вакуума. Емкости приёма, трубки шланги. И т.д.

До 30°С.makar123, 16 Авг. 23, 15:21

Да вроде как, можно и 35, и даже 40 Наверное, разные дрожжи - чуть по-разному.
Есть еще подозрение, что сочетание нескольких неблагоприятных факторов убивает их быстрее. То есть, скажем, при 0 спирта - они 40 выдержат, а при 5% - уже и 35 окажется много.

В вакууме они не размножаются и в итоге погибнут от "старости".

В принципе, когда-нибудь потом можно будет попробовать им дать всякой подкормки и чуть-чуть О2 - чтоб слегка размножались. Но это потом. Поначалу - не морщим моск и просто добавляем чуток свежих дрожжей.

Меня мучает проблема веса
Взвешивание бродильной емкости - возможность контролировать процесс (когда пора добавлять чего-то?).
Но - ВСЕ, сцуко, ВСЕ электронные весы через некоторое время вырубаются. И ежели их тупо включить - откалибруются на "0" вместе с бочкой, которая на них стоит. Ибо подразумеваемая последовательность - сперва включили, а потом уже нагрузили. Но это же упаришься бочку поднимать-ставить.

Взвешивание бродильной емкостиstanilav-l, 17 Авг. 23, 03:55

Интересная тема.
Можно подавать перистальтическими насосами, предварительно их откалибровав. Понадобится 2 штуки. Отдельно подавать сахарный сироп в соответствующей пропорции, отдельно дрожжи, размешанные с водой.
Тогда наверное весы не понадобятся. )))
А если все завести в контроллер, то можно даже вычислять сколько сливать отбродившей смеси и сколько чего добавить для восстановления параметров браги. Ну и аэрировать можно просто через барботер, периодически открывая кран и впуская воздух в куб.

stanilav-l, ed_vacuum, я глобально задачу не врубаю. В чем гешефт. Вакуумное брожение.. при брожении выделяется газ. И зае... насос его качать. Поставь мешалку и будет при атмосфере часть газа отделяться.
Если уж вакуумное брожжение так импульсами по несколько часов. Выбрать можно или от цикла жизни дрожжей или примесей что они выделяют. Осадок придется убирать. Значит бродилка конус снизу. Дрожжи добавлять. Значит рядом должны быть емкости где их размножают, по типу темы размножения молодой браги от Стёпы. И закачивать в бродилку перистальтикой. Вопрос в целесобразности этих телодвижений. И возможности автоматизации.

Если уж вакуумное брожжение так импульсами по несколько часов.makar123, 22 Авг. 23, 20:34

Именно. Я выше писал, что само выражение "вакуумное брожение" вводит в заблуждение. Правильней говорить о периодической вакуумной отгонке в процессе брожения.
Ща, к сожалению, занят, чтобы вплотную заняться экскреметаторством - все что надо есть, кроме достаточного времени

а) Воздушный насосик, который будет зачерпывать СО2 над поверхностью браги, и "аэрировать" ею брагу.stanilav-l, 16 Авг. 23, 14:42

Там уже нет надобности лишних насосов - надо через регулируемый клапан/дроссель отводить часть осушеных газов после выхлопа водоструйника в бульбуляторы-распылители на дне бродильной емкости. Там уже будут осушеные от спирта газы (углекислый и может еще) и в такие пузыри будет испарение спирта с наибольшей скоростью (наибольшая разница давления пара спирта в браге и в пузыре). Перепад давления уже есть для переноса газа - на выхлопе водоструйника давление примерно атмосферное и в бродильной емкости в разы меньше. Туда осушеный газ будет сам залезать без дополнительных насосов. Чтобы дрожжи меньше ели сахар на размножение - выхлопной осушеный газ только надо беречь от смеси с кислородом воздуха. Собирать в промежуточную емкость и сбрасывать в атмосферу только излишки.

Если пар спирта сразу отбирать из бродильной емкости - можно в теории работать с минимальной потерей объема механически прочной бродильной емкости на парогазовую часть для накопления газов и паров в промежутках между запусками откачной системы. Т.е. нужен просто некоторый нейтральный транспортный газ для выноса пара спирта из браги в сжимательно-конденсационную систему и легко отделяющийся на выходе для рециркуляции. Углекислый на это дело прилично подходит. Хотя и сколько-то портит кислотность браги от растворения. Азот был бы еще лучше.

Примерная циклограмма работы системы - дрожжи делают спирт и он растворяется в браге до какого-то процентного содержания. Часть углекислого газа растворяется в браге и поднимает кислотность и часть выделяется сразу в газ над брагой и поднимает там давление. Потом периодически запускается откачная система с рециркуляцией углекислого газа и убавляет процент спирта в браге за время работы до пониженого значения (чтобы еще поменьше воды летело). Часть лишнего углекислого газа сбрасывается в атмосферу и выделенный спирт и часть воды из браги остаются в циркуляционном растворе откачной системы. В зависимости от полученой скорости отгонки спирта из браги при работе откачной системы с рециркуляцией транспортного газа может быть даже можно в паузах работы откачной системы доводить давление углекислого газа до атмосферного над брагой и сбрасывать излишки в атмосферу своим ходом. Лучше через холоднный конденсатор паров спирта чтобы уменьшить потери если там будут заметны. Чем меньше будет лишнего газа в циркуляционной системе тем меньше надо будет откачивать при запуске откачной системы до понижения давления до рабочего отгоночного. Поэтому может быть тоже очень полезно работать с минимальным возможным газовым объемом над брагой.

Одна из потенциальных проблем с бульбулированием - образование достаточно устойчивой пены из браги. Дрожжи вроде любят создавать достаточно пенистые среды и если их еще и бульбулировать - может быть надо или добавлять пеногаситель в брагу или терять механически прочный объем на какие то механические пеногасители. Или с пеной будет выноситься часть браги в выходной конденсат. При выращивании дрожжей на сахаре с минералами и бульбулировании воздуха (через аквариумные камни-распылители) пены может выходить до 1..2 объема жидкой среды выращивания до начала устойчивого самогашения.

Весь технологический смысл понижения давления в процессе отгонки - повышение скорости отгонки спирта из браги требуемой температуры до приемлемой. Без понижения давления также спирт будет испаряться из браги и улетать в конденсатор-охладитель с температурой ниже температуры браги, но медленее. Т.е. на повышение скорости отгонки спирта работают два технологических фактора - понижение давление и повышенная площадь испарения (в пузыри или иным образом). При регулировании площади испарения механическими способами уже ненадо понижать давление до начала закипания браги при ее целевой температуре брожения. Может быть на испарительных (но не кипящих) режимах тоже будет какой-то выигрыш по разделению спирта и др компонентов. Один из возможных выигрышей - более управляемое испарение без случайных крупных пузырей.

В простом способе перегонки браги кипячением при атмосферном давлении все работает примерно также но там нету зависимости от площади испарения на поверхности браги т.к. повышением температуры достигают режима кипения с испарением из объема при заданном давлении без дополнительных приспособ по получению нужной площади испарения.

В плане шутки. ))) Но серьезно )))
Можно сделать водогазовый эжектор и поставить его, например, на трубу с холодной водой перед смесителем на мойке на кухне.
Газовую линию провести от емкости брожения в эжектор с помощью трубки например 10мм и на ней установить обратный клапан, что бы вода не шла в емкость.
При каждом открытии воды в смесителе на мойке углекислый газ будет засасываться в эжектор разрежением и поступая в смеситель выходить через него по подобию того, что делает насадка на смесителе, которая делает из струи пузырчатую смесь.
Что получим в итоге?
1. Глобально в смесителе ничего не поменяется, вода как была с бульбашками, так и будет, просто с углекислым газом.
2. Обеспечивается дегазация емкости с брагой без дополнительных энергетических затрат.
3. Обеспечивается периодичность дегазации емкости.
Возможные подводные камни:
1. Углекислый газ будет пагубно влиять на металл смесителя и трубопровода
2. Запах браги из крана при включении воды
3. Потребуется сбросной клапан на емкости брожения, что бы емкость держать герметичной и не поймать повышения давления в емкости при брожении.
Изготовить сам эжектор можно на 3Д принтере.
А газ можно выпускать из трубы до смесителя, установив небольшую буферную расширительную камеру с краном маевского или автоматическим воздухоотводчиком для систем отопления на трубопроводе перед смесителем)))
Как вам идея? )))

Так там и спирт будет вместе с углекислым газом улетать в выхлопную воду смесителя в растворенном в отработаной воде виде и дальше в слив мойки кухни. Углекислый газ через обратный (самоуправляемый пружиной) клапан можно как при обычном брожении выпускать в атмосферу без дополнительных насосов - он и так ограничено растворим в браге. И при атмосферном давлении и температуре брожения выносит достаточно мало спирта и воды.
Чтобы в такой схеме собирать полезный спирт - надо ставить конденсатор пара спирта холоднее браги до водяного насосика.

При атмосферном давлении над рабочей брагой (при температуре рабочей браги с дрожжами около 30ц) углекислый газ выносит весьма мало спирта и воды - скорость отгонки спирта скорее существенно меньше скорости наработки дрожжами.

При уменьшении давления в бродильной емкости углекислый газ начинает выносить все больше спирта и воды. При понижении давления до закипания браги - скорость выноса спирта и воды уже будет ограничена только подводом к браге энергии для удержания температуры т.к. пары воды и спирта уже смогут кипеть из всего объема браги сами без помощи транспортного газа. Разница что углекислый газ в бродильной емкости производится химически - а пары спирта и воды еще и физически. Потому скорость производства углекислого газа зависит от дрожжей и скорость производства пара спирта и пара воды зависит еще от температуры и давления и плотности пара и скорости удаления пара от жидкости. На выхлоп из бродильной емкости в газовом виде летит смесь паров углекислоты и спирта и воды.

Потому при фиксированой температуре для оптимальной работы дрожжей можно еще регулировать скорость выноса пара спирта из браги еще меняя давление и механические параметры паро-жидкостной модели - площадь испарения и (общее) давление и скорость удаления пара спирта от поверхности жидкости (типа локальное давление пара спирта над поверхностью жидкости). Если например довести скорость испарения спирта до 10 скоростей производства дрожжами - тогда можно включать откачную установку 1/10 времени брожения и поддерживать средний процент спирта в браге в требуемом диапазоне.

Также скорость испарения без кипения по малопроцентному компоненту смеси очень зависит от скорости подачи молекул компонента к границе раздела пар-жидкость. При подаче только диффузией издалека (к поверхности спокойной браги из объема) скорость также будет хуже. При кипении жидкость еще и активно перемешивается. Потому для активизации испарения спирта без кипения очень полезно чем-то перемешивать брагу (если перемешивания пузырями химически производимого углекислым газом мало). Потому полезно физически возвращать часть выхлопного осушеного от спирта углекислого газа в донный бульбулятор и для физического перемешивания браги.

выхлопную воду смесителяVac500, 25 Авг. 23, 10:24

Идея установить эжектор была не в том, что вы написали, а просто для того, что бы создать небольшое разрежение в емкости. Раз уж мы обсуждаем "вакуумное брожение".
Это как девайс для создания бесплатного вакуума
Что там будет с парами и куда их дальше девать, можно подумать.

девайс для создания бесплатного вакуумаed_vacuum, 25 Авг. 23, 16:24

Нетехнологично. Вот ушла хозяйка в запой - посуду мыть перестала, и откуда возьмется вакуум?
Это как с "зеленой энергетикой" - все бы ничего, но энергия вырабатывается не тогда когда она нужна, а когда ей хочется. А устройство накопителей обнуляет нах весь экономический эффект от халявы.

Нетехнологичноstanilav-l, 25 Авг. 23, 16:35

Согласен. Вопросы возникают.
Ну на крайняк можно к подводке к бачку унитаза прикрепить.
Даже когда все в запое, все равно в туалет ходят )))
И, кстати, к запахам в туалете меньше претензий будет. )))

Накапливать оплаченую условную халяву полезно. В квартирах с водопроводом (достаточно) высокого давления много бар срабатывается без толку для дела. Потому можно поставить оболочку для накопления уже оплаченой в тарифе за воду (среднего давления) пустоты (газа пониженого давления) и там накапливать при работе водоразборных устройств. Потом использовать по делу понемногу.

По системе отбора спирта при брожении важная идея - раньше была мысля использовать какой-то настраиваемый дроссель перепуска осушеного газа в бульбулятор в брагу. Настраивать примерно сообразно производительности откачной системы чтобы давление в браге было примерно постоянным. А потом придумалось там нужен просто стабилизатор давления - газовый редуктор. Настраиваемый. Тогда будет пропускать сколько надо и когда надо и защищать от излишнего понижения давления в браге (закипания браги или закипания воды безтолку при малом количестве спирта).

Т.е. нужен газовый редуктор работающий на атмосфере и понижающий от 1 бар до 0.05 бар (ну где-то около 0.05 бар для около 33 градусов в браге). Начал пробовать затестить что получится из пропанового редуктора БПО5-3 . Там диаметр мембраны рабочий 3 см - около 7 кв см площади. Пружина подпорки клапана давит около 2 кгс (начало открытия клапана). На мембрану давит атмосфера с одной стороны 1 бар 7 кгс, с другой рабочий редуцированый газ 0.05 бар - около 0.35 кгс (и пружина подпора клапана 2 кгс). Итого нада тянущую пружину на около 7-(0.35+2)=4.65 кгс. По диаметру с опорой на корпус редуктора подходит пружина от клапана пивных 30л бутылок пластиковых. При сжатии на около 2 см там выходит около 4 кгс. Теперь из новых деталей надо сделать новую мембрану из листовой резины 1 мм толщины Ф34 мм и шайб из стали толщиной около 1 мм и скрутить из винтов и тяги систему вытяжки мембраны. Надо тестить с какой точностью будет удерживать около 0.05 бар выходных.

Схему всей установки примерно составил.

Реле давления - обычное бытовое от насосных станций для водоподачи (настраивается где-то между 2..5+ бар имхо). Должно срабатывать при достижении требуемого давления около 3 бар перед водоструйным насосом и подавать питание на нормально-закрытый клапан отсечки линии откачки от емкости с брагой. При пропадании давления на питание водоструйного насоса - должно отключать обмотку клапана (закрывать). На всех емкостях обратные клапаны для выпуска излишков газов в атмосферу (скорее из водопроводных товаров сойдут).

Редуктор вариант собрал. Завтра днем по прогнозу обещают сухо и можно испытать на открытой местности пока тепло.

Схему всей установки примерно составилVac500, 28 Авг. 23, 18:25

Как только Вы устанавливаете циркуляционный насос для рабочей жидкости так сразу теряется вся задумка с водоструйным эжектором.
Поскольку насос потребляет энергию, можно просто сразу поставить вакуумный насос и не городить сложную схему.
Моя идея была в том, что бы использовать давление воды, которое мы уже имеем в водопроводе. )))

Давление из водопровода слишком дорогое имхо. В квартирах скорее тариф за куб м сжатой воды порядка десятков ру. А за квт*ч - меньше 10 ру. Срабатывать давление кубометра сжатой воды из водопровода выходит в десятки раз дороже наработки такого же давления местным насосом с электроприводом. Ну и нужного расхода воды из водопровода на иные нужды без потребности в заметном давлении в частном домохозяйстве скорее нету когда надо порядка кубометра в час.

Редуктор испытал - вполне можно настраивать от 0 бар. Но рабочее усилие доп пружины вытяжки мембраны выходит раза в 2 меньше расчетного. Ход настройки регулировочной гайки от 0 до 1 бар достаточно малый. Может полезно поставить послабее пружины (подпорки клапана и вытяжки мембраны) и может точность удержания давлений около 0.1 бар будет получше.

Фотки редуктора и новых деталей для работы в диапазоне выходных давлений 0..1 бар (абсолютных).

Наливать воду на водоструйную систему было лень - на сухом виде потестил с пластинчато-роторным насосом с масляным уплотнением и смазкой. Аэрозоли масла при давлениях откачки 0.1..0.5 бар летит из него караул много. При откачке таким половины веса сахара в углекислом газе надо будет ловить много масла.

Давление из водопровода слишком дорогое имхоVac500, 30 Авг. 23, 12:04

Да блин!
Смысл задумки в том, что бы поставить эжектор на водопровод, который вы в любом случае используете. Неужели не понятно? )))
Зачем отдельную схему городить? )))
Вакуума в эжекторе хватит что бы создать небольшой вакуум в емкости для сбраживания, а периодичность откачки гарантируется периодичностью использования водопровода.
В этом смысл. Дешево по материалам и бесплатно по эксплуатационным расходам.