Теория самогоноварения, дистилляции, ректификации.
У нас в кубе брага, в ней есть разные молекулы, все они имеют разную, массу, размер, форму.
Возьмем для примера три молекулы, красная это представитель головной фракции, синяя это спирт, зеленая представитель хвостовой фракции.
Мы подаем в куб тепло, мощностью 1000 Ватт.
Тепло-это энергия, она распределяется в толще браге, молекулы получают энергию, начинают усиленно летать в браге.
Вначале процесса нагрева молекулы испаряются с поверхности браги, а так как энергии у них не достаточно, чтобы улететь из куба, то они опять падают в брагу.
Чем дольше мы нагреваем брагу, тем выше в ней температура, а значит больше энергия в самих молекулах.
Наиболее легкие молекулы могут уже долетать до точки С, там они полетают, потеряют часть энергии и опять упадут в брагу или будут летать над ее поверхностью.
Так как молекулы имеют разную массу, размеры и форму, то чтобы красной молекуле вырваться из браги и долететь до точки А, предположим, нужно энергии в количестве 50 Джоулей.
Чтобы синяя молекула долетела до точки А, нужно 60 Дж энергии.
Зеленой молекуле для полета до точки А потребуется 70 Дж энергии.
Если мы дадим всем молекулам в кубе по 50 Дж энергии, то красная долетит до точки А, синяя до точки Б, зеленая до точки В.
Зная это, мы можем сортировать молекулы, на головы, спирт и хвосты.
Подавать для каждой молекулы браги по 50 Дж энергии трудное дело.
Мы даем на куб 1000 Вт энергии, и молекул у нас, из куба улетает на 1000 Вт.
1000 Вт пришло в куб энергии и 1000 Вт улетело с молекулами, температура браги не растет.
Так как мы отбираем красные молекулы и поэтому концентрация их в браге постоянно падает, то в какой то момент времени, у нас из куба будет вылетать, например не один миллион красных молекул, а 900 тысяч, на 100 тысяч меньше.
На 100 тысяч молекул в кубе будет оставаться больше энергии, брага начнет греться.
В Результате нагрева браги молекулы будут получать уже по 55 Дж энергии и синие долетят до промежутка между точками А и Б, а если еще температура браги подрастет, то и до точки А.
Чтобы этого не допустить необходимо уменьшать мощность нагрева, 1000 Вт, потом 900 Вт, 800 Вт итд, скорость отбора будет падать.
Рост температуры в кубе говорит нам о том, что концентрация молекул в браге и трубе изменилась.
Отобрав все красные молекулы из куба, мы начинаем сбор синих, и опять с ростом температуры браги зеленые, хвостовые молекулы будут долетать до точки А, необходимо уменьшать нагрев, а значит и скорость отбора.
При дистилляции производительность отбора небольшая, необходимо ее увеличить.
А как это сделать?
Чтобы из куба постоянно вылетало много молекул, нужно к кубу подводить много энергии.
Можно поступить следующим образом, дать всем молекулам не по 50 Дж энергии, а по 80 Дж.
Тогда до точки А долетят все наши молекулы.
Чтобы этого не допустить мы установим в трубу отсекатели энергии полета.
Установим перед каждой точкой по отсекателю энергии.
Например вставим в трубу три сетки с охлаждением от холодильной установки, на рисунке они голубые.
На старте, в кубе молекулы получат 80 Дж энергии, проходя через первую сетку они потеряют по 10 Дж, у них останется 70 Дж, красная и синяя молекулы полетят дальше, а зеленая останется.
После прохождения второй сетки молекулы опять потеряют по 10 Дж энергии, синяя молекула останется, а красная полетит дальше.
Так мы можем отсортировать наши молекулы, с высокой скоростью отбора.
Чем больше мы будем подавать энергии в куб, тем больше из нее вылетит молекул, а значит скорость отбора тоже будет выше.
Если мы молекулам браги дадим по 90 Дж энергии, на 10 Дж больше, чем в первый раз, то уже красная и синяя молекулы долетят до точки А.
Выход из этого, нужно увеличивать количество отсекателей и отбирать энергию меньшими значениями, например по 3 Дж. Шаг отсечения уже будет не 10 Дж, а 3 Дж.
Принцип работы тарельчатой колонны.
В качестве отсекателей энергии полета у молекул, можно использовать тарелки с холодной жидкость, флегмой.
Пример, колпачковая колонна.
В качестве отсекателей энергии полета молекул, установим в царгу три колпачковые тарелки.
Как работают колпачковые тарелки.
Наши молекулы через отверстие в тарелке попадают в колпачок, а из него через щели выходят в холодную жидкость, флегму.
Во флегме они сталкиваются с другими холодными молекулами и отдают им часть своей энергии.
В результате зеленые молекулы теряет энергию и остаются в тарелке, а красные и синии летят во вторую.
Лишняя флегма сливается через обратный колпачок, вниз колонны.
Красные и синие молекулы попадают в следующую тарелку, где опять проходят через холодную флегму и теряют энергию.
Синие молекулы остаются во второй тарелке.
Красные и часть синих молекул попадают в третью тарелку и опять теряют энергию, синие молекулы остаются в тарелке, а красные летят в дефлегматор.
Там они охлаждаются и падают в тарелку в виде холодной флегмы. Часть охлажденных красных молекул мы забираем себе, через устройство отбора. Если отбор происходит по пару, то забираем часть пара.
Количество флегмы мы рассчитываем так, весь пар приходящий в дефлегматор делим на 4.
Одну часть забираем, а 3 части идет во флегму, на отбор энергии у летящих вверх молекул.
Холодной флегмы должно быть достаточно, чтобы эффективно отбирать энергию у поднимающегося пара.
Что будет если флегмы мало или она теплая?
Наши тарелки будут не эффективно отбирать энергию, часть молекул пролетит кордон заслона.
Это может быть полезно при перегонке браги в НДРФ, недоректификат.
У кого обычный дистиллятор, в качестве тарелок может использовать сухопарники.
В крышку стеклянной банки вставляем две трубки.
В длинную трубку будет заходить пар и охлаждаться о флегму.
Хвостовые, зеленые молекулы будут оставаться в первой банке, а синие и красные полетят в другую.
В следующей банке останутся синие, молекулы спирта, а красные полетят в третью банку.
Флегму можно охлаждать с помощью переносных, пластиковых холодильников.
Только вопрос, не лопнет ли стеклянная банка.
Можно в качестве мобильной тарелки колонны, использовать металлическую банку, но тогда уровня лишней флегмы не будет видно.
Принцип работы колонны с насадкой.
А что если, холодную жидкость, флегму тарелки, распылить в свободном пространстве отсека этой тарелки, превратить ее в холодный пар.
Тогда горячий пар из молекул будет сталкиваться с холодным паром флегмы.
Это будет более эффективно, так как в тарелках, наши горячие молекулы контактируют с холодной флегмой только около щелей колпачка, а будет по всему пространству отсека.
Чтобы распылить флегму в пространстве трубы используют насадки.
Возьмем в качестве насадки, например шурупы и насыплем их в трубу.
Пар поднимется до дефлегматора и охладиться. Холодная флегма начнет стекать по шурупам. Самое главное чтобы флегма равномерно стекала по ним, была везде.
Поднимающиеся снизу молекулы будут сталкиваться с молекулами холодной флегмы и терять энергию полета.
На каком то участке трубы зеленые молекулы потеряют энергию и остановятся. Сверху их будут бить холодные молекулы флегмы и они полетят вниз, но снизу в них будут врезаться горячие молекулы пара и в результате они зависнут на каком то участке трубы, будут летать вверх-вниз, образуется облако, фракция из зеленых молекул.
Выше этого облака образуется по такому же принципу другое облако, фракция из синих молекул.
Над синим облаком образуется красное.
В результате этих действий в колонне, мы спирт сырец разделим на фракции.
Сначала отберем, вверху красное облако голов, потом там же отберем синее облако спирта.
Насадку для колонны можно использовать любую, главное чтобы флегма равномерно растекалась по ней.
