9
Темой данной статьи будет разобрана конструкция колпачкового уровня "моно-арома", запатентованная Доктор Губер на территории Российской Федирации, а так же правильная работа на них.
Прежде чем начать обсуждение, стоит отметить, что колпачковый моно-уровень вводился для увеличения крепости получаемого спирта после второй перегонки.
Во времена огромных дистилляционных и ректификационных колонн, достигающих высоты в несколько метров, они были прорывом в будущее. В то время все гнались за высотой колонны для увеличения качества получаемого спирта (увеличения его крепости) и скорости процесса с помощью увеличения разделительной способности аппарата.
Небольшая колонна, состоящая всего лишь из 2-х диоптров с колпачковым уровнем, могла заменить до 50см ректификационной колонны того времени, давая тот же самый результат.
Для многих данная фотография покажется странной, но это был первый вариант колпачкового уровня в последующем преобразившегося в моно-уровень.
Суть работы уровня заключалась в создании на нем барботажа за счет образования на верхней части слоя жидкости, через который постоянно подавались пары только что вскипевшего спирта-сырца из испарительного куба.
Это позволило «вытянуть» из спирта-сырца большее количество спирта, укрепляя его на таких уровнях. Связано с тем, что в испарительном кубе при кипении испаряется по большей части спирт, имеющий температуру кипения ниже воды. Благодаря чему пары, проходя через колпачковый уровень, взаимодействуют с тарелкой и жидкостью на ней, обмениваются энергией (теплом). Тем самым нагревают жидкость на тарелке, а сами охлаждаются. Все приводит к тому, что спирт, содержащийся в данном слое жидкости вскипает и поднимается с остальными парами. В случае же поднимающихся паров, проходящих через тарелку, наблюдается обратная ситуация. Пары охлаждаются, следовательно, частично конденсируются на этой тарелке. Конденсация происходит высококипящего компонента, которым является вода. Поэтому проходящие через тарелку пары обогащаются спиртом и теряют в своем составе воду!
На сегодняшний момент тарелки видоизменились и выглядят теперь таким образом.
Существенное изменение? На первый взгляд они изменились до неузнаваемости, но на самом деле изменилась конструкция, но не принцип работы! Он остался неизменным. Все те же пары поднимаются на уровень, производя барботаж жидкости. Все так же поднимаются легкокипящие пары спирта с тарелки и конденсируются тяжелокипящие пары воды.
Изменения коснулись производительности данных колпачковых уровней. Теперь они способны справляться с подаваемой мощностью нагрева до 9 кВт! Это стало возможно за счет увеличения площади контакта паров с жидкостью. Но так же эффективно работать и на малых мощностях.
На предыдущей версии на вход пара работали 3 колпачка, имеющие диаметр d =20мм, а высоту прорезей h = 5мм, что давало суммарную площадь прохождения паров: .
На актуальной версии 3 колпачка заменяет 1 насадка, которая имеет внутренний диаметр d=50мм, а высоту прорезей h = 10мм, что дает площадь прохождения паров.
В соотношении обновленные колпачковые «моно-уровни» к тем, которые существовали ранее, имели площадь в 1,67 раз больше. Это позволило увеличить мощность, на которой они способны работать.
Правильная работа на колпачковых «моно-уровнях»
Работа на колпачковых тарелках, выстроенных в колонну с помощью диоптров, является простой и интуитивной за счет визуализации процесса, благодаря стеклянным смотровым стеклам.
Как правило, все легко работает в режиме Pot still, когда все пары, проходящие через тарелку попадают в холодильник, где конденсируются и попадают с емкость для приема готового продукта.
Помимо режима Pot still, аппараты способны возвращать сконденсировавшиеся пары обратно в колонну в виде флегмы. Во время работы колонны с возвратом флегмы происходят массообменные процессы перехода из жидкого состояния в газообразное и наоборот компонентов смеси по всей высоте колонны. Соотношение легколетучего компонента (спирта) будет увеличиваться от нижней части к верхней части колонны. Благодаря этому, на каждом колпачковом уровне устанавливается парожидкостное равновесие. Именно его мы и добиваемся для ведения стабильного и качественного процесса превращения исходного сырья в готовый продукт.
Простыми словами можно сказать, что при стационарном процессе с возвратом флегмы мы могли бы собрать продукт после 1-ой тарелки и получить крепость 80% об. После 2-ой уже 86%, после 3-ей – 89% и после 4-ой – 91% об. Причем эти значения не менялись бы от начала процесса до его конца (до изменения возврата флегмы в колонну).
Разбор актуальных вопросов
Звучит все очень хорошо, но было ли у вас такое, что не получается совладать с этим самым возвратом флегмы в колонну? Было ли такое, что аппарат работает на допустимой мощности, но колонна захлебывается? Задумывались, что происходит на самой тарелки в этот момент?
До этого мы разбирали вариант, когда все пары поднимались только вверх по колонне, но не спускались. Как раз в этих случаях колонна работает на предельной мощности до 9 кВт. Но как только вы начинаете возвращать флегму в колонну, работать на 9 кВт не получается. Барботаж настолько сильный, что переходит на следующий колпачковый уровень и колонна полностью заполняется бурлящей жидкостью. При такой работе колонны получить хороший продукт не получится, т.к. в колонне будет все постоянно перемешиваться.
Почему так? При возврате флегмы, жидкость не может полностью испаряться за счет поднимающихся паров, поэтому ей необходимо куда-то деваться. Под силой тяжести она стекает на тарелку, накапливаясь до достижения уровня переливного колпачка. При этом флегма занимает собой часть площади, чем которую проходили поднимающиеся пары. Именно из-за этого мощность, подаваемую на разогрев приходится снижать.
Но что делать есть у меня захлеб идет только на верхнем уровне, а в остальных ничего не происходит?
Это тоже неправильная работа аппарата, и связана она с тем, что ваша мощность нагрева на начальном этапе была слишком высока для работы с возвратом флегмы. При стекании жидкости назад в колонну она просто не может попасть на предыдущий уровень, т.к. паров настолько много, что они поднимают жидкость с собой. Им на нижних тарелках ничего не мешает.
Решением данной проблемы станет простое отключение нагрева или снижения мощности нагрева до минимума до момента полного стекания жидкости с верхней тарелки. Как только флегма «размажется» по всей колонне, вы снова сможете включить ту же самую мощность и вести уже стационарный процесс.
Модели оборудования постоянно совершенствуются. Причем только в лучшую сторону, поэтому не стоит бояться изменений! На сегодняшний момент колпачковые моно-уровни становятся универсальными – они все теперь с центральным изливом.
Тарелки с «грибком» выполняют все те же функции, как и тарелки без «грибка» (с боковым изливом). Все так же пропускают через низ пары, через переливной колпачек жидкость вниз и так же образуют барботаж на уровне.
Единственное отличие – универсальность! Теперь вам не придется думать как расположить тарелки с боковым изливом, чтобы переливной колпачок не оказался над переливным колпачком нижней тарелки. Они все устанавливаются одинаково!
Приятного и полезного пользования оборудованием, аксессуарами и ингредиентами Доктор Губер!
