Температура закипания этилового спирта. Температура перегонки браги на самогон – учимся делить продукт на фракции

Чтобы понять ректификацию спирта рассмотрим основные свойства абсолютного 100%-ного этилового спирта:
- температура кипения = 78,3°C при 760 мм рт.ст.
- плотность жидкости = 790 кг/м3 при 20°С

Известно, что этиловый спирт прекрасно растворяется в воде, образуя бинарную водно-спиртовую смесь с любым количеством спирта. Здесь нужно обозначить разницу между массовой и объёмной концентрацией этанола в водно-спиртовом растворе. Массовая концентрация спирта - это масса спирта в массе раствора (обозначается как г/г или %масс.).

Чаще применяется понятие объёмной концентрации - это объем спирта в объеме смеси (обозначается как мл/мл или %об.). Величины объёмной и массовой концентраций из-за значительной разницы в плотности спирта (0,79 г/мл) и воды (1 г/мл) могут существенно различаться. В дальнейшем здесь будет использоваться только понятием объёмной концентрации.

Понятно, что температура кипения раствора двух жидкостей должна находиться между их индивидуальными температурами кипения - 100°C для воды и 78,3°C для этилового спирта (при 760 мм рт. ст.). Зависимость температуры кипения (парообразования) этого раствора, или, что то же самое, температуры насыщенного водно-спиртового пара от концентрации спирта в парах показана на рис. 1.

Особого внимания на этом графике заслуживает точка А с концентрацией 96,4% и с температурой кипения меньше температуры кипения 100%-ного этилового спирта.

Нагляднее всего процессы дистилляции и ректификации этанола объяснить по кривой равновесия фаз бинарной водно-спиртовой смеси (см. рис. 2).

Из диаграммы видно, что практически вся кривая равновесия находится выше диагонали Y=X, то есть при испарении водно-спиртового раствора концентрация спирта в парах получается большей, чем в исходной жидкости. Именно это и лежит в основе процессов дистилляции и ректификации этанола.

Большое значение имеет точка (А, X=Y=97,2% объёмных) пересечения кривой равновесия фаз с диагональю. Это особая «точка азеотропа» - нераздельно кипящая жидкая смесь двух чистых компонентов, которую путём перегонки или ректификации невозможно разделить на составляющие. Максимально приближенная к точке азеотропа водно-спиртовая смесь и называется спирт-ректификат.

Используя кривую равновесия и диагональ Y=X (см. рис. 2), можно увидеть, что при простой перегонке 10%-ной бражки сначала получается самогон с концентрацией примерно 53%об. Далее, после ступеньки 10-53, можно построить следующие - 53-82, 82-88, 88-92 и т.д. Вертикальная составляющая ступеньки показывает повышение процента этанола в паровой фазе вплоть до наступления равновесия фаз (точка А). Горизонтальная составляющая ступеньки показывает конденсацию этих паров (точка пересечения горизонтали с диагональю Y=X). По диаграмме видно, что для получения спирта-ректификата из бражки с начальной концентрацией 10% теоретически должно пройти более десятка таких последовательных перегонок. На практике их должно быть намного больше, так по мере уменьшения концентрации спирта в перегонном кубе соответственно уменьшается и концентрация дистиллята. Например, на первой ступеньке 53%об. соответствует только начальному моменту перегонки. По прошествии какого-то времени концентрация спирта в бражке уменьшается и мы имеем в ней уже меньше, чем 10% спирта, в результате чего к концу первой перегонки отобранный самогон имеет среднюю крепость не 53%об., а 35-40%об.

Стоит отметить, что температура кипения этанола зависит от атмосферного давления (см. рис. 3). Причём эта зависимость достаточно существенна для процесса ректификации, когда каждая десятая доля градуса имеет значение.

В очень-очень упрощенной постановке, описанные выше «ступеньки» отдельных перегонок, но осуществляемые не по отдельности, а собранные вместе в одном аппарате и составляют процесс ректификации спирта. Такая ректификационная установка имеет еще один дополнительный "плюс" - параллельно с задачей получения спирта-ректификата она решает еще и задачу очистки его от примесей, имеющих отличную от спирта температуру кипения (см. схему на форуме

Выходя за рамки нашей цели - получение спирта с помощью ректификационной колонны, можно выделить в чистом виде любое вещество (это будет не сложно, если вы знаете температуру его кипения). Например, перегоняя настой сосновых иголок, можно попробовать выделить составляющую, заведующую запахом хвои, или из настоя лепестков фиалки выделить вещество, отвечающее за этот цветочный запах. От самогонщика до парфюмера один шаг

Если вы всерьез настроены на получение в домашних условиях действительно качественного самогона, вред которого для здоровья будет сведен к минимуму, то нужно понимать всю сложность химических процессов, протекающих во время перегонки. Только задумайтесь - помимо этанола (этилового спирта), который и является основой чистой водки, из браги испаряется более 20-ти различных побочных продуктов, в числе которых и самые настоящие яды - легкие альдегиды (ацетон), метиловый спирт, эфиры. Но нам - самогонщикам, на руку играет то, что большая часть этих веществ начинает кипеть при различной температуре. Интересующий нас этиловый спирт кипит при температуре в диапазоне 76-78 C o , а все, что кипит при меньшей и большей температуре - «головы» и «хвосты», которые нужно отсекать, как бы страшно это ни звучало.

Не жадничаем - сливаем «головы» на технические нужды или в канализацию

Несмотря на бытующее мнение о том, что «первачок» - это «самое то», на самом деле «первак» или «головы» -- это яд в чистом виде. Температура самогоноварения имеет огромное значение - все, что кипит при температуре ниже +76 C o , это легкие альдегиды и прочие вредные примеси, и использовать эту жидкость можно разве что в технических целях. Зная общий объем браги, а также сахара, на котором она была приготовлена, можно приблизительно рассчитать процент содержания в ней легких фракций, и составляет он около 2-3% от общего объема браги при первом перегоне или 5-8% от общего «выгона». При каждой последующей перегонке процент этот снижается - при второй - 4-5%, при третьей - до 2% от общего объема «выгона». Поверьте моему личному опыту - сливайте эту гадость без жалости и сожаления!

Золотая середина

Как только «головы» стекли, можно начинать отбор «тела» - золотой серединки, которая будет использоваться для приготовления алкогольных напитков впоследствии. И тут необходимо сделать отсылку к теме очистки самогона - мы знаем (а мы это уже действительно знаем и проверили на практике), что самым эффективным способом очистки является повторная перегонка, о которой мы говорили отдельно. Так вот, при первом и втором перегоне (если второй - не конечный) «тело» самогона можно собирать вместе с хвостами, то есть, вместе с примесями, которые кипят при температуре выше 78 градусов. «Хвосты» собирают до +95 C o - это температура пара или браги.

Существует две конфигурации современных самогонных аппаратов, изготавливаемых в заводских условиях. Одна из них отличается тем, что термометр встраивается непосредственно в перегонный куб, а во втором случае в ректификационной колонне предусматривается отверстие под установку внешнего термометра. Для получения объективных показаний во втором случае в нишу под термометр нужно капнуть обычного растительного масла - так реакция термометра на изменение температуры пара будет лучше.

Финальная же перегонка требует отсечения и «голов», и «хвостов» - отбираем только золотую середину, которая капает при температуре между +76 и +78-80 C o , при этом оставшиеся «хвосты» можно использовать при следующем перегоне.

Оптимальная температура перегонки самогона

Запомни!

• До +76 C o - сливай в канализацию или на технические цели!
• От +76 до +80 C o - собирай и используй - это можно пить (очисть и разведи до нужной крепости)!
• От +80 до +95 C o - собирай для повторной перегонки!

• Первоначальный нагрев браги до момента конденсации первых легких «голов» осуществляйте быстро, а как только появляются первые капли, слегка убавляйте огонь или температуру, чтобы не «проскочить» отбор «голов» слишком быстро
• Золотую середину выгоняйте на медленном огне - чем медленнее, тем лучше. Так и выход полнее, и качество продукта выше
• Как только золотая середина отобрана, можно снова увеличивать температуру, чтобы не тянуть кота за …, в общем, чтобы сэкономить время
• Обязательно опустошайте сухопарник после выхода «голов»
• Обязательно при повторном перегоне разводите самогон до крепости около 20-30 градусов

Почему разделение самогона на фракции так важно?

Наверняка, многим из вас знакомо это неприятное чувство тяжести на следующий день после застолья, головная боль, тошнота, отсутствие ясности рассудка - все это результат интоксикации организма побочными примесями неправильно приготовленного и плохо очищенного алкоголя, в нашем случае - самогона. От него и опьянение «дурнее», и последствия хуже. Поэтому не нужно гнаться за объемом и опасаться сливать химически «грязные» спирты и эфиры, а также не стоит пренебрегать промежуточной очистки спирта «сырца» и готового продукта. Лучше сделать меньше, но качественней. К тому же, малым выход покажется только при первом подходе, так как часть продукта останется в «хвостах», но уже следующий выгон позволит получить полный объем продукта даже после щедрого отсечения голов и «хвостов», так как в брагу пойдут остатки с предыдущего перегона.

Но решил рассмотреть ее подробнее. Это связано как с тем, что ежедневно 2-3 человека приходит на сайт из поисковика именно по этому запросу, так и с некоторыми технологическими новациями, возникшими в последнее время.

Согласно Большому Энциклопедическому Словарю, «СИВУШНОЕ МАСЛО — ядовитая маслянистая жидкость с неприятным запахом; смесь одноатомных спиртов, альдегидов, кислот и др. Образуется как примесь при производстве этилового спирта методом брожения. Из сивушного масла получают амиловые и некоторые др. спирты.»

Так вот, основную часть сивушного масла составляет изоамиловый спирт . Именно ему люди обязаны самогонным букетом и головной болью на следующее утро. Выделенный в чистом виде (это можно сделать только путем технологических ухищрений на РК с высокой степенью разделения) изоамиловый спирт (другое название — изоамилол) имеет удушающий химический запах растворителя масляной краски. Собственно из изоамилола этот растворитель и делают. Если же эту блаженную жидкость размазать по водно-спиртовому раствору, мы получим неопознаваемый, но весьма противный букет той самой «сивухи», запах которой знаком многим поколениям. Нужно оговориться, что там не только изоамилол, но и другие «жирные» спирты. Просто амилового гораздо больше.

Нет никакого особого смысла «ковырятся» в этих других компонентах сивушного масла так как, во-первых, ведут они себя в основном схожим образом и честно отсиживаются в хвостовой фракции, а во-вторых, есть смысл двигаться от простого к сложному. Т.е. сначала нужно избавиться от самых крупных и противных, а уж потом думать, стоит ли дальше заморачиваться. И эта-то задача не то, чтобы была нерешаемой, но не такая уж простая.

Итак, изоамилол . Температура кипения у него 132,1ºС. Казалось бы чего морочиться, даже вода отойдет раньше. Ан нет, оказывается поведение изоамилола очень зависит от количества этанола в растворе. При низкой спиртуозности раствора, он ведет себя как головная фракция, дистиллируясь в начале погона. Как показали замеры, при обычной дистилляции низкоспиртуозного раствора, изоамилол в значительных концентрациях присутствует только в первой трети продукта возгонки. Оставшаяся часть (2/3 от общего количества продукта) содержит лишь незначительные следы. Скорость возгонки при этом не играет особой роли, скорее важна именно спиртуозность, чем она меньше — тем быстрее и легче изоамилол покидает раствор. При дистиллировании высокоспиртуозных растворов, до крепости 40º он упорно сидит в кубе, начиная отбираться при переходе через 40º и менее. Такое его поведение связано с тем, что изоамиловый спирт практически нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в этаноле.

Ихсодя из этого интересного механизма возгонки изоамилола, родилась своя технология дробного перегона на обычных дистилляторах. При перегоне браги первая треть погона отбирается в отдельную партию. Вторые две трети перегоняются повторно для достижения нужной крепости с небольшим отбором головы. Хвосты — по вкусу. Затем первая партия вновь разбавляется и снова дробится, но теперь уже пополам. Первая половина или выливается или передается на колонну для ректификации. Вторая половина перегоняется повторно для достижения нужной крепости. Вновь немного головы и хвостов по вкусу. Затем можно смешать с питьевой частью, полученной из вторых двух третей самого первого погона. Отходов будет больше по сравнению с традиционной методикой, но и качество выше.

Вот как выглядит изоамилол, выделенный на РК:

Теперь, отдельно пару слов о пропаноле-2 или изопропиловом спирте. Почему-то переодически проскакивают «легко истерические» заявления типа «да что там изоамил, вот пропанол-2 это да. Как важно было бы от него…». Честно говоря не совсем понимаю эти заявления. Изопропиловый спирт конечно отличается по органолептике от этанола, но отличия эти в более резком запахе и вкусе. Относится он к веществам третьей группы опасности, т.е. умеренно опасен. Даже употребление его в химически чистом виде не способно убить человека просто потому, что он вызывает опьянение в 10 раз более сильное, чем этанол (продуктом его окисления печенью является ацетон) да еще и более стойкое. Человек теряет сознание задолго до того как сможет без посторонней помощи употребить сколь-нибудь значимое его количество. На сегодняшний день не зафиксировано ни одного случая смертельного отравления пропанолом.

Так вот, в плане ответа на вопрос о температуре кипения сивухи, правильно будет сказать:

Вопрос о температуре кипения сивушного масла не имеет практического смысла так как состав его сложен, вещества в него входящие имеют очень разные свойства и механизмы поведения. Для уменьшения их количества в конечном продукте нужно применять правильные технологические схемы дистилляции. Для их полного удаления необходимо использовать еще и правильное ректификационное оборудование.

Не говорю: не следует пить, такого не надо; но говорю: не упивайся до пьяна пьяным

Сильвестр

П осле того, как и затор превратился в брагу, наступает этап отделения спирта от остальных веществ, входящих в состав затора. Отделения спирта из браги носит название отгонки спирта, его можно произвести двумя способами; процессом дистилляции или процессом ректификации.

Процесс дистиляции

Процесс отгонки спирта методом дистилляции основан на том, что температура кипения спирта отличается от температуры кипения воды и сивушных масел. Чистый спирт кипит при температуре 78,3°С, при таком же давлении вода кипит при 100°С. Если имеется смесь спирта и воды, кипящих в чистом виде при разных температурах, то температура кипения этой смеси будет где-то между температурами кипения воды и спирта. И чем больше спирта в смеси, тем ниже точка кипения смеси. При кипении смеси спирт будет испаряться гораздо быстрее, чем вода. Чем больше улетучивается из смеси спирта, тем меньше его остается в воде и тем выше поднимается точка кипения смеси.

Для получения качественного самогона нагревание следует проводить поэтапно. Во избежании ошибок следует обратить внимание на ключевые моменты процесса перегонки. (рис.1) Первая критическая точка 1 соответствует температуре кипения легких примесей, содержащихся в браге (t=65-68°C); вторая критическая точка 2 соответствует температуре кипения этилового спирта (t=78°C), а при температуре выше 85°С (точка 3) начинается интенсивное выделение тяжелых фракций - сивушных масел. Режим нагрева браги до критической точки 1 ни чем не лимитирован. При достижении температуры 65-68°С начинается интенсивное выделение легких примесей. Поэтому самогон, в простонародье называемый "первач", полученный в режиме нагрева браги от 65°С до 78°С, является наиболее ядовитым и непригодным даже для наружного употребления.

Начало процесса интенсивного испарения, что соответствует точке 1, легко определяется при наличии в камере испарителя термометра. При его отсутствии температура, соответствующая критической точке 1, без труда определяется визуально: появляется легкий спиртовый запах, не стенках холодильника начинается конденсирование влаги, выделяются первые капли на выходной горловине холодильника и стенках приемной колбы. Момент перехода процесса от точки 1 до точки 2 является наиболее ответственным, так как требует резкого уменьшения скорости нагрева в относительно малом температурном диапазоне - в противном случае может произойти выброс браги или, что ещё хуже . Критическая точка 2 соответствует началу основного процесса перегонки самогона.

Следует учитывать, что во время перегонки концентрация спирта в смеси будет постоянно снижаться. Это вызовет непроизвольное повышение температуры кипения браги, тем самым ухудшаются условия перегонки. Идеальным условием для получения качественного самогона является соблюдение температурного режима в пределах 78-83°С на протяжении основного времени перегонки. Критическая точка 3 соответствует минимальному содержанию этилового спирта в браге. Чтобы извлечь остатки, требуется повысить температуру браги, что в свою очередь вызовет интенсивное выделение тяжелых фракций - сивушных масел, значительно ухудшающих качество самогона. Температура начала интенсивного выделения сивушных масел соответствует точке 3 и составляет 85°С.

Прекратить перегонку следует при температуре браги выше 85°С (критическая точка 3). Если встроенный в испаритель термометр отсутствует, то необходимость прекращения перегонки определяется с помощью бумажки, смоченной в полученном в данный момент самогоне. Если намоченная бумажка вспыхивает синим огнем, то перегонку можно продолжить. Прекращение загорания говорит о том, что концентрация этилового спирта мало, а преобладают сивушные масла. В этом случае перегонку следует прекратить или полученный далее продукт собирать в отдельную емкость для переработки со следующей партией браги.

Прекращать перегонку бражки следует и тогда, когда в отгоне пропадает или едва ощущается на вкус горечь. При наличии спиртометра перегонку контролируют по крепости отгона, когда в пробе крепость отгона становится меньше 30 градусов, перегонку заканчивают. Если в готовую брагу добавить соли, то перегонка происходит быстрее, а отгон будет крепче.

Наличие сивушных масел в самогоне или водке можно определить следующим образом. К пробе из проверяемой жидкости приливают равное количество серной кислоты (можно использовать электролит для автомобильных аккумуляторов). Если смесь почернеет, значит в самогоне или водке есть сивушные масла.

Процесс ректификации

Процесс ректификации требует более сложного, а значит и более дорогого оборудования, которое носит название ректификационной колонны. В результате сложных физических процессов происходящих в ректификационной колонне на выходе её получается практически чистый этиловый спирт крепостью не менее 93 градусов, практически лишённый вредных примесей. Причём, вне зависимости от того какое сырьё было использовано для приготовления браги. Другими словами, при изготовлении браги из сахара, винограда или крахмала и последующей перегонки её в ректификационной колонне получается химическое соединение C2H5OH, т. е. чистый спирт.

Это достоинство ректификационной колонны на практике оборачивается в её недостаток, по той причине, что при её использовании нельзя получить натуральные напитки, такие как коньяк, кальвадос, самогон и массу других, при приготовлении которых применяется метод дистилляции.

Приборы для измерения параметров сусла и растворов.

Температуру измеряют при помощи жидкостных термометров со шкалой до 150°С. Для измерения относительного веса сусла требуется ареометр с пределами 1,000-1,080, а для спиртовых растворов - набор ареометров с пределами 0,820-0,880; 0,880-0,940; 0,940-1,000. Кислотность сусла и браги может быть определена на вкус. Вкус сусла и бражки должен быть слабокислый, сильная кислотность нежелательна.

Аппараты для отгонки браги.

Для отгонки спирта существует множество конструкций перегонных аппаратов, остановимся лишь на одной самой распространенной конструкции, представленной на верхнем рисунке. Перегонный куб со змеевиком, он состоит из бака закрываемого крышкой, в которую вмонтирован термометр и трубопровод, который соединен со змеевиком, размещенным в емкости и охлаждаемой проточной водой. Бак заполняют брагой на 2/3 объема и доводят ее до кипения. При нагреве бака до 75°С скорость нагрева уменьшают и добиваются устойчивого кипения. Производительность такой конструкции 1,0 - 1,5 л самогона в час. Крепость самогона после однократной перегонки 35-45°.

Крепость и качество самогона можно увеличить установив между перегонного куба и змеевиком устройство, которое называется сухопарник или дефлегматор . Он представляет из себя ёмкость, имеющую два патрубка входа и выхода. Пар попадая в сухопарник охлаждается и тяжёлые фракции браги остаются в нём, а более лёгкие, содержащие спирт проходят дальше в змеевик. Охлаждение сухопарника осуществляется окружающим воздухом. Для принудительного охлаждения можно использовать вентилятор.