Михаил Елисеев - Виноградная водка. Записки практика

Наконец, третий способ предотвращения перегрева, связанной с ним задержкой кипения и последующими толчками, состоит в организации перегрева в ограниченном объёме. Для этого на дно перегонного аппарата помещают или неглубокие металлические колпачки с зазубренными краями дном вверх, или диск с выпуклой канавкой – так называемый «сторож» для кипячения молока. В этом случае перегрев жидкости происходит в малом объёме между, поверхностью нагрева и дном колпачка (или выпуклостью в диске). Недостатком применения колпачков является их самопроизвольное опрокидывание в бурлящей жидкости зазубренными краями вверх. Диск-«сторож» трудоёмок в изготовлении, т. к. канавка должна быть отформована на обеих его сторонах, тем более, как будет показано ниже, в этом нет никакой необходимости.

В описанной ниже конструкции перегонного аппарата проблема толков при кипении решена следующим образом. Во-первых, дно и прилегающие к нему вертикальные стенки бака подвергнуты изнутри пескоструйной обработке, которая в домашних условиях может быть с успехом заменена на обработку не очень мелкозернистой шкуркой – достаточно просто затереть до матового состояния гладкую поверхность нержавеющей стали, которая получается после прокатки листа. Такая обработка создаёт на поверхности нагрева микрорельеф, необходимый для увеличения адсорбции газов. Во-вторых, на дно бака помещают 4—5 шт. специальных «кипелок».

Для изготовления «кипелки» из листовой нержавеющей стали толщиной 0,3—0,4 мм. вырезается кружок диаметром 35—40 мм. Кружок помещают на подходящий брусок дерева, желательно из древесины твёрдых пород, и на нём при помощи не очень острого керна набивают три углубления. Они располагаются примерно в 5—7 мм. от края кружка так, чтобы угол между соседними углублениями составлял примерно 120 о. Не сдвигая кружок с места, его рихтуют молотком, чтобы восстановить плоскость, а затем замеряют высоту выступа на обратной стороне – вместе с толщиной кружка она должна составлять 1,5—2,0 мм. Затем кружок переворачивают и с обратной стороны накернивают ещё три углубления так, чтобы они были сдвинуты относительно углублений на другой стороне примерно на 60 о, и, не сдвигая кружок с места, снова его рихтуют для восстановления плоскости. Изготовленная таким способом «кипелка», представляет собой что-то вроде трёхногого столика с ножками по обеим сторонам столешницы (рис.1).

Рис.1. Конструкция «кипелки», используемой для перегонки.

Как бы такую «кипелку» не бросали в бак, она всегда падает на три ножки одной или другой стороной, обеспечивая перегрев жидкости в малом объёме, заключённом между дном перегонного аппарата и нижней поверхностью стоящей на выступах «кипелки». Кроме того, «кипелки» такой конструкции просты в изготовлении, легко моются и занимают незначительную часть площади дна бака, не препятствуя тепловому потоку. При перегонке непрерывное и равномерное позвякивание таких «кипелок» о дно аппарата указывает на то, что режим нагрева выбран правильно. По мере испарения из куба низкокипящего компонента – спирта позвякивание «кипелок» затихает и одновременно уменьшается скорость перегонки. Для её восстановления необходимо несколько увеличить интенсивность нагрева куба. При этом удобно ориентироваться на звук позвякивающих «кипелок».

Если для изготовления «кипелок» использовать достаточно чистую листовую медь (не менее 9999), то «кипелки» одновременно могут выполнить ещё одну функцию – способствовать очистке дистиллята от сернистых соединений [69]. Эти соединения возникают виноматериале в процессе естественного брожения и придают тухлый запах дистилляту после первой перегонки. Если количество сернистых соединений в дистилляте достаточно велико, то медные «кипелки» после второй перегонки покроются тёмным налётом, содержащим серу. Однако в дистилляте, полученном перегонкой виноградного вина или настоя на виноградных выжимках, этот эффект не наблюдается. Более того, диоксид серы часто добавляют в виноградные вина для предотвращения их скисания в количестве от 160 мг/л в красные вина до 400 мг/л в сладкие белые [70]. Но использование нелужёной меди в конструкции дистилляторов имеет и отрицательные стороны, о чём будет сказано в главе 6.

Кроме гидравлических ударов и толчков ещё одним осложнением, возникающим при кипении жидкости, является вспенивание. Поднимающиеся на поверхность жидкости пузырьки пара самопроизвольно лопаются. Однако, при наличии в жидкости (особенно на её поверхности) взвешенных частиц органических соединений и при высоких темпах нагрева пузырьки не успевают лопаться и образуют пену, забивающую перегонный аппарат. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе интенсивности нагрева бака, особенно на первой стадии дробной перегонки, когда перегоняемая жидкость содержит множество органических остатков от брожения.

Есть ещё один специфический момент, который необходимо учитывать при конструировании перегонного аппарата. Он заключается в том, что всплывший на поверхность кипящей жидкости газовый пузырёк лопается с образованием мельчайших капель. Эти капли при подходящих условиях, таких как высокие скорости пара и малое расстояние от поверхности кипящей жидкости, могут увлекаться в выводное устройство и загрязнять отгон продуктами из бака.

Скорость потока пара на входе в холодильник перегонного аппарата можно приблизительно оценить, предположив, что в его кубе кипит чистая вода – такая ситуация имеет место на последних этапах первой перегонки. Исходя из реальной скорости перегонки 15 мл/мин – при больших скоростях в аппарате описанной ниже конструкции происходит интенсивное пенообразование, и плотности воды на выходе из холодильника 0,998 г/мл при 20 оС [71], получаем скорость выхода дистиллята в г/мин равную 14,97 г/мин. Такое же количество воды, только в виде насыщенного водяного пара, должно поступать в минуту на вход холодильника. Плотность водяного пара при 100 оС составляет 0,598х10 —3 г/мл, т.е. на вход холодильника для получения 14,97 г дистиллята должно поступать в минуту 25 литров водяного пара 60. Это достаточно большая скорость, при которой пар может подхватывать капли кипящей в кубе жидкости и заносить их в холодильник при первой перегонке. Поэтому в аппарате должен быть предусмотрен каплеотражатель.

Ниже будет приведена конструкция эффективного каплеотражателя с кулисой, в которой поток пара дважды меняет направление движения на 180 о.

Ознакомившись с протекающими в перегонном аппарате процессами испарения, кипения, вспенивания и каплеобразования, перейдём к другим – дистилляции и ректификации.