Тарельчатая колонна: принцип работы и устройство
Тарельчатая медная колонна дает более мягкую очистку, чем полая царга, и при этом оставляет в дистилляте часть ароматики сырья. За этот баланс ее и любят: на тарелках гонят виски, ром, бренди, зерновые и фруктовые дистилляты. Разберем, как колонна работает, сколько этажей брать под нужную крепость, из чего она собрана и с какой скоростью отбирать продукт.
Как работают тарельчатые колонны для дистилляции?
Тарельчатая колонна — это часть самогонного аппарата, в которой перегонка идет в несколько ступеней. Внутри вертикального корпуса на разной высоте стоят тарелки. На каждой из них встречаются пар и жидкость, и каждая такая встреча немного повышает крепость и чистоту продукта.
Процесс идет так:
- Жидкость в кубе нагревается, пар поднимается вверх по колонне.
- Сверху навстречу пару стекает флегма, жидкость, сконденсировавшаяся в холодильнике. Она заливает тарелки и создает тот слой, через который проходит пар.
- На каждой тарелке тяжелые фракции (сивушные масла) остаются в жидкости, а летучие, то есть спирт и ароматные эфиры, уходят выше. Чем выше поднялся пар, тем больше в нем спирта.
- После колонны пар охлаждается в холодильнике и уходит в отбор.
Этот обмен между паром и жидкостью называют тепломассообменом. Именно он и разделяет смесь на фракции, поэтому колонне одинаково нужны и достаточный поток пара снизу, и достаточный возврат флегмы сверху.
Что это дает на практике:
- Чистый, но живой дистиллят. Ароматика сырья сохраняется, в отличие от ректификации, где ее срезают полностью.
- Управляемость. Крепость задается количеством тарелок, флегмовым числом и скоростью отбора.
- Производительность. Диаметр тарельчатой колонны можно наращивать почти без ограничений, лишь бы хватило мощности нагрева. У насадки при диаметре больше 40–50 мм пар ищет путь наименьшего сопротивления и уходит по стенкам и каналам, минуя насадку. У тарелок такой проблемы нет.
Сколько этажей выбрать для тарельчатой колонны?
Количество тарелок задает крепость. Чем их больше, тем крепче продукт. Практические ориентиры для второй перегонки сырца крепостью около 30%:
- 1–2 тарелки — примерно 80%, максимум аромата;
- до 5 тарелок — 88–92%, обычный рабочий диапазон для ароматных дистиллятов;
- около 10 тарелок — 94–95%, очищенный дистиллят.
Дальше отдача падает: прирост в один градус требует примерно четырех дополнительных тарелок, и каждые следующие четыре дают меньше предыдущих. Получить спирт на тарелках практически нереально, для этого нужно больше 20 этажей.
Крепость зависит от высоты, а не от диаметра. Двухдюймовая колонна на 7 этажей даст напиток крепче, чем четырехдюймовая на трех.
Даже пяти или десяти тарелок недостаточно, чтобы приблизиться к спирту, но попасть в требования ГОСТ по дистилляту вполне реально. При этом аромат сырья не обдирается: рожь на 92% пахнет рожью, а пшеница на 12 этажах и 94,5% все равно узнается по запаху.
Поднять крепость можно только достройкой этажей. А опустить проще режимом: увеличиваете скорость отбора, не поднимая мощность, флегмовое число падает вместе с крепостью. Либо вынимаете часть тарелок, разборные колонны это позволяют.
Как устроена и работает тарельчатая колонна?
Колонна собирается из этажей, как башня из одинаковых блоков. Каждый этаж это корпус с одной тарелкой внутри. Корпус чаще всего стеклянный, либо цилиндрический диоптр, либо круглое смотровое окно (такие колонны называют флейтами). Стекло здесь не украшение: через него видно работу каждой тарелки, поэтому понятно, в каком режиме идет процесс и когда пора корректировать охлаждение. Этажи стягиваются по фланцам, герметичность дают силиконовые прокладки.
Из чего состоит тарелка. Основа — это диск, который перекрывает трубу и держит на себе слой жидкости. В диске сделаны отверстия для пара. Если тарелка переливная, к ней добавляется трубка сбоку: она работает как сливное отверстие в раковине и задает максимальный уровень флегмы. Все, что выше, стекает этажом ниже.
Режимы работы. Пар продавливается через слой жидкости и разбивается на пузырьки. Это барботаж, тот самый кипящий слой, который видно через стекло. Чем мельче пузырьки, тем больше площадь контакта и тем лучше разделение. Мощности мало, и пузырьки редкие, разделения почти нет. На рабочей мощности тарелка покрыта плотной пеной, это оптимум. Мощности слишком много, и струи пара пробивают слой насквозь, летят брызги, толк от тарелки падает, а дальше колонна захлебывается.
Трубка для пара выше сливной, поэтому на тарелке всегда остается слой жидкости, который никуда не уходит. Отключили нагрев, и флегма осталась на тарелках, уже разделенная по фракциям. Включили обратно, и колонна продолжает работу с того же места. Слой задан самой конструкцией, поэтому такая тарелка спокойно переносит и перепады напряжения, и изменения подачи воды в дефлегматор.
На практике возможности тарельчатой колонны хорошо показывает Domspirt 2. Модульная конструкция позволяет установить в медной царге от 1 до 6 тарелок, а при необходимости дооснастить аппарат царгой на 12 тарелок. Количество ступеней меняется под конкретную задачу, поэтому аппарат настраивается и под ароматные дистилляты, и под более глубокую очистку.
Скорость отбора на тарельчатой колонне
Скорость напрямую связана с подводимой мощностью. Без потери крепости отбирают 800 мл–1 литр в час на каждый киловатт:
- 2 дюйма, рабочая мощность 1,5–2,5 кВт — до 2,5 л/ч;
- 3 дюйма, 2,5–4,5 кВт — до 4 л/ч;
- 4 дюйма, 4,5–7,5 кВт (предельно до 8) — 6–7,5 л/ч.
Отбирать можно и быстрее, но крепость упадет. Границы мощности задаются с двух сторон: снизу барботажем, сверху захлебом.
Диаметр колонны выбирают под ту мощность, которую сможете подать. С обычной бытовой розетки безопасно снимать не больше 3,5 кВт, для большего нужна силовая розетка с проводом увеличенного сечения и отдельным автоматом.
У того же Domspirt 2 колонна на 3 дюйма и максимальный нагрев до 7 кВт при первой перегонке. Но ориентироваться только на заявленную производительность не стоит: скорость подбирают под конкретную перегонку и нужное качество продукта.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Какую колонну выбрать: медную или нержавеющую?
Геометрия тарелок одинаковая, разница в металле. Медь связывает сернистые соединения, которые образуются при брожении, и помогает образованию эфиров. Особенно заметно на зерновом сырье. Но медь требует ухода. При образовании налета медные тарелки приходится мыть раствором лимонной кислоты.
2. Как подготовить тарельчатую колонну к первому использованию?
Заглушите колонну с одной стороны, залейте головной фракцией и дайте постоять минут 20, чтобы смыть смазку и транспортировочную пыль. Затем налейте в куб воды, доведите до кипения и погоняйте колонну на пару 20–30 минут.
3. Как мыть тарельчатую колонну?
Можно мыть не разбирая, чтобы не тратить вре. Поставьте колонну в подходящую емкость, залейте сверху горячий раствор лимонной кислоты и дождитесь, пока он прольется вниз. Повторите несколько раз, потом обязательно промойте проточной водой.
4. Как долго служат силиконовые прокладки в тарельчатых колпачковых колоннах?
Долго. Менять их обычно приходится только при механическом повреждении, родные прокладки спокойно ходят по три года.
5. Можно ли комбинировать колпачковую колонну с царгой и ставить их друг на друга?
Можно, но осторожно. У тарелок и у насадки разная пропускная способность, поэтому плотный пыж СПН или Панченкова просто заткнет колонну, особенно на малых диаметрах. Безопаснее взять кольца Рашига или диоптр сверху с еле забитым РПН для контакта с медью.
6. Что лучше: колпачковая колонна или царга?
Царга проще и дешевле, но требует точной настройки и периодической перенабивки: СПН со временем рассыпается, РПН сминается, захлебная мощность меняется. Главное же отличие в удерживающей способности. Насадка плохо сдерживает хвосты, и даже при нужной крепости сивуха проскакивает в отбор. Тарелки держат ее заметно лучше, поэтому перегон можно вести по правилам обычной дистилляции.
7. Где ставить узел отбора на колпачковой колонне?
Сверху, после всех колонн и царг. Это касается любого узла: по пару, по жидкости или комбинированного.
8. Перегон зерновых на колпачковой колонне
Зерно требует внимания к мощности и температуре, зато тарелки хорошо сдерживают сивуху и сохраняют характерный аромат. Именно поэтому зерновые и фруктовые браги, особенно под дальнейшую выдержку в бочке, на тарельчатой колонне гнать проще всего.
Три главных правила: высота влияет на крепость, диаметр на мощность, скорость отбора связана с подаваемой мощностью.
Материал не является рекламой алкогольной продукции.
