Самогоноварение с научной точки зрения-4

назад http://www.proza.ru/2017/06/10/1882

Самогоноварение с научной точки зрения-4

1.Ректификация или дистилляция?
На дистилляцию, по идее, не распространяются принципы ректификации
(и главным образом -  правило медленного роста температуры дефлегматора Тв, иначе продукт получится низкой степени очистки
(а при дистилляции просто нет понятия степени очистки, т.к. результат получается всегда одинаковый: все вещества, присутствующие в исходном материале ИМ (кроме воды), попадают в продукт со скоростью, прямо пропорциональной их исходной концентрации в ИМ и обратно пропорциональной удельной теплоте их парообразования. В итоге часть веществ приобретает в продукте)
более высокую концентрацию, чем в ИМ, а другая часть – более низкую
(и в 1-ую очередь вода, хотя и концентрация её в ИМ – самая высокая, но также и удельная теплота парообразования воды намного превышает значения и этой характеристики для всех других веществ. Для сравнения:
Lambda(вода)=2256 кДж/кг
Lambda(этанол)=956 кДж/кг)
Lambda(метанол)=1100  кДж/кг)
или не выгонится до конца, из-за наличия встречного (нисходящего) потока веществ, который мешает выходу продукта.)
Но почему-то не очень я в этом уверен. Как бы мне это доказать?

А ведь при ректификации, получается, энергии тратится вдвойне: на создание восходящего потока и обработку нисходящего. Поэтому и Рнагр в это случае требуется больше, чтобы получить приличный выход продукта.
А тем более с РНП.

2.Укрепление ИМ не посредством отгона
А что если добавить к отбродившей браге (7 л) результат отгона 1-ой порции браги, а именно 2,4 л 40 %-ного продукта, тем самым укрепив её? (А3а-) После чего попробуем отогнать эту смесь на р-колонне, чтобы получить 96%-ный спирт.
Ведь ясно, что вероятность успеха при этом возрастает, чем если гнать гольную брагу.
И практика показывает, что так оно и есть.

3.Влияние Рнагр на УР
Альтернативный способ увеличения выхода (вместо уменьшения Рохл дефлегматора
(регулируемой винтом Гофмана), а вместе с тем и значения ФЧ, флегмового числа) – это увеличение Рнагр. И это очень важно в тех ситуациях, когда резерв уменьшения Рохл дефлегматора близок к исчерпанию.

А ведь похоже, что при бОльшей Рнагр колебания ТВ будут меньше (по амплитуде)(а это нам как раз и надо),  а также и меньше надо будет перекрывать отвод воды к дефлегматору (что тоже неплохо, т,к. позволит меньше заботиться о точности установки ФЧ)
Давайте на практике проверим это.

Да, при Рнагр=1400 Вт Тв показывает на практике стабильность, и даже после 3-ьего поворота «руля» Гофмана (регулирующего ФЧ) А отдельные капли конденсата (в сливной трубке) постепенно, шаг за шагом, соединяются в струйку. И это при Тв=74,2 макс. Такого еще никогда не было! Наконец-то я смогу отогнать корректно эти самые головы!
И притом Тв макс (в колебаниях) растёт очень-очень медленно!

Если Тн=99,9 оС (температура в ИЕ), то, как не крути с параметрами отгона (Рнагр, ФЧ, Рохл), он закончен. Ибо тело в ИЕ себя исчерпало, и даже выше крыши.

4.Откат ФЧ
Еще идея: поскольку из-за невысокой концентрации голов в ИМ, выход (по скорости) всё равно будет небольшой, то может получиться так, что при отгоне голов мы (вследствие стремления получить (прямо сейчас) бОльший выход по скорости.) можем перегнать ФЧ, так что логично после достижения Тв=78 оС «открутить» ФЧ назад, то есть в бОльшую сторону.

5.Достоинства и недостатки РНП
Сегодня использовал для отгона новую насадку, РНП (регулярная насадка Панченкова), вмнесто металлической мочалки для мытья посуды.
В целом РНП даёт положительные результаты:
1)после начала УР Тв падает не так низко, как раньше (при примитивных насадках, из металлических мочалок для мытья посуды)
2)после начала установки ФЧ Тв (сред) растёт весьма медленно и амплитуда колебаний ей не превышает 0,5 оС.
Но, чтобы достичь приличной скорости отгона при этой насадке, нужна и приличная Рнагр, не менее 1600 Вт)
Т.к. РПН слишком энергозатратна (при той же скорости отгона) , поэтому в следующий раз применить насадку №2 (2 шт) При этом, что насадка № 1 отбракована – она слишком быстро ржавееет (уже на 2-ом применении. А это значит, что её материал – вовсе не нержавеющая сталь. Что не относится к мочалке №2 – она выдержала уже более 10 применений, и всё так же блестит, ничуть не поматовела, а тем более не изменила цвет.)

6.Тв и производительность в начале отгона и конце отгона
Т.к. в менее концентрированном ИМ содержится больше высококипящих компонентов (ВКК), то и начало отгона тела в этом случае приходится на более высокую Тв. Какую, сейчас определим (по запаху продукта)

Капли конденсата появлются в сливной трубке уже при 23,5 оС. А говорили, что при 50 оС.
Но это, видимо, зависит от того, насколько сполна пробродила брага. А, чтобы установить это, как раз и нужен спиртометр от 0 до 30 град.

Раз уж отгон тела из браги начат позже (для данного ИМ, а именно при  Тв=83,5 оС), то и закончится он позже. А при какой Тв, сейчас выясним.
И это мы определим по запаху продукта. И это, пожалуй, главное открытие сегодняшнего вечера. Но до него были и еще открытия.
И именно они, эти ситуации, предопределили главное открытие.

Поскольку надо сперва (аккуратно) отгнать головы, то с достижением нормального выхода не следует торопиться. И отвести для установки ФЧ … 2,5 часа
(как у меня получилось в последний раз, в итоге чего всё было нормально, отогналось 0,1 л голов.)
Но это всё равно чересчур!

Глупо и под конец отгона требовать такую же производительность (по телу), как и в середине (отгона) Понятно, что она будет меньше, ведь продукт (в ИЕ) близок к исчерпанию.

В бОльшей степени на то, что отгон закончен, указывает не Тв, а Тн, а именно её значение 98,8 оС. Ибо в такой ситуации в ИЕ практически не остаётся этанола. А вот Тв может быть при этом разной: при 2-ом отгоне – 87 оС, а при 1-ом – даже 96 оС. А, сейчас это проверим. Запах продукта нам это подскажет, а не Тв (ну а в дальнейшем всё-таки Тв), в зависимости от крепости ИМ.

Вот, еще идея: начинать УР нужно не с Тв=50 оС, а с тВ=70 оС (как минимум, а то и с 75 оС)
Потому что при этом выходят головы, а поэтому что их уравновешивать? А хотя … уже при Тв=75 оС уже может идти этанол, а его жалко терять.(в головах)

При УР Тв (постепенно) понижается, т.к. туда приходят низкокипящие компоненты (НКК) (а высококтипящие (ВКК) оттуда уходят.
Если же Рнагр не хватает, то начинаются колебания их (НКК и ВКК, причём (в основном) противофазные) концентраций, причём с тем бОлшей амплитудой,  чем больше недостаток Рнагр.
Если Тв при УР глубоко «проваливается» (до 30 оС или хотя бы до 50 ос), то это свидетельствует о недостатке Рнагр.

7.Амплитуда колебаний Тв
Чем больше получается провал Тв (при УР), тем о бОльшем недостатке Рнагр это говорит. Тв должна проваливатьсЯ не более чем до 70 оС (где-то так)

Чем круче крутанул винт Гофмана, тем дольше жди адекватного ответа (то есть установки равновесия. Иди хотя бы приближения к нему)

Амплитуда колебаний Тв=скорость отгона/циклическая частота колебаний Тв

8.Равновесие между Рнагр и Рохл
При Рнагр=1400 Вт появляется новый эффект (причём как на РПН, так и на насадке № 2): после начала УР Тв (некоторое время) еще продолжает расти (а потом начинает падать), а после начала настройки ФЧ – Тв еще некоторое время падает (а потом начинает расти)
О чём это говорит? (а также и то) О каких-то инерционных явлениях.
Может, чтобы предотвратить этот эффект, нужно укоротить этап УР? (и для начала до 25 минут)

Если ресурсы уменьшения ФЧ почти исчерпаны, а Рнагр хороша, то чем рулить, чтобы увеличить выход продукта? А Рохл уменьшить.
Но на этапе УР (установления равновесия, то есть распределения веществ по высоте колонны) Рохл, наоборот, может не хватать.

Рохл (в целом) должна быть адекватна Рнагр, чтобы УР шло успешно. В противном случае Тв падать при УР не будет. Если же Рнагр меньше Рохл, то Тв (при УР) проваливается очень сильно. Это тоже неправильно.
Отсюда вывод: нужен прибор, чтобы хоть как-то конролировать Рохл (в целом, то есть по расходу охлаждающей воды. Значит, нужен расходомер воды. Но не по объёму, а по скорости.)

10.Выводы
1)чем больше ФЧ, тем лучше степень очистки (разделения), но и меньше производительность отгона (т.к. больше интенсивность (массовый расход) нисходящего потока);
2)чем больше Рнагр, тем больше производительность (при том же ФЧ)
3)да, насадка с бОльшим гидравлическим сопротивлением (А2-) наиболее быстро успокаивает колебания Тв (то есть устанавливает равновесие в колонне), но в то же время
чем больше гидравлическое сопротивление насадки, тем при бОльшей Рнагр достигается заданная скорость отгона (при том же ФЧ)
4)чем более концентрирован ИМ по целевому продукту, тем с меньшими усилиями (и с бОльшей вероятностью) получается качественный результат отгона. (хотя можно получить и из браги, 96%-ный этанол, что я сейчас и доказываю на практике.)
5)ни в начале ни к конце отгона не следует «выжимать» оптимальную скорость отгона продукта, она естественным образом будет ниже. (при оптимальном уровне очистки-разделения)
6)да, управление р-колонной с дефлегматором и винтом Гофмана сложно (потому что необходимо контролировать не только ФЧ (то есть положение винта Гофмана, которое само по себе ничего на значит), а еще и Рнагр и Рохл), но зато плодотворно: за 1 присест позволяет получить из браги 96%-ный этанол.

11.Немного о комфорте при отгоне
1)Лучше купить ферментатор с большой крышкой (на замках типа кламп или похожих), чтобы быстрее быстрее засыпать в него сахар и заливать воду (получатся минуты вместо десятков минут)
А еще и с краном внизу, чтобы ферментатор не поднимать при заливке его содержимого в испарительную ёмкость (ИЕ)
К тому же воду нужно (немного) греть, чтобы быстрее растворился в ней сахар.
Но навряд ли у меня есть (для нагрева) сосуд, ёмкость которого 17-18 л, поэтому растворять сахар нужно в меньшем объёме воды, а затем смешивать  раствор с остальной водой.
2)Всё-таки я пришёл к выводу: надо ставить не 11 л браги, а все 18 л, и перегонять их в 2 приёма. Со следующего раза и начнём.(ибо так за то же время получу больше продукта.)
(Но использовать буду ту, 1-ую насадку из мочалки. Чтоб прогнать за 1 раз до 96%. Потому что РПН требует (для этого) бОльшей мощности нагрева)
Поэтому купить резервную ёмкость для слива остатка готовой браги, т.к. количество приготовляемой браги 18 л, а (полезная) ёмкость ИЕ=10 л.
Но зачем эта ёмкость, если есть новый ферментёр? Нет, ферментёр (пока) покупать не буду, т.к. за него (во всем комплекте, с гидрозатвором (используемый мной сейчас туда не подойдёт)) и краном для слива) надо выложить около 1000 руб.
Поэтому хватит 2-х фляг по 5 л.

3)купить воронку конической формы, 45 град, но с бОльшим объёмом (чтобы сахар засыпать (в ёмкость для браги) быстрее. Ибо в воронках в форме параболоида вращения образуется застойная зона для сыпучих материалов. Вследствие чего энергии силы тяжести уже не хватает, нужна еще энергия, другой силы.)
В крайнем случае согласиться на составную коническую воронку, но только потом обрезать ей выход, чтобы он стал шире.
4)моя индукционная печка, если в течение 2-х часов  не делалось никаких манипуляций на её панели управления, автоматически отключается, т.к она в результате считает, что о ней забыли.
Сообщите ей, что вы рядом, вы с ней, всего лишь переключив мощность туда-сюда. Ваш процесс даже не заметит этого.

5)если текущая электровилка не держит мощность 1400 Вт, то замените её на более мощную, на силу тока не менее 8 А (что соответствует мощности 220*8=1,76 кВт), а лучше на все 16 А.(что соответствует мощности 220*16=3,52 кВт)
Замечу здесь, что в квартирах советской постройки электрощиток и электропроводка рассчитаны на максимальную суммарную мощность 5 кВт. Но это при условии, что все элементы цепи новые. А также нужно еще учитывать, что чем ближе к электрощитку, тем провода должны быть толще, т.к ток по ним идёт всё больше. Но эта норма в советское время не применялась.
6)после каждого брожения нужно прочищать гидрозатвор от жидкости (в трубке), особенно во входящей ветке.
И это делается методом слива (сверху вниз) или методом отсасывания (тоже обязательно снизу)
7)если ёмкость для брожения имеет объём 18,9 л (стандартная пластиковая бутыль для воды из автоматов), а браги готовится 18 л, то после засыпки дрожжей категорически не следует бутыль бултыхать, иначе может закупориться гидрозатвор, вследствие образования высокого слоя пены вверху ёмкости для брожения.

Успехов вам, уважаемые читатели, в деле получения продукта.

вперёд http://www.proza.ru/2017/07/04/132