Tipuri de distilare și control al coloanelor de mash - tipuri de unități de selecție

Analiza comparativă a trei scheme de eșantionare care sunt utilizate în coloanele de preparare și rectificare. Sunt luate în considerare caracteristicile, avantajele și dezavantajele, precum și aplicabilitatea în diferite opțiuni de distilare. Fiecare metodă are propriul tip de echipament.

Pentru a opera cu succes cu o coloană, raportul de reflux trebuie ajustat. Există trei metode pentru aceasta:

• CM (managementul răcirii) - controlul debitului apei furnizate pentru răcirea condensatorului de reflux;
• LM (gestionarea lichidului) - controlul cantității de reflux retras (eșantionare lichidă);
• VM (gestionarea vaporilor) - controlul cantității de abur extras (extracție cu abur).

Înainte de a începe să vorbim despre tipurile de selecție, să definim termenii.

Distilare - procesul de evaporare a lichidului urmat de condensare.

Dacă inițial materia primă a fost evaporată încă de la distilare, atunci a fost condensată într-un frigider (condensator), apoi orice se întâmplă în mijlocul acestui proces (trecerea aburului printr-un cazan de abur, bule sau condensator de reflux), în cele din urmă, vei primi totuși un distilat.

Rectificare - aceasta este una dintre metodele de distilare, care se distinge prin două metode tehnologice:

Întoarcere forțată, strict controlată a refluxului utilizând dispozitive speciale - condensatoare de reflux sau condensatoare.

S-a organizat schimbul de căldură și masă între flegmă și aburul care urcă spre direcția opusă. Pentru a crește eficiența transferului de căldură și masă, se utilizează coloane de ambalare sau tavă, unde refluxul este reevaporat. În primul caz, procesul este de natură filmică, în al doilea, este un proces de barbotare..

Scopul rectificării este de a obține alcool cu ​​o concentrație dată și a-l purifica de impurități. Pentru a face acest lucru, raportul de reflux trebuie să fie întotdeauna mai mare decât minimul (mai multe în grafic).

Calitatea produsului depinde de raportul de reflux, dar cu cât este mai mare, cu atât este mai mică productivitatea coloanei..

Rectificarea nu permite izolarea vreunui amestec din grup, ci doar elimină mai mult sau mai puțin complet toate impuritățile grupate de o volatilitate strânsă. Prin urmare, dacă utilizați echipamente de rectificare pentru a obține, de exemplu, distilate de fructe, există riscul de a grupa fracția de cap în azeotropi care sunt greu de separat - pentru a elimina, împreună cu impuritățile inutile, esterii utili responsabili de aromă.

Dacă încercați să distilați un distilat nobil folosind echipamente de rectificare, este necesar ca pe parcursul întregii selecții raportul de reflux să nu depășească 1,5-2. În caz contrar, echilibrul impurităților va fi perturbat..

Tipuri de unități de decolare în coloană

Selectarea lichidului (gestionarea lichidului)

LM - ajustarea cantității de eșantionare prin lichid. Cea mai convenabilă și ușor de utilizat schemă, în care se condensează toți vaporii, apoi o parte a condensului revine în coloană, cealaltă merge la extracție.

Specificații. Raportul de reflux este controlat de un singur robinet de alcool. Dacă supapa este complet deschisă, raportul de reflux este zero, iar ieșirea este distilată normală. Când supapa este închisă, raportul de reflux este infinit de mare - coloana funcționează pentru ea însăși. Reglarea supapei de decolare a lichidului vă permite să modificați raportul de reflux de la 0 la 100% în orice moment. Puterea de încălzire și răcire este setată la nivelul optim pentru separarea maximă a coloanei și răcirea la reflux minimă.

De regulă, raportul de reflux este setat puțin mai mare decât minimul, ceea ce, în timpul selectării „corpului”, permite o perioadă relativ lungă de timp fără a face ajustări, dar spre sfârșitul selecției este totuși necesar să se reglementeze activ proces. Mai mult, cu cât rămâne mai puțin alcool în cub, cu atât mai des este necesar să se mărească raportul de reflux..

Beneficii:

• potrivit pentru producerea atât a alcoolilor aromatici, cât și a celor pure;
• automat și relativ ieftin până la sistemul automat de control (sistem automatizat de control) prin procesul de producție cu blocuri de siguranță;
• fără sensibilitate crescută la stabilitatea presiunii apei de răcire.

Dezavantaje:

• dacă rata de selecție este fixată la același nivel, atunci pe măsură ce rectificarea continuă, raportul de reflux va scădea. Acest lucru contrazice nevoia tehnologică pentru o creștere treptată a vitezei spre sfârșitul selecției, ceea ce reprezintă un dezavantaj major;
• este necesar să rupeți jetul (conexiunea cu atmosfera) după supapa de control sau supapă, altfel funcționează defectuos la reglarea ratei de eșantionare datorită vidului din linia de eșantionare, care este creat de fluxurile de alcool curgătoare.

Gestionarea aburului

VM - reglarea prin divizarea fluxurilor de abur înaintea condensatorului de reflux. Coloana este controlată prin schimbarea cantității de abur extras folosind o supapă de poartă sau o supapă convențională cu bilă.

Specificații. Raportul dintre secțiunile transversale ale coloanei și ale conductei de evacuare a aburului determină raportul minim de reflux, care poate fi mărit prin ajustarea poziției supapei.

În timpul distilării, cantitatea de reflux recuperată este reglabilă de la 80 la 100%. Cel mai mic raport de reflux posibil este 4.

Beneficii:

• sensibilitatea la poziția robinetului este foarte mică, ceea ce permite ajustări precise;
• raportul de reflux nu depinde de modificările de temperatură sau debitul apei de răcire în condensatorul de reflux;
• fără sensibilitate crescută la stabilitatea presiunii apei de răcire.

Dezavantaje:

• sistemul de control este inerțial, poate dura până la 10-15 secunde de la schimbarea poziției macaralei la schimbarea vitezei de eșantionare;
• nu este potrivit pentru obținerea alcoolilor aromatici din materii prime naturale. Sunt necesare modificări structurale pentru a controla cantitatea de reflux de reflux de la 50 la 100%;
• coloana de extragere a aburului este sensibilă la melci din linia de extragere a produsului. Dacă se formează o coloană de produs în furtunul de silicon, care curge în jos, va crea un vid și, ca o pompă, va trage abur către sine, încălcând raportul de reflux stabilit. Ca urmare, viteza de decolare va crește brusc și necontrolat; fără intervenția operatorului, sistemul nu va reveni la nivelul său anterior. Extracția necontrolată poate fi oprită prin stabilirea unei conexiuni cu atmosfera (creând o pauză în jet). De exemplu, lipiți acul din seringă în partea superioară a tubului de prelevare;
• automatizarea este complexă și costisitoare. Se efectuează adesea sub forma unui dispozitiv de semnalizare pentru atingerea anumitor temperaturi, dar fără elemente de acționare. Este de dorit și automatizarea siguranței.

Managementul răcirii (cool management)

CM - ajustarea cantității de apă furnizată deflegmatorului. Vă permite să controlați cantitatea de abur care trece prin condensatorul de reflux la frigiderul de selecție a produsului.

Specificații. Raportul de reflux este reglabil de la 0 la 100%, dar sistemul este foarte sensibil la cantitatea de apă furnizată și necesită o supapă cu ac de precizie. Pentru a regla viteza de decolare, macaraua trebuie rotită literalmente cu o fracțiune de milimetru. Puterea de încălzire pe parcursul întregului proces trebuie să fie constantă și să asigure capacitatea maximă de separare a coloanei. Odată cu creșterea cantității de apă furnizată, crește și cantitatea de reflux returnat, respectiv crește raportul de reflux.

În timpul rectificării la o putere constantă de răcire și încălzire, are loc o scădere treptată a selecției, dar raportul de reflux rămâne neschimbat..

Avantaj:

• poate fi folosit cu succes pentru a obține alcooli aromatici din materii prime naturale.

Dezavantaje:

• cele mai mici fluctuații ale presiunii duc la o modificare a ratei de selecție și a raportului de reflux. Dacă nu luați măsuri pentru stabilizarea presiunii apei de răcire din apartament, chiar și toaleta spălată de vecini va afecta procesul de selecție;
• o creștere a temperaturii apei din condensatorul de reflux în timp ce cantitatea sa rămâne neschimbată reduce raportul de reflux, prin urmare, pentru a menține un raport de reflux stabil, este necesar un control asupra debitului și temperaturii apei furnizate condensatorului de reflux;
• este necesară comunicarea cu atmosfera din linia de selecție a produsului, în caz contrar dacă încălzirea este oprită accidental și tubul scufundat în selecție, tot produsul va fi din nou în cub;
• sistemul este costisitor și dificil de automatizat. De obicei, astfel de coloane de rectificare sunt echipate cu cele mai simple alarme termice și automatizare de siguranță..

Practica instalării diferitelor unități de selecție pe coloane

Coloane de retragere a lichidului (LM)

În coloanele menajere, eșantionarea lichidelor este cea mai răspândită. Motivul este simplu - procesul de rectificare a 40 de litri de lună este întârziat cu 18-20 de ore. Puteți reduce volumul la jumătate, dar apoi ponderea alcoolului reciclat (tehnic), care va trebui procesat la fiecare rectificare, crește brusc..

Dacă vorbim despre performanța sistemului ca fiind cantitatea de alcool comercial obținută în timpul total de rectificare (inclusiv încălzirea), atunci cu o scădere de 2 ori a volumului volumic, eficiența scade de aproximativ 1,5 ori.

O altă modalitate de a minimiza volumul de alcool tehnic obținut la productivitate maximă este automatizarea procesului, care permite distilarea să fie efectuată în conformitate cu un algoritm predeterminat fără participarea unui operator. Sistemul de automatizare trebuie să aibă în mod necesar nu numai un circuit executiv, ci și o unitate de siguranță care va opri instantaneu echipamentul în caz de amenințare cu un accident.

Coloana de distilare cu extragere de lichid este automatizată mai ușor și mai ieftin decât alte sisteme, iar din punct de vedere al calității alcoolului obținut, nu este în niciun fel inferior celorlalte tipuri de echipamente.

Coloane cu extracție de abur

Sistemele de selecție cu abur sunt răspândite în străinătate, unde alcoolul și derivații săi sunt inferiori ca popularitate distilatelor (coniac, whisky etc.), dar este apreciată puterea ridicată a băuturii. Meșterii străini proiectează coloane de distilare cu extracție cu abur, având un raport minim de reflux - doar 1, nu 4 ca în Rusia. Cu această schemă, cel puțin 50% din reflux revine la coloană..

În modul de distilare, extragerea aburului practic nu necesită automatizare. Raportul de reflux stabilit la începutul selecției „corpului” rămâne neschimbat până la sfârșit, poate fi modificat doar de operator, dar chiar și atunci când se obține alcool, ajustarea este necesară literalmente de câteva ori.

Rata de selecție până la sfârșitul distilării scade brusc până se oprește. Dacă există dorința de a vâna esteri enantici (aceștia creează în mare măsură proprietățile organoleptice ale distilatelor de fructe) - schimbați conservele și creșteți puterea de încălzire, atunci urmează selecția și sortarea fracționată.

Dacă nu sunt necesari esteri enantici, faceți același lucru, dar folosiți în plus pauze pentru ca coloana să funcționeze singură, astfel încât reziduurile de alcool să fie mai concentrate și cu mai puține impurități.

Automatizarea în coloane cu extracție de abur este necesară doar la nivelul blocului de siguranță. În plus, obținerea unui distilat nu prevede gruparea impurităților în fracții și îndepărtarea completă a acestora, ci o reducere echilibrată a concentrației de substanțe la un nivel acceptabil, cu conservarea obligatorie a aromelor și a componentelor aromatice. Aceasta este o problemă a distilatorului principal, care controlează procesul; ajustarea prin instrumente nu este adecvată aici. Volumul este limitat de volumul care poate fi depășit sub îndrumarea umană în timpul disponibil.

Coloane cu alimentare reglabilă cu apă a condensatorului de reflux

În ciuda tuturor dezavantajelor, acest tip de echipament este adesea utilizat în Rusia pentru construcția de coloane de mash. Motivul este posibilitatea de a obține distilate din orice materie primă și, dacă este necesar, fără a schimba designul (tsarga suplimentară nu contează), poate fi colectat un distilat foarte purificat - aproape ca alcoolul.

Coloanele cu alimentare reglabilă cu apă a condensatorului de reflux sunt scumpe în automatizare, sensibile la presiunea și temperatura apei de răcire, ceea ce le face slab potrivite pentru obținerea alcoolului pur rectificat, dar cu sarcini în vrac mici de până la 20 litri și atenția vigilentă a operator, astfel de coloane sunt capabile de mult.

În plus, schema de gestionare rece este cea mai bună pentru selectarea capului. Toate celelalte lucruri fiind egale, este imposibil să se obțină „capete” mai concentrate pe sistemele de extracție cu abur și lichide. Adevărat, acest lucru se întâmplă numai dacă faceți față stabilizării temperaturii și a presiunii apei în condensatorul de reflux..

În ultimii ani, s-au încercat crearea coloanelor de rectificare hibridă, în care „capetele” sunt luate cu abur prin metoda SM, iar „corpul” prin lichid (LM). Acest lucru îmbunătățește calitatea alcoolului deja ridicată pe coloanele LM. Nu există limite pentru perfecțiune.

Atunci când construiți coloane de mash concentrate pe distilate aromatice, echipamentele VM au un avantaj față de LM datorită ușurinței de control, precum și insensibilității la temperatură și fluxului de apă în condensatorul de reflux - o mai mare predictibilitate în „pieptănarea” impurităților. Pentru zahărul brut, coloanele de bere conform schemei SM sunt mai promițătoare datorită îndepărtării mai bune a fracției de cap. Dar gestionarea lor creează o mulțime de probleme..