CM, LM, VM - Trzy Gracje a każda piękna :)

Witam
Popełniłem pewien opis systemów psotyfikacji
w celu zrozumienia przez Psotników zasad tego procederu
jak i zrozumienia skrótów LM CM i VM przypisanych do konkretnych układów.
Wielu pewnie tylko się uśmiechnie na "oczywiste oczywistości"
ale pewnie dla paru osób opisy okażą się przydatne.

Pozdrawiam serdecznie
Calyx


Trzy Gracje a każda piękna
________________________________________________________________________________

Istnieje wiele różnych sposobów uzyskania wody ognistej
o konkretnej zawartości etanolu w cieczy.
Aby jednak móc cieszyć się wyprodukowaniem wysokiego (95-96) procentu,
musimy zastosować metodę rektyfikacji. Jest to możliwe w warunkach domowych
przy użyciu "amatorskiej" kolumny rektyfikacyjnej. Na forum pojawia się wiele pytań:
Jak taką kolumnę zbudować? Jaki system wybrać? itd. itp.
Spróbuję pomóc w dokonaniu tych wyborów, prezentując w miarę możliwości
zasadę działania jak i schematy poszczególnych kolumn.

Amatorska kolumna rektyfikacyjna, to rura z miedzi lub stali KO
o średnicy od 40 do 70mm i o długości od 120 do 150cm.
Powinna posiadać wypełnienie.
Może to być szkło, wióry KO, wypełnienie ceramiczne,
dedykowane do procesu pierścienie, sprężynki, siatki itp.
Na forum istnieją wątki dotyczące stosowanych powszechnie wypełnień.
Dobrze jeśli od dołu kolumny zastosowany jest wkład z miedzi, siatki,
pociętej rurki lub zwiniętego drutu.
Ten wkład powoduje, że destylaty nie będą posiadały zapachu "zgniłego jaja".
Będzie to taki "katalizator desmrodyzacyjny".

Istnieją trzy podstawowe systemy uzyskania wysokoprocentowego etanolu.
Każdy z nich gwarantuje pełny sukces
Te trzy systemy posiadają cechy wspólne, ale też każdy z nich różni się od siebie.
Skraplacz - deflegmator chłodzony wodą i usytuowany na szczycie,
to Wspólna cecha każdej kolumny.
Ma za zadanie spowodowanie zjawiska ponownego napływu (refluksu)
i skierowanie wstępnie skroplonego destylatu od góry na wypełnienie.
Te wstępne skropliny równomiernie nawilżające wypełnienie kolumny to flegma,
która spływając w dół podlega kolejnemu ogrzaniu i odparowaniu.
Przy ustabilizowaniu procesu i uzyskaniu równowagi pomiędzy parą i cieczą,
do odbioru przedostają się te najbardziej wartościowe
i najczystsze skropliny dające pożądane 95-96%
Obsługa wszystkich systemów jest bardzo podobna,
różnią się one jednak budową i metodą działania.

________________________________________________________________________________

Pierwszy i chyba najbardziej popularny na forum to system CM (Cooling Management).
Można by tę nazwę przetłumaczyć Regulacja chłodzeniem (RCH ).
Często w opisach używany jest skrót ZP (zimne palce).
Ten rodzaj kolumny rektyfikacyjnej jest chyba najłatwiejszy do zbudowania.
Rolę wstępnego skraplacza-deflegmatora pełni w tym systemie kilka wspawanych
w kolumnę rurek lub krótka spirala. (rys. )
Regulację takiej kolumny przeprowadza się dobierając moc grzania
oraz regulując przepływem wody przez deflegmator.
Mankamentem jest niemożliwość użycia zamkniętego obiegu chłodzenia,
gdyż nagrzewające się z czasem chłodziwo (woda )
ma wpływ na destabilizację układu.
Przy wyborze tego systemu trzeba mieć stały dostęp do bieżącej wody
a ważne jeszcze jest aby przepływy miały stałą wartość ciśnienia.
Istnieje możliwość używania takiego układu do destylacji prostej
i uzyskiwania owocowo-smakowych trunków

Instrukcja obsługi:

- Wlać nastaw (zacier) do bojlera.
- Należy dokładnie dokręcić wszystko, podłączyć termometr i rurki z wodą.
- Napełnić układ wodą, nie uruchamiać przepływu, włączyć grzanie na max.
- Sprawdzać temperaturę na szczycie kolumny. Temperatura w bojlerze jest mniej ważna.
Można sprawdzać ręką czy kolumna nagrzewa się od dołu. Uwaga, można się nie oparzyć.
- Gdy temperatura na szczycie kolumny zacznie gwałtownie rosnąć, odebrać 50ml i wylać.
- Odkręcić mocno przepływ wody, która zacznie płynąć przez deflegmator
i przykręcić grzanie do połowy. Jeśli zaistnieje taka potrzeba to do minimum.
Teraz nastąpi całkowity powrót skroplin do kolumny i zwilżanie wypełnienia.
Temperatura na szczycie kolumny wyniesie ok. 75-77*C.
Taki stan trzeba utrzymywać przez ok 0,5h
- Po tym czasie należy powoli przykręcać przepływ wody przez deflegmator
aż do ustabilizowania się temperatury na szczycie kolumny w okolicach 78*C.
Wszystko co będzie kapało wcześniej jest przedgonem i śmierdzi jak rozpuszczalnik.
Nadaje się na rozpałkę do grilla.
- Po ustabilizowaniu się temperatury na ok. 78*C powinna ona być stała
do końca procesu. Gdy kolumna jest stabilna można odbierać spirytus.
Tempo odbioru jest zależne od posiadanej kolumny ale w większości przypadków
wynosi kilka kropli na sekundę.
- Przy skoku temperatury na szczycie kolumny o 0,2*C odbiór należy zakończyć.

_________________________________________________________________________________

Drugi z systemów przeprowadzenia rektyfikacji, to również popularny
i polecany na forum system LM (Liquid Management). Opisywany jest on również
jako system NS (głowica Nixona Stone'a) lub jako Aabratek
Aabratek (nick) jest pomysłodawcą i twórcą poziomej głowicy NS.
Zaś kol. Akas (nick) jest autorem szczegółowego opracowania
kolumny działającej w tym systemie:
http://akas.tuba.com.pl/opis/opis%20kol ... 4-2009.pdf
System Liquid Management można przetłumaczyć
np jako Regulacja Odbiorem Cieczy (ROC )
Ten rodzaj kolumny rektyfikacyjnej jest również dość prosty do skonstruowania.
Wstępny skraplacz-deflegmator musi być sporych rozmiarów
i wypełnić całą komorę, w której ten proces następuje.
Warunek jaki musi być spełniony, to możliwość całkowitego skroplenia par
i niedopuszczenie do wydostania się ich poza układ.
Regulacja refluksu jest sterowana przepływem chłodziwa przez skraplacz
i precyzyjnym, najlepiej igłowym zaworem odbioru destylatu.
W tym systemie zawór kontroluje ilość ponownego napływu
a utrzymywany przez jego regulację stosunek odbioru do powrotu powinien być 1:4.
Taki układ może być zasilany chłodziwem w obiegu zamkniętym.
Wadą jest wypływający ciepły destylat, jednak dość łatwo można pozbyć
się tej małej dolegliwości, stosując dodatkową, prostą chłodnicę.
W tym aparacie jaki i w poprzednim istniej możliwość używania go
do destylacji prostej i uzyskiwania owocowo-smakowych trunków
Istnieje możliwość wyposażenia systemu w układ sterujący.

Instrukcja obsługi:

- Wlać nastaw (zacier) do bojlera.
- Należy dokładnie dokręcić wszystko, podłączyć termometr i rurki z wodą.
- Napełnić układ wodą, nie uruchamiać przepływu,
odkręcić całkiem zawór odbioru, włączyć grzanie na max.
- Sprawdzać temperaturę na szczycie kolumny. Temperatura w bojlerze jest mniej ważna.
Można sprawdzać ręką czy kolumna nagrzewa się od dołu. Uwaga, można się nie oparzyć.
- Gdy temperatura na szczycie kolumny zacznie gwałtownie rosnąć, odebrać 50ml i wylać.
- Zamknąć całkiem zawór odbioru, ustawić stały przepływ wody
i przykręcić grzanie do połowy. Jeśli zaistnieje taka potrzeba to do minimum.
Teraz nastąpi całkowity powrót skroplin do kolumny i zwilżanie wypełnienia.
Temperatura na szczycie kolumny wyniesie ok. 75-77*C.
Taki stan trzeba utrzymywać przez ok 0,5h
- Po tym czasie powoli odkręcać zawór odbioru i odbierać przedgon
- Po ustabilizowaniu się temperatury na szczycie kolumny w okolicach 78*C
zwiększyć grzanie do możliwego maximum i ustawić zawór tak
aby odbierać destylat w tempie kilku kropli na sekundę (stosunek 4 : 1)
- Proces powinien być stabilny do końca, choć tempo odbioru będzie malało z czasem
Związane to jest z ubywaniem alkoholu w bojlerze.
- Przy skoku temperatury na szczycie kolumny o 0,2*C odbiór należy zakończyć.

_________________________________________________________________________________

Trzeci z systemów to VM (Vapour management). Można to przetłumaczyć
jako Regulacja Przepływem Pary (RPP ) Jest to jeszcze mało popularny system
choć coraz częściej znajduje swoich zwolenników.
Jego działanie oparte jest na "pobraniu" nasyconych % par znad wypełnienia
i skierowanie ich przepływu przez zawór do prostej chłodnicy Liebiga.
Ilość tych par jest regulowana zwykłym zaworem kulowym umieszczonym
przed chłodnicą, na wysokości pobierania par.
Ponowny napływ jest uzyskany poprzez umieszczenie
dużego skraplacza-deflegmatora ponad ujściem par, z którego skropliny
są kierowane na środek wypełnienia. Z tego systemu uzyskuje się bardzo czysty
alkohol pozbawiony wszelkich nalotów smakowych, dlatego też nie jest to
polecany układ do produkcji trunków smakowych i owocowych.
Zaletą jest bardzo prosta obsługa jak i bezproblemowa, stabilna do końca praca.
Pewną wadą jest również niemożliwość "łatwego oddzielenia" pierwszych ml
dlatego też wybierając ten system, warto jest zbudować hybrydę,
czyli połączenie systemu LM i VM.
Zastosowanie układów sterujących, robi z tego systemu
precyzyjny układ "bezobsługowy"

Instrukcja obsługi:

- Wlać nastaw (zacier) do bojlera.
- Należy dokładnie dokręcić wszystko, podłączyć termometr i rurki z wodą.
- Napełnić układ wodą, nie uruchamiać przepływu,
zakręcić całkiem zawór odbioru par, włączyć grzanie na max.
- Sprawdzać temperaturę na szczycie kolumny.
- Gdy temperatura na szczycie kolumny zacznie gwałtownie rosnąć
przy zamkniętym całkiem zawór odbioru par, ustawić stały przepływ wody
i przykręcić grzanie do połowy. Jeśli zaistnieje taka potrzeba to do minimum.
Teraz nastąpi całkowity powrót skroplin do kolumny i zwilżanie wypełnienia.
Temperatura na szczycie kolumny wyniesie ok. 75-77*C.
Taki stan trzeba utrzymywać przez ok 0,5h
- Po tym czasie powoli odkręcać zawór odbioru par i odbierać przedgon
- Po ustabilizowaniu się temperatury na szczycie kolumny w okolicach 78*C
zwiększyć grzanie do możliwego maximum i ustawić zawór tak
aby odbierać destylat w tempie kilku kropli na sekundę.
- Proces powinien być stabilny do końca, choć tempo odbioru będzie malało z czasem
Związane to jest z ubywaniem alkoholu w bojlerze.
- Przy skoku temperatury na szczycie kolumny o 0,2*C odbiór należy zakończyć.

_________________________________________________________________________________

Wspomniane przy opisanych systemach sterowanie E-ARC jest przedmiotem dyskusji
w osobnym wątku.

Fajne kompendium, gratuluję.
Jeden tylko drobny niuans -



Kolega Aabratek jest pomysłodawcą poziomej głowicy NS natomiast autorem opracowania umieszczonego pod podanym przez Ciebie linkiem jest kolega Akas

pozdrawiam

Dziękuję za zwrócenie uwagi.
Oczywiście w treści dodałem info kto jest autorem
tego super opracowania.

Pozdrawiam Calyx

Korzystając z okazji postanowiłem zaprezentować odmianę systemu regulacji procesu (rozrządu) za pomocą dzielenia strumienia pary płynącej do skraplacza znanego pod skrótem VM. Chodzi mi o prezentowany w poście post19797.html#p19797 rozrząd VM(CM).

Ogólnie zasadą działania klasycznego rozrządu VM jest różnica gęstości par alkoholu i powietrza. Ciężka para zamiast pchać się w górę do skraplacza woli odejść na bok i spłynąć do chłodnicy w której skropli się. Na drodze napotyka przeszkodę w postaci redukcji światła rury przez przymykany zawór. Ten wzrost oporów przepływu powoduje "spiętrzenie oparów" które stykając się z zimną wężownicą skraplacza zasilają wypełnienie umożliwiając tym samym proces rektyfikacji. Takie rozwiązanie jest w praktyce łatwe do realizacji w urządzeniach metalowych, natomiast napotkało poważne trudności techniczne, kiedy w budowie postanowiłem użyć szkła.
Problemem okazał się brak dostępnych zaworów o średnicy na tyle solidnej, żeby urządzenie działało poprawnie. Tutaj narodziła się koncepcja nieco innego rozwiązania.


Poniżej skraplacza umieszczona została z boku "kieszeń" o średnicy równej średnicy kolumny, zatem o niczym nieograniczonym dostępie par. W klasycznym VM przed kolanem byłby zamontowany zawór dławiący - tutaj ilość pobieranych z kolumny par reguluje mały skraplacz wewnątrz owej kieszeni. Stąd indeks CM przy nazwie - rozrządzamy ilością pary (VM) za pomocą regulacji siły chłodzenia (CM) zabierającego część par mających iść do głównego skraplacza.

Jak to działa?
Po uruchomieniu grzania kolumna wypełnia się parami alkoholu, które na początku wypierają powietrze z kolumny (wypełniając również "kieszeń") zaś po dotarciu do zimnych zwojów głównego skraplacza zamieniają się z powrotem w ciecz, która zwilżając wypełnienie, powoduje powstanie procesu rektyfikacji - wymiany na styku para - ciecz bez udziału procesu wrzenia. W fazie początkowej do skraplacza dociera oczywiście mieszanina parowo - powietrzna, z której wykraplają się lotne składniki zawartości kotła, zaś powietrze uchodzi otworem na szczycie skraplacza. Tutaj jest do zaobserwowania też pewne charakterystyczne zjawisko, polegające na tym, że przy starcie z otworu odpowietrzającego trochę smrodów acetonowych uchodzi. Powodem jest mocne rozcieńczenie par alkoholowych powietrzem nie pozwalające wykroplić się aromatom. Wraz ze wzrostem stężenia składników odparowujących z kotła skraplanie ich staje się całkowite i emisja aromatów ustaje. Po kilkunastu minutach w całym układzie nie ma powietrza, gdyż zastąpiły go pary alkoholu. Dobrze widać to w szklanym skraplaczu gdzie pary swa górną powierzchnią na styku z powietrzem "falują" niczym morze, ale nie mieszają się posiadając o wiele większą gęstość.
Jeżeli teraz puścimy wodę przez skraplacz znajdujący się w "kieszeni" spowoduje to skroplenie par wywołujące podciśnienie zasysające pary wędrujące w górę do skraplacza. Zjawisko to można zaobserwować w syfonie, gdzie po włączeniu chłodniczki ciecz wypełniająca kolanko (zawsze troszkę się jej skropli na ściankach) potrafi się lekko cofnąć.
Teraz w układzie pracują dwa punkty skraplania. Monopol głównego skraplacza został przełamany, zaś pomimo tego, że chłodniczka w "kieszeni" jest mniejsza, to jest na uprzywilejowanej pozycji: ciężkie pary chętniej wchodzą w kieszeń niż idą (dzięki temu że są tłoczone przez pracujący kocioł) w górę, dodatkowo efekt zasysania który wytwarza chłodniczka skraplając opary robi swoje.
Regulując moc chłodzenia "kieszeni" regulujemy ilość pobieranych par jak to ma miejsce przy użyciu zaworu w klasycznym VM.

Teraz jak to ustawić?
Ilość skroplonych par zależy od ilości odebranego ciepła przez wodę chłodniczą, a to z kolei (przy dobrym dobraniu gabarytów skraplacza głównego) równoważne jest ilości wody przetłaczanej przez zwoje. Wprowadzanie drugiego skraplacza - kieszeniowego, powoduje zmniejszenie ilości dostarczanych par do głównego, zatem proporcjonalnie zmniejsza zapotrzebowanie na chłód na górze. Jako że oba skraplacze pracują w jednym, szczelnym układzie, to ilości ciepła odbierane parom się sumują. Zatem jest to równoznaczne z tym, że mogą się też sumować przepływy wody. Dlatego skraplacz "kieszeni" włączony jest do obiegu wody równolegle - bocznikuje strumień wody płynący przez skraplacz główny. Odkręcenie zaworku na zasilaniu "kieszeni" powoduje zatem zmniejszenie odbioru ciepła przez skraplacz główny, ale z kolei główny dostaje mniej par, bo są one pobierane do bocznego, zatem układ pracuje bez żadnych zmian pod względem bilansu cieplnego. I tu tkwi tajemnica łatwości regulacji.

Jak operować tym cudem?
Skorzystam z instrukcji Calyx'a.
- Wlać surowy destylat do bojlera.
- Należy dokładnie złożyć wszystko, podłączyć termometr i rurki z wodą.
- Napełnić układ wodą, nie uruchamiać przepływu,
- Zakręcić całkiem zawór dopływu wody do chłodniczki bocznej, włączyć grzanie.
- Obserwować temperaturę na długości kolumny.
- Gdy temperatura na długości kolumny zacznie gwałtownie rosnąć i zbliżać się do skraplacza górnego otworzyć zawór wody z wyczuciem.
- Obserwować wysokość do jakiej dochodzą w skraplaczu pary starając się aby skraplacz jak najwyżej był gorący, ale opary nie wypływały na zewnątrz. Widać to wyraźnie na ściankach, również czuć granicę temperatury palcami.
- Po kilku minutach następuje stabilizacja i można układ zostawić w spokoju na 15-20 minut. Układ będzie coraz stabilniej pracował, zaś poziom napełnienia skraplacza górnego oparami ustali się.
- Ewentualnie korygujemy po tym czasie przepływ wody tak, aby 95% skraplacza było gorące (pracowało).
- Po kilkudziesięciu minutach powoli odkręcać zawór chłodniczki bocznej i odbierać podpałkę obserwując termometr. Temperatura będzie rosła o ok. 0,5 - 1*C.
- Po ustabilizowaniu się temperatury na kolanie "kieszeni" w okolicach 78*C (temperatura indywidualna dla zarówno każdego sprzętu, jak i termometru) odebrać również jak najwolniej przedgon do czasu zaniku ostrego zapachu. W tym czasie temperatura podskoczy jeszcze o 0,1-0,2*C.
- Teraz podstawić naczynie na towar i stopniowo zwiększać tak przepływ w chłodniczce bocznej, aż nastąpi skok temperatury o 0,1*C. Gdy to nastąpi należy odrobinę zmniejszyć przepływ chłodziwa przez wężownicę "kieszeni" ale tylko tyle, aby temperatura spadła o owe 0,1*C. Mamy przez to działanie kolumnę pracującą z największą wydajnością, przy zachowaniu mocy.
- Siadamy trzymając ręce z tyłu. Regulujemy tylko w przypadkach awaryjnych - proces reguluje się sam. Ja osobiście wychodzę na godzinę z bimbrofornii.
- Przy skoku temperatury na szczycie kolumny o 0,2*C odbiór należy zakończyć.

To ja od siebie dam małe animacje dla systemów LM i CM animacje z zaprzyjażnionego forum.Myślę że się przydadzą .

System LM - http://www.screencast.com/users/SMacEwa ... 4ff7ca0b51

Dobrze że tu jest wszystko wyjaśnione, bo myślę o aparaturze, ale jeszcze mało się w tym orientuje.
Poprawcie mnie jeśli żle rozumuje - jeśli zrobił bym kolumnę z zimnymi palcami (chodzi mi o uniwersalność sprzętu) - można jej użyć jako tradycyjny aparat. Bez użycia ZP jako pot still a z włączonymi jako kolumna do osiągnięcia wyrobów ok 90% mocy.
Tak czy nie ?

Dokładnie tak!

Poczytałem trochę o tych metodach i nie wszystko jest dla mnie przekonujące (nie jestem praktykiem w dziedzinie rektyfikacji, ale kto wie...)
- wszystkie metody z odbiorem części destylatu, wydają się mało selektywne: odbieramy przykładowo 1/4 skroplin, ale jest to przypadkowa 1/4 z jeziorka gdzie wszystko przecież jest wymieszane. Podobnie losowa część pod względem jakości trafia jako powrót na wypełnienie. Jaki jest więc sens odbioru tylko częsci?
- rzecz druga- analizując cały proces, wydajesię że przedgon, ten nie konsumpcyjny, powinien być odebrany przed ustabilizowaniem kolumny. Metanol pierwszy odparowuje, najłatwiej więc też się skrapla. Kiedy kolumna będzie ustabilizowana, powinien on teoretycznie krążyć między kotłem i refluksem (w metodzie CM) i nie trafić do właściwej chłodnicy. Dlatego wydaje się że odbiór przedgonu po ustabilizowaniu kolumny mija się z celem.Ma to sens w metodach LM i VM

Ogólnie mam wrażenie (czysto teoretyczne) że kolumna z refluksem wewnętrznym (CM) pozwala na odbiór czystszego produktu, właśnie z wyżej przedstawionych powodów.

Oczywiście zdaję sobie sprawę że moje rozumowanie może być błędne, stąd proszę o wyjaśnienie poruszonych kwestii przez praktyków.

Nie mogę też doszukać się dokładniejszych wskazówek na temat metody VM. Może jakieś namiary.

Pozdrawiam.

Czysto teoretycznie też odpowiem, że skoro nie odbierzesz przedgonów to będą krążyły w kolumnie, a skraplając się przedostawały także do odbieranego dobra robiąc w nim to co łyżka dziegciu Dlatego podstawą otrzymania dobrego produktu jest dobre ich odseparowanie. Dlatego też często robi się powtórną destylacje traktuje chemią i węglem. Każda metoda jest dobra jeśli robi się dokładnie, i każda ma swoje plusy i minusy, ważne by o nich wiedzieć.

Jest dokładnie odwrotnie- przedgon na kolumnie prawidłowo można odebrać tylko wtedy, jeżeli kolumna była wcześniej stabilizowana. Czas stabilizacji zależy od średnicy kolumny i mocy grzania, a pośrednio także od wypełnienia.
W dużym skrócie- chodzi o odpowiedni rozdział temperatur w kolumnie. Na "górze" kolumny pozostaną wtedy frakcje lżejsze, które mamy oddzielić, a na dole to o co nam chodzi. Jeżeli odlejemy na początku x ml, to wprawdzie odbierzemy tam trochę przedgonu, al co z tego, jeżeli resztę odbierzemy wraz z gonem głównym?
Jeżeli Kolega nie "jest praktykiem w dziedzinie rektyfikacji" to sugeruję albo własne eksperymenty ze stabilizowaniem, albo chociaż przejrzenie literatury... To pierwsze jest fajniejsze