Царга пастеризації для відбору `голов` при ректифікації

Навіть такий потужний інструмент як колона ректифікації не дозволяє виділити окрему домішку і вивести її з колони незалежно від інших. На практиці потрібно групувати речовини, але межі між цими групами розмиті. Вирішити проблему видалення останніх крапель головних домішок допомагає спеціальний вузол ректифікаційної колони - царга пастеризації (ЦП).

теорія. Відбираючи головну фракцію, ми даємо колоні попрацювати на себе і скупчується головні домішки вгорі колони, потім починаємо їх відбір протягом деякого часу з швидкістю не більшою, ніж швидкість виведення цих домішок з куба в колону. Чим вище концентрація цих речовин в кубі, тим більше їх за одиницю часу потрапляє в колону. Це і визначає, що концентрація домішок в головній фракції максимальна в першу годину відбору, в другу годину вона падає приблизно вдвічі, в третій - ще вдвічі.

Якщо спочатку якоїсь речовини містилося приблизно 2000 мг / л, то через 10 годин відбору «голів» його стане приблизно 2 мг / літр. Якщо домішки було в 2 рази менше, то шукані 2 мг / л отримаємо через 9 годин, а якщо в 2 рази більше - то через 11 годин. Час відбору «голів» мало залежить від вихідної їх концентрації.

Для якісного виведення головної фракції потрібно чимало часу. Але і після відбору «голови» в колоні залишається чимало домішок, розмазаних по всій висоті. Тому ми відбираємо підголовники, промиваючи насадку від їх залишків.

Після цього начебто можна зітхнути спокійно і почати відбирати «тіло». Але якщо прагнути до отримання дійсно чистого спирту, доведеться звернути увагу, що в кубі є багато різних речовин, які при тривалому кип`ятінні утворюють нові головні домішки. Крім того, в дефлегматоре на кордоні спиртових парів і повітря відбувається окислення і утворюються нові альдегіди. Ну а якщо ще й терпіння не вистачило на 7-8 годинний відбір головної фракції, то їх залишки продовжать надходити в колону під час відбору «тіла».

Всі ці чинники складаються разом і дають відчутний негативний результат. Для боротьби з останніми краплями головних домішок успішно застосовуються царги пастеризації.

Поняття царги пастеризації

Царга пастеризації - це наповнена насадкою царга висотою 20-30 см з вузлом відбору по рідини внизу. Встановлюється між колоною і дефлегматором. При відборі «голів» максимальна концентрація головних і верхніх проміжних домішок утворюється саме в ЦП.

«Голови» відсікають за допомогою вузла відбору дефлегматора, а по закінченню відбір не перекривають повністю, а продовжують, але зі швидкістю в 2-3 рази менше. При цьому збір «тіла» здійснюється з вузла відбору, розташованого внизу царги.

При виборі висоти царги пастеризації не варто забувати про необхідність забезпечити 35-40 ступенів поділу і в основний царге. Їх довжини не сумуються. Для отримання спирту, як з царгой пастеризації, так і без неї, основна колона повинна мати висоту від 1 до 1,5 метрів. ЦП не бере участі в поділі суміші в колоні на фракції, у неї своя спеціалізована функція - звільнення стікає з дефлегматора в зону відбору флегми від залишків головної фракції з легколетучим домішками.

Вузол відбору «тіла» ділить колону на дві частини, кожна зі своїм флегмовое числом.

У царге пастеризації флегмовое число дуже велике, тому що в вузлі відбору «голів» швидкість становить лише 15-20 мл / год. При цьому в дефлегматор на 2 "колоні надходить близько 10 літрів спирту на годину. Значить, флегмовое число буде близько 500-600! В основній колоні флегмовое число становить звичайні для ректифікації 4 на старті відбору «тіла» і регулюється в процесі роботи за звичайною схемою.

Така різниця в флегмовое число призводить до того, що царга пастеризації як насос викачує з основної колони головні і блокує верхні проміжні домішки, не даючи їм спускатися до рівня вузла відбору ЦП.

Особливості експлуатації ЦП

Царга пастеризації вельми проста, але для успішної роботи вимагає дотримання певних умов. Перш за все, це звичайні для ректифікації стабільність в подачі потужності нагріву в куб і охолодження в дефлегматоре.

Друга умова - неприпустимість переохолодження флегми. Зрозуміло, що переохолоджена флегма може запросто витіснити зону концентрації домішок нижче вузла відбору «тіла» і царга пастеризації стане не більше ніж модною прикрасою колони.

Висота ЦП повинна бути достатньою для розміщення в ній насадки, що забезпечує з десяток ступенів поділу (теоретичних тарілок). Для СПН рекомендовано 20-30 см. Це необхідно для створення зони концентрації домішок. Недостатня висота царги пастеризації призведе до зміщення домішок в зону відбору «тіла».

При відборі спирту не потрібно прагнути до максимальної фортеці. Зона максимальної концентрації верхніх проміжних домішок всього-то на пару ступенів зміцнення нижче точки азеотропа. Тому наближення фортеці відбору спирту до азеотропа зміщує домішки в зону концентрації все нижче по колоні і підвищує ризик потрапляння всього букета небезпечних речовин в готовий напій.

Мета застосування царги пастеризації - отримання більш чистого, а не міцного продукту, так як все одно спирт потрібно буде розбавляти до питної фортеці.

Щоб ЦП працювала правильно, процес ректифікації потрібно вести без зупинок. Технологія «старт-стоп» тут протипоказана. Якщо зупинити відбір, спиртовий буфер в колоні почне рости, збільшиться і та його частина, що розташована в царге пастеризації і має міцність азеотропа. Зона концентрації домішок витіснити з ЦП в основну царгу. При поновленні відбору домішки почнуть рухатися вгору і потраплять в спирт.

Занадто низька швидкість відбору - ще один ворог застосування царги пастеризації. Якщо при звичайній ректифікації зменшення швидкості відбору підвищує флегмовое число і покращує якість очищення продукту, то в колоні з ЦП все не так. Зайве велике флегмовое число сприяє розширенню зони, займаної азеотропа, і зрушує зону накопичення проміжних домішок нижче по колоні з ЦП в основну царгу - в зону відбору. Робота з запасом тут недоречна.

При отриманні ароматних дистилятів царга пастеризації може привести до неприємних наслідків. Ефіри, що потрапили в ЦП разом з іншими легколетучим домішками, будуть виведені через верхній вузол відбору.

підсумок

Царги пастеризації давно і міцно увійшли до складу інструментів ректіфікаторов. При дотриманні нехитрих принципів, ЦП дають відчутний результат в підвищенні якості спирту, але немає можливості контролювати процес в режимі реального часу.

Якщо з головними фракціями все просто - їх висновок з колони забезпечується просто наявністю ЦП, то з верхніми проміжними фракціями складніше. Залежно від технологічних режимів зона максимальної концентрації може мігрувати вниз-вгору по колоні або потрапити в зону відбору.

Тому купувати царгу пастеризації раціонально у виробника, що викликає довіру, а далі використовувати ЦП відповідно до інструкцій, відпрацьованими виробником в ході випробувань перед серійним випуском. Інакше можна отримати іграшку, яка успішно імітує бурхливу діяльність, але не приносить очікуваної користі.