Полунепрерывное брожение. Удаляем спирт из браги.

Давай колись, какая крепость дистиллята получилась.santax1, 01 Сент. 25, 22:11

Да я не доделал его тогда. Ни охлаждения, ни нагрева не хватило. Ошибки в проекте. Как раз одна из них, что пытался газ греть. А надо было жидкость ТЭНом.

Значит, закон Рауля для нас не применим, потому что смесь спирт-вода - не идеальная. Есть книга: Стабников, 1976, "Этиловый спирт"
https://djvu.online/...d68tct553348445
таблица 52 "парциальное давление паров спирта и воды над водно-спиртовыми растворами" в зависимости от температуры. По ней если брать давления, то как раз 10% масс выдаст примерно 50%масс спирта в парах (ур. Менделеева Клапейрона). Хорошо сходится и для кипения.
ЗЫ: не забываем %мас переводить в %мол.

santax1, так то можно было спросить у вакуумщиков. Тех, которые на глубоком разрежении работают. Если бы у них было столь малое укрепление, как в твоём первом расчёте, на кой бы им этот вакуум сдался.

Добавлено через 2мин.:

А по вакууму были где-то кривые равновесия от разрежения. Может bardo глянет. У него где-то видел.

Добавлено через 5мин.:

Ну и развивая мысль. Получается, при такой температуре в колонне мы рискуем получить безводный спирт на небольшом количестве ТТ)))

Может bardo глянет. У него где-то видел.Dry Gin, 02 Сент. 25, 15:19

Итак, резюмируя. Дело не в вакууме. Вакуум или инертный носитель - для отношения парциальных давлений разделяемых компонентов без разницы. Температура пара всё решает🤘🤘🤘

Dry Gin, В вакууме ты задвинул мощу и работаешь с паром без балласта (пар очень теплоемок) - есть подвод энергии (через пар) и ТМО, а в струе балласта где будешь брать энергию для ТМО?

santax1, всё так, на чистом паре всё быстро. Балласт снизит скорость прохождения целевых компонентов через колонну. Так что рект будет долгим. Примерно неделю у меня бродит брага, вот пускай, пока бродит, заодно ректфицируется. В плюсах ещё и возможность организовать условно непрерывное брожение.

А насчёт ТМО - поглядим. Я не вижу никаких признаков, что его не будет. Даже скорее наоборот, тоньше плёнка флегмы на насадке - ниже ВЭТС.

где будешь брать энергию для ТМО?santax1, 02 Сент. 25, 16:35

Хороший вопрос, есть надежда на переохлаждение флегмы в элементе Пельтье. Относительно горячий газ из куба должен переиспарять спирт

где будешь брать энергию для ТМО?santax1, 02 Сент. 25, 16:35

Кстати, для ТМО требуется очень немного энергии. За исключением обслуживающих систему энергозатрат требуется только отделить этанол от воды, эндотермическая реакция, обратная их смешиванию.

Кстати, для ТМО требуется очень немного энергии. За исключением обслуживающих систему энергозатрат требуется только отделить этанол от воды, эндотермическая реакция, обратная их смешиванию.Dry Gin, 02 Сент. 25, 19:18

Здесь ты перечишь второму началу термодинамики: смешать компоненты легко, разделить сложно. Энтропия!

Здесь ты перечишь второму началу термодинамики: смешать компоненты легко, разделить сложно. Энтропия!santax1, 02 Сент. 25, 19:29

Это так. У тепловой машины КПД всегда меньше 100%. Ну а если у нашей тепловой машины, коей является ректификационный процесс, КПД=50%, например? Это значит, что 10 ватт выделилось при смешивании, 20 ватт придётся затратить на разделение. При том, что поток энергии будет 1000 ватт. Которые ты грамотно рекуперируешь.

Продолжим с уточненными вводными.
Поток УГ 3м3/час, Тгор=30С, Тхол=0С. Брага 10%мас
Для 30С и 0С значений парциальных давлений спирта над смесью не нашел. Зато знаю парциальное давление для чистой воды для этих температур: 4,2кПа и 0,6кПа. Эти давления из-за низкой концентрации спирта 10% (0,04% мол) почти не уменьшаются над смесью. Итого при 30С имеем 18*4200/(8,3*303)=30г/м3 воды в парах. (18 -молярная масса воды, 4200 - парц. давл, 8,3 ун. газ. постоянная, 303 - температура в кельвинах)
Если поставить в формулу менд.клапейрона значения из таблицы стабникова для 10% масс смеси, то получим примерно 50%масс в парах для разных температур.
Вывод: при 30С в парах будет 30г/м3 воды и примерно столько же спирта.
Для 0С имеем: 18*600/(8,3*273)=4,8 г/м3 воды и примерно столько же спирта.
При охлаждении с 30С до 0С можем конденсировать 30-4,8=25,2г спирта и 25,2г воды (итого 50г 50%масс дистиллята) из 1м3 газа. В час у нас 3м3 УГ, поэтому имеем 150г/ч дистиллята 50%масс.
Посчитаем энергии:
Теплоемкость УГ 1,5 кДж/м3, теплота исп спирта при таких темп. примерно 930кДж/кг, воды 2450кДж/кг
Для 3 м3/ч при нагреве на 30С нам нужно 1,5*3*30=135 кДж/ч для УГ. Для испарения воды и спирта соответственно: 25/1000*3*2450000=184кДж/ч и 25/1000*3*930000=70кДж/ч. Суммарно 135+184+70=389кДж/ч=108Вт нагрева/испарения и столько же для конденсации/охлаждения.
Для охлаждения потока газа на 30С при разумных размерах охладителя, кроме этих самых 30С нужно иметь переохлаждение градусов 10. Для горячей стороны можно меньше, если греть сразу брагу - пускай еще 5С. Итого перепад холод/тепло 30+10+5=45С. ИМХО, для пельтье не вариант. Вариант - тепловой насос из компрессора небольшого холодильника на 110Вт холода. У них СОР=2, поэтому на 110Вт холода он будет потреблять примерно столько же от сети и выдаст 110+110=220Вт тепла. Конденсатор - из димрота, опущенного вместо Тэна в брагу, испаритель - такой же димрот в дефлегматоре. Температурный режим как раз для бытового холодильника.
А пельтье идеально подойдет для улавливания паров спирта из гидрозатвора (брага-то будет бродить).
Итого в сутки поимеем 0,15*24=3,6кг дистиллята. Потратим 110*24=2,6кВт*ч только на работу холодильной машины.
При обычной дистилляции такого же объема дистиллята понадобится 2300000*3,6/2+800000*3,6/2=5580000Дж=1,55кВт*ч на испарение и примерно 4200*(95-30)*18=4914000Дж=1,3кВт*ч на нагрев 18л 10% браги (из которой испарили 1,8 кг спирта). Итого 1,55+1,3=2,85кВт. Примерно раз на раз и вышло.
Узкие места:
- для экономии энергии на циркуляции УГ нужна продувка через барботер с не очень мелкими дырками (чтобы не было сильного сопротивления) - но успеют ли крупные пузури УГ насытиться паром- вопрос.
- при непрерывном брожении, вероятно будут накапливаться хвостовые примеси (кислоты и пр.). Кислоты можно и мрамором купировать, а остальное?
- При непрерывном брожении и постоянном выводе спирта, возможно заражение браги инфекциями. Как бороться?

Плюсы методы:
- вакуумный дистиллят по органолептике
- очень сильная очистка от ацетальдегида - интенсивно вылетит через гидрозатвор

А пельтье идеально подойдет для улавливания паров спирта из гидрозатвора (брага-то будет бродить).santax1, 02 Сент. 25, 20:34

А гидрозатвор нужно ставить на участок, где поток уже осушен. После дефлегматора. Тогда и улавливать будет особо нечего.

Кислоты можно и мрамором купировать, а остальное?santax1, 02 Сент. 25, 20:34

Нижние промежуточные при непрерывном брожении надо выводить в колонну и отбирать в бок. А для этого нужно поддерживать крепость браги 3-4%. И не только для этого, а ещё и для того, чтобы дрожжи размножались.

При непрерывном брожении и постоянном выводе спирта, возможно заражение браги инфекциями.santax1, 02 Сент. 25, 20:34

Дезинфицировать компоненты перед внесением, например.

А гидрозатвор нужно ставить на участок, где поток уже осушен. После дефлегматора. Тогда и улавливать будет особо нечего.Dry Gin, 02 Сент. 25, 21:19

Это понятно, но 5г/м3, а это 1/5 от того, что отбираем, там есть.

Нижние промежуточные при непрерывном брожении надо выводить в колонну и отбирать в бок.Dry Gin, 02 Сент. 25, 21:19

1. НПП при дистилляции ты все и так заберешь. Я говорю про хвосты.
2. Сильно подозреваю, что ректификация в данной ситуации работать не будет.

Это понятно, но 5г/м3, а это 1/5 от того, что отбираем, там есть.santax1, 02 Сент. 25, 21:39

Тогда охлаждать надо будет уже конкретно, до -30 например. А при таком потоке для Пелетье это может быть проблемой.

Я говорю про хвосты.santax1, 02 Сент. 25, 21:39

Так это условно непрерывная установка, или как тут выражаются "полунепрерывная". Периодически придётся делать полную перезагрузку.

2. Сильно подозреваю, что ректификация в данной ситуации работать не будет.santax1, 02 Сент. 25, 21:39

Да, ты уже говорил. Не верю)))

А при таком потоке для Пелетье это может быть проблемой.Dry Gin, 02 Сент. 25, 21:47

Каком потоке? Тебе нужно просто сбросить лишний УГ от брожения в атмосферу. Вот на этот вертикальный отводик и ставь пельтье. Конденсат с него будет обратно стекать в транзитную трубу с холодным сухим УГ.

Конденсат с него будет обратно стекать в транзитную трубу с холодным сухим УГ.santax1, 02 Сент. 25, 21:51

А потом в насос. Который не предназначен для жидкости. Можно конечно наружу сливать, а вводить в тракт после насоса. А можно и забить. 5 г/м^3 - это примерно 50 граммов на весь затор 18 лАС.

А потом в насос. Который не предназначен для жидкости.Dry Gin, 02 Сент. 25, 22:40

5г/м3 или 4мг/с?

ебе нужно просто сбросить лишний УГ от брожения в атмосферу.santax1, 02 Сент. 25, 21:51

гидрозатвор в потоке газа после пельтье, перед насосом, излишек УГ уже осушен и сам уйдет сколько надо

Добавлено через 18мин.:

Дезинфицировать компоненты перед внесением, например.Dry Gin, 02 Сент. 25, 21:19

Амоксициллин или хмель, у ХОСников в ходу

Посмотрел, в продаже есть аэраторы для прудов на требуемый расход. На 50л/мин (лучше брать с запасом) потребляют около 25Вт и давление создают до 30кПа. К ним и распылители есть (можно в параллель несколько штук).

Добавлено через 36мин.:

Ещё нужно подавать дозированно сироп 3кг сахара и 2 литра воды в сутки, и контролировать уровень сахара в браге ( гидромодуль в норме должен быть)