nickita startcev (nicka_startcev) wrote,
nickita startcev
nicka_startcev

Category:

крепкое спиртное-1

тут в качестве антстресса полез изучать матчасть про ректификацию. узнал много нового и интересного, начитался кучи баек и мифов, написал на сишечке несколько своих моделей, пощупал некоторое количество чужих.

выводы весьма интересные.

для начала, самая общая матчасть по работе ректификационной колонны.
колонна - это высокая труба, снаружи теплоизоляция, а внутри какой-нибудь рыхлый наполнитель. наполнитель обычно называют "насадка" (с какого перепоя - не знаю, но термин вполне общепринятый среди ректификаторов).

снизу под колонной стоит куб, в котором кипит "сырьё", из которого что-то испаряется и попадает в колонну. сверху над колонной стоит холодильник, который конденсирует все пары, превратив их в жидкость. эта жидкость называется флегма, она стекает по колонне вниз.

колонну принято разбивать на как-бы элементарные идеальные кусочки, называемые "теоретические тарелки" (они же ТТ). в пределах одной ТТ происходит идеальный полный тепло-массо-обмен между поднимающимся паром и сливающейся вниз флегмой. в реальной колонне всё слегка неидеально, поэтому на практике выходит, что ТТ несколько выше чем реальная тарелка (для тарельчатых колонн) и вообще сильно зависит от режима работы колонны (для всех колонн, включая колонны с насадками типа пружинок, трубочек, камешков, итп).

любому "самогонщику" известно, что при испарении водно-спиртового раствора концентрация спирта в паре больше, чем в растворе (но не всегда, а только если в растворе концентрация меньше чем в азеотропе/ректификате), то есть, итого, от тарелки к тарелке концентрация спирта растёт, а концентрация воды падает.

и да, не забываем, что навстречу парам спирта течет флегма, равновесие динамическое, на каждую тарелку непрерывно что-то прибывает и что-то убывает.

если взять идеальный случай, когда внизу только этанол и вода, а из этого случая выбрать слегка экстремистский случай, когда спирта всего 0.01% в жидкости, и проследить что происходит в колонне при работе на себя без отбора когда вся флегма стекает вниз, то концентрация спирта последовательно на последовательных ТТ будет
0.01%, 0.13%, 1.69%, 17%, 62%, 80%, 85%, 88%, 90%, 91%...

дальше рост концентрации замедляется и уже на 20-23 тарелке имеем нечто, малоотличимое от азеотропа (примечание для спецов - я нашел хорошую табличку только с массовыми долями и везде тут применяю массовые. а обычно используют объёмные, и тут есть разница, ибо плотность спирта около 0.789 от плотности воды, то есть, процентов двадцать).

это была как бы идеальная теория для простой смеси. а вот если в нее добавить разную бяку (ацетальдегид, изопропанол, пропанол, бутанол, изоамиловый спирт, итд), то картинка становится намного интереснее.

некоторые примеси ведут себя как вода, смирно сидят в баке, не лезут. если не нарушать режим и фактических тарелок в колонне будет хотя бы 20, то на выходе их будет не видно (их будет этак на 3-9 порядков меньше, чем в исходной жидкости).

некоторые примеси летят при кипении быстрее, чем этанол, они со свистом пролетают колонну и толпятся при выходе (но скорость их выхода лимитирована их концентрацией, приходится или ждать, или хитрить путём неспешной подачи сырья куда-то в середину колонны)

а есть еще такие хитрые примеси, которые при низкой (этак менее 30-50%) концентрации этанола летят быстрее этанола, а при высокой - медленнее. что интересно, эти примеси наиболее мерзки, неприятны, вонючи и ядовиты (изоамиловый спирт, как пример). в нашем экстремистском примере они будут сидеть примерно на 2-7 ТТ, а на 20 ТТ их будет чуть ли не на 9 порядков меньше (если колонна работает кошерно. а если ее резко дергать, то их пробьёт вверх).

а еще если отбирать из колонны сверху слишком много ректификата, то вниз будет идти слишком мало флегмы, тепло-массо-обмен нарушится, наши воображаемые тарелочки перестанут работать и вся дрянь побежит наверх.

в общем, я эту модель покрутил в голове и на сишечке и пришел к весьма интересным (хотя и довольно тривиальным) выводам

1. если колонна может из этак 0.1% спирта делать ректификат, то в том же режиме колонна сможет и очистить спирт от хвостов. для более крепкого спирта на входе режим будет мягче, производительность выше (примерно пропорционально концентрации спирта в перегонном кубе)

2. очистка от голов в периодическом режиме лимитируется только скоростью испарения голов, а она падает с падением концентрации голов в баке

3. если подавать сырьё медленно в середину колонны, то мы частично уходим от ограничения периодического режима, можем быстрее и/или качественнее избавиться от головных примесей.

4. изоамиловый/изопропиловый/изобутиловый спирты (три И) - это яд и вонь, они и портят вкус, и вызывают Злого Духа Бо-Дун сильнее, чем прочее. в принципе интересно выборочно-адресно вырезать их из сырья напрямую на рект.колонне, а не шаманствами с дробной перегонкой

5. среди головных примесей вроде бы есть вкуснопахнущие, но тут я еще не прорабатывал тему.

6. если из хвостов адресно вырезать вот эти вот "три И", то останется нечто с более вкусным запахом исходного продукта. и это нечто тоже можно разогнать на фракции, добиться и вкусности и безопасности, а потом купажировать. а можно и не из хвостов, а из веточек-шкурок винограда, например.
Tags: Этанол
Subscribe

  • 4hf

    векторное поле - это территория бывшего совхоза, ныне занятая НИИ 'Вектор'.

  • про яйца и сероводород

    была у меня отличная мельхиоровая ложка, но немного покрылась патиной. ну, отмыл от следов жира, положил в люминевую кастрюлю, залил соленой водой,…

  • ужасный радон, нейтральный N2 и рядом

    любопытно, а кто-нибудь сравнивал травматизм/болезни и смерти от сабжа? радон - понятно, радиация, ужас, рак к 80 годам. а с N2 и рядом веселее:…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments