атмосферное+вакуумное брожение Брожение и дистилляция под вакуумом

[POLE 728]

Опиши плз, как проводил перегон зернового, чтобы коллегам было понятно как не нужно делать.

Остался сахарный сироп, которым осенью пчёл подкармливал. его нужно перегнать. Литров на 50 затора.

Сделай инверт и добавь по вкусу в брагу чего нибудь ароматного фруктового (эссенцию или сиропчик).

А можно просто тупо на сырец, а из него джин в болоте сделать, как Александр [b][member=moroz-85][/b]. 

[Pavel-Galant 8]

Посмотрел видео про ВБД. Не увидел мешалки в кубе. Можно без нее, если насосом гонять воду в рубашке? Или на зерновых заторах, взрывное кипение все-равно будет ?

[POLE 728]

29 минут назад, Pavel-Galant сказал:

Посмотрел видео про ВБД. Не увидел мешалки в кубе. Можно без нее, если насосом гонять воду в рубашке? Или на зерновых заторах, взрывное кипение все-равно будет ?

Гнал с мешалкой и без мешалки кубовым методом.

На ВБД кипение мизерное. Отбор дистиллята с 6% до 3% остаточного в кубе. Дист идет покапельно примерно 37%. Мешалка вроде бы не нужна, но если не перемешивать принудительно, то процесс испарения тормозится. Показания приборов плывут не соответствуют расчетным. Никакую автоматику не привесишь.

По итогам экспериментов выводы.

1. Если делать ВБД кубовым методом - мешалка все равно нужна.

2. Если ВБД делать проточным (не кубовым) методом, то мешалка не нужна.

Проточный метод это, когда брага из куба поступает в проточный реактор. Там спирт извлекается, а брага возвращается обратно в куб.

11 минут назад, alexALEX сказал:

Думаю

Лучше нарисуй, чтобы коллеги не домысливали. Если тебе важны их замечания и предложения.

[Rudy 332]

По теме вакуумного брожения+дистилляции (НВБД) есть одна странная мысль - сделать его частичным.

 

Берем обычную бочку с брагой + некий агрегат. Агрегат небольшими порциями  (а может и непрерывно) высасывает (естественное всасывание + нужен фильтр для зерна) из бочки брагу в вакуумированный объем, удаляет спирт и возвращает результат снова в бочку (работа против давления - нужен насос).

 

Общее выделение СО2 - идет сразу в атмосферу, а выделение СО2 из отобранной порции существенно ниже - соответственно потребуется заметно  меньшая производительность вакуумника.

 

Что думаете?

[POLE 728]

3 часа назад, Rudy сказал:

Что думаете?

Так и думаем. Именно забор браги,  отбор дистиллята и возврат отработанной барды в бродильник.

Но есть много неотработанных конструктивных элементов и процессов. К примеру, испарительная камера. Процесс испарения-конденсации-разделения и это в диапазоне спиртуозности браги от 6 до 0,5%. Явно все будет не в равновесии, поэтому расчеты только как ориентиры и требуются экспериментальная работа в динамике. Нужна автоматика для управления. Хочется обойтись без перистальтики в узлах возврата барды в куб и вывода дистиллята.

Если использовать готовые конструкции, то выходит не бюджетно точно.

Поэтому понемногу отрабатываю разные решения и конструкции с целью найти приемлемое по цене и функциональности конструкцию всей установки.

 

[EVlzh69 48]

5 часов назад, Rudy сказал:

По теме вакуумного брожения+дистилляции (НВБД) 

Общее выделение СО2 - идет сразу в атмосферу, 

 

это как ? если газ сам в атмосферу, то получается не вакуумное брожение.

.

 

POLE,  Процесс испарения-конденсации-разделения скорее всего получится стабильным, ведь будет принудительная циркуляция.

Улучшить испарение,   если - направить струю в кубе на лист нерж. отбойника   или распылитель типа душ.

 

 

[POLE 728]

51 минуту назад, EVlzh69 сказал:

это как ? если газ сам в атмосферу, то получается не вакуумное брожение.

.

Просто. Куб по вакуумом в - 50кПа, а установка под - 96кПа.

 

53 минуты назад, EVlzh69 сказал:

Процесс испарения-конденсации-разделения скорее всего получится стабильным, ведь будет принудительная циркуляция.

Улучшить испарение,   если - направить струю в кубе на лист нерж. отбойника   или распылитель типа душ

Если направлять осветленную брагу (капать) на лист или плоскость, то нужно знать за какое время испарятся пары спирта с 6 до 0% в пленке.

Грубо это время испарения в аппарате  должно быть меньше или сопоставимо со скоростью брожения в аппарате. Иначе браги добродит до конца, а установка не будет успевать. Кончится непрерывность)))

Следует учитывать, то что при испарении спирта падает температура браги.

[Rudy 332]

Собственно использование термина "вакуумное брожение" некорректно, основное брожение идет под атмосферой  Т.е. куб - под атмосферой, процесс брожения что в вакууме, что на атмосфере одинаков. 

Выхлоп с куба идет тоже в атмосферу. А вот освобождение браги от излишков спирта идет под вакуумом.

 

Пусть куб стоит на 38*С на атмосфере и мы хотим, чтобы спиртуозность браги не превышала 3%об. Мы периодически (или непрерывно) отбираем небольшой объем браги в наш агрегат, выкачиваем из него спирт под вакуумом так, чтобы его спиртуозность не превышала 2%об (например), и снова возвращаем в бак (атмосфера) не меняя (или не сильно меняя) температуру браги.

 

Входящая брага имеет температуру 38*С - тогда, чтобы она кипела начиная с 2%об нужен вакуум порядка 53.72 торр (7.16 кПа). Если не ставить в агрегат отдельный нагреватель - брага при кипении охладится. На сколько - нужно посчитать, пока предположим, что на 2 *С. Тогда вакуум должен быть несколько выше - 48.04 торр (6.41 кПа). Брага с температурой 36*С и крепостью в 2%об вернется в бак. Потерю тепла скомпенсирует подогреватель бака.

 

Отбор браги из бака - просто клапан с капилляром или регулируемый капилляр. Возврат в бак - скорее всего перистальтический насос.

 

Изменено 5 ноября 2019 пользователем Rudy

[POLE 728]

20 минут назад, Юнга сказал:

имея множество проб хочу составлять(купажировать) напиток  смешивая эти пробы  под свой вкус. Может быть я и не прав… Вскрытие покажет.

Ты поосторожней плз. Нас вакуумщиков немного, а толковых совсем мало)))

Только что, Rudy сказал:

Собственно использование термина "вакуумное брожение" некорректно, основное брожение идет под атмосферой 

Наверно не прочел. Я ранее писал:

1 час назад, POLE сказал:

Куб по вакуумом в - 50кПа, а установка под - 96кПа.

 

2 минуты назад, Rudy сказал:

Пусть

Олег, я на двадцать раз пересчитал все возможные режимы. Пришел к резону, что оставлять 2% в кубе не целесообразно. Все равно их потом принудительно отгонять. Все равно делать автоматику. Сидеть 2-3 суток круглосуточно у установки не смогу., не аспирант уже давно))). Ну а если городить автоматику, то и процесс нужно рассчитывать, а железо подгонять под диапазон спиртуозности - с 6 до 0%. Попробую распылять брагу.

Возможно я сильно усложняю. Есть такой грех))))

13 минут назад, Юнга сказал:

Прошу рассмотреть установку описанную в статье

Смущают потери спирта. Для дистиллята потери могут быть в два раза выше. Полагаю, что это возможно по двум причинам. 1. неполное извлечение спирта на вихревых тарелках. 2. часть спирта "улетала" в эжектор. Для ВБД это неприемлемо.

[Rudy 332]

 

6 минут назад, POLE сказал:

Олег, я на двадцать раз пересчитал все возможные режимы

Тогда скажи на сколько охладится брага при откачке спирта с 5%об до 1%об?

 

8 минут назад, POLE сказал:

Все равно их потом принудительно отгонять

POLE - это ведь для процесса непрерывного брожения - остаток спирта в баке не имеет значения. А если ты хочешь его понизить - просто снизь давление в агрегате до соответствующего значения.

 

9 минут назад, POLE сказал:

Попробую распылять брагу.

А зачем? Она все равно будет выкипать очень быстро - достаточно просто обеспечить не слишком маленькую поверхность испарения.

 

[EVlzh69 48]

Если говорим о Дистилляции при кипении браги, то температуру в баке и кубе подбирать с учётом стойкости дрожжей,  и вакуум довольно жёсткий.

POLE,  писал ранее, что дистилляция возможна  испарением. Тогда режим  вакуума и температуры можно смягчить.

.

 

 

9 часов назад, Юнга сказал:

чём то другом, например:
- в объёме жидкости в рубашке
-геометрических размерах самой рубашки, я имею ввиду площадь теплопередающих поверхностей куба, как у Александра на кубе с конусным дном
-в соотношении величин подводимой мощности и объёма жидкости в рубашке
-в соотношении объёма жидкостей в рубашке и внутри куба
-теплопроводности материала сосуда, через днище и стенки которого передаётся тепло к браге(у меня –алюминий, а у большинства коллег, испытывающих взрывное кипение- нержавейка, обладающая низкой теплопроводностью)

 

1. На куб  (цилиндр, D 350мм H 500, + сферическое дно) воды в рубашке чуть более 20 литров.

2. Рубашка до самого верха куба, браги заливаю ниже уровня воды в ней.

3.Мощность пробовал разную начиная с  20% от 1,5 кВт ,до 4.0 кВт, меняется только частота ВК.

4. Вода в рубашке (будем считать) 20 л. брага в кубе 45 литров.

5. То, что алюминий лучше проводит тепло не поспоришь. Но по моему это влияет только на скорость разогрева браги в кубе и в дальнейшем на разницу температур  на стенке куба наружной и внутренней  стороне.

[EVlzh69 48]

.

 

moroz-85,  Если можно дай схему твоего куба,или фотку как встроены тэны. Есть ли цирк. насос в рубашке.

[POLE 728]

12 часов назад, Rudy сказал:

Тогда скажи на сколько охладится брага при откачке спирта с 5%об до 1%об?

Получается падение температуры от 2 до 4 С. Но не уверен в точности.

12 часов назад, Rudy сказал:

это ведь для процесса непрерывного брожения - остаток спирта в баке не имеет значения. А если ты хочешь его понизить - просто снизь давление в агрегате до соответствующего значения.

Я рассматриваю процесс НВБД как последовательность - сначала к установке подключена одна емкость с брагой, ее отработали до 0% спирта и ароматов и отключили, далее подключили вторую емкость с брагой. В бродильной емкости "благородное" сырье. Про сахарную брагу речи нет.

12 часов назад, Rudy сказал:

Она все равно будет выкипать очень быстро - достаточно просто обеспечить не слишком маленькую поверхность испарения.

Вот тут у меня вопросы. Потому, что нужно обеспечить скорость дистилляции большую чем скорость брожения. Кроме того в аппарате не должно быть укрепления пара, иначе придется доиспарять возвратную флегму. И есть желание обойтись небольшими конструкционными издержками. К примеру, для создания достаточной площади испарения можно применить: тарелки, насадку, трубки. Тарелки с насадкой отпадают, т.к. в них флегма задерживается и происходит укрепление пара. Трубчатая конструкция типа Руди может подойти, но стенку трубки придется нагревать. Есть проблемы конструкционного плана: равномерное распределение браги между трубками, зарастание поверхности трубок органикой из браги, равномерность нагрева трубок по длине.

Поэтому остановился на форсунке. Распыляем осветленную брагу при нужной температуре. Испаряется спирт, конденсируется вода. Остается  разделить туман от пара. Тоже непростая задачка. Но думаю, что она решается многоступенчатым циклоном.

[Rudy 332]

4 часа назад, POLE сказал:

Получается падение температуры от 2 до 4 С

Т.е. без дополнительного подогрева браги можно обойтись.

 

4 часа назад, POLE сказал:

Поэтому остановился на форсунке. Распыляем осветленную брагу при нужной температуре. Испаряется спирт, конденсируется вода. Остается  разделить туман от пара. Тоже непростая задачка. Но думаю, что она решается многоступенчатым циклоном.

Пар уйдет в дефлегматоре. Но, на мой взгляд, распыление избыточно. Достаточно сливать брагу тонким слоем по какой-то поверхности.

 

4 часа назад, POLE сказал:

нужно обеспечить скорость дистилляции большую чем скорость брожения

Ты ведь считал сколько спирта в минуту набраживается. Производительность отбора спирта нужна мизерная. А по потоку браги - нужно прокачивать объем бака за несколько часов - тоже немного.

[POLE 728]

1 час назад, Rudy сказал:

Т.е. без дополнительного подогрева браги можно обойтись.

если испарится весь спирт, то да.

1 час назад, Rudy сказал:

Ты ведь считал сколько спирта в минуту набраживается. Производительность отбора спирта нужна мизерная. А по потоку браги - нужно прокачивать объем бака за несколько часов - тоже немного.

Считал с опорой на эксп. данные.

Все одно. На первых порах нужно городить установку так, чтобы она работала 4-6 раз в сутки при непрерывном вак. брожении. Грубо одна система это вак брожение под -50кПа (куб с отдельным вакуумным постом и дефлегматором, чтобы мизер паров спирта не улетал с углекислым газом). Вторая система - установка под -96кПа, которая включается по таймеру и отключается при достижении уставки вакуума при определенной температуре входящей браги.

На 40 литров браги сахарностью  до 20 брикс нужна производительность установки около 1 мл/с (36 л/час). т.е стекание браги в тонком слое должно происходить с этой скоростью. При этом время испарения спирта из браги должно соответствовать времени пребывания объема браги в реакционной зоне установки. За какое время испарится спирт из браги с 6 до 0% в тонком слое (без подогрева, с подогревом). Толщина слоя и температура браги влияет на диффузию спирта из браги в поверхности слоя и массоперенос спирта в пар. Отжимать микро количества спирта из браги дело сложное.

В случае с распылением слегка "перегретой" браги - получаем взрывающуюся небольшую каплю браги. Последующую конденсацию паров воды и спирт в паре. Массовое парообразование повлечет увеличение остаточного давления в установке, до тех пор пока насос и конденсатор не справятся с парами. Потом можно подавать следующую порцию браги.

Как-то так. Но это пока предположения. Ошибиться можно легко.

[Dekabrist 59]

21 час назад, Rudy сказал:

Тогда скажи на сколько охладится брага при откачке спирта с 5%об до 1%об?

  Попробую посчитать, следите за руками. Сразу скажу, что не считал до 4-го знака, как бы экспресс прикидка. Удельную теплоту парообразования спирта взял 900 Кдж/кг из тех соображений, что она при 5Кпа будет процентов на 10 больше атмосферной.

  Итак берём (для простоты расчёта) 25л. браги с сод. спирта 5%, отбираем 4% спирта, т.е. 1 литр или 0.8кг. Для выпарки 0.8кг. нам потребуется 720 Кдж. ( 900х0.8). Дальше всё просто. Выпаривая спирт, мы охлаждаем воду, берём теплоёмкость для воды (4.2). Разность т-тур = Q/cm или 720/(4.2х24)=7.

  Т.е. температура браги снизится на 7 градусов при условии выпарки чистого спирта, а если будет выпариваться водно-спиртовая смесь, то эта цифра заметно вырастет.

[POLE 728]

2 часа назад, EVlzh69 сказал:

При следующем погоне попробую не использовать цирк. насос в рубашке.

смею предположить, что эффект ВК проявит себя. Хотя интересно, что получится. Отпишись плз. по результатам.

25 минут назад, Dekabrist сказал:

температура браги снизится на 7 градусов при условии выпарки чистого спирта, а если будет выпариваться водно-спиртовая смесь, то эта цифра заметно вырастет

 

25 минут назад, Dekabrist сказал:

25л. браги с сод. спирта 5%, отбираем 4% спирта, т.е. 1 литр или 0.8кг.

т.е. получается понижение на 7 гр С на определенное тобой количество спирта (0,8 кг) без учета испарения воды.

По моим экспериментальным данным температура в кубе выше температуры пара над "зеркалом" кипящей браги на 2-4 гр С. При этом испаряется не 1 литр спирта, а гораздо меньше в единицу времени.

 

[Rudy 332]

06.11.2019 в 15:09, Rudy сказал:

06.11.2019 в 10:22, POLE сказал:

Получается падение температуры от 2 до 4 С

Т.е. без дополнительного подогрева браги можно обойтись.

Не поленился, посчитал. Похоже без подогрева не получится - по моим оценкам при отборе спирта с 5%об до 2%об перепад температуры (чисто теоретический) получается порядка 54*С. Проверьте пожалуйста мой расчет, кому не лень.

 

Перегонка 1 кг браги с 5%об до 2%об при атмосфере
--- Начальные условия
Масса браги - 1 кг (объем 1.009л, плотность 0.991 кг/л, Ткип=95.8165*С)
Крепость браги - 5%об (3.98%мас)
Масса спирта - 0.0398кг
Масса воды -0.9602кг
--- Конечные условия (получается из расчета)
Масса браги - 0.8949 кг (объем 0.8991л) Реально 0.8948890кг
Крепость браги - 2%об (1.58%мас, плотность 0.9953 кг/л, Ткип=98.1077*С)
Масса спирта - 0.0141кг 
Масса воды - 0.8808кг 
--- Дистиллят (получается из расчета)
Масса дистиллята - 0.10511кг (объем 0.1092л, плотность 0.9624 кг/л, Ткип=85.8388*С)
Крепость дистиллята - 29.8%об (24.445%мас)
Масса спирта - 0.0257кг
Масса воды - 0.07942кг
--- Результат
//Теплота парообразования воды – 2256 дж/кг.
//Теплота парообразования спирта – 841.5468 дж/кг
//Теплоемкость воды - 4.18 кДж/кг/К.
//Теплоемкость спирта - 2.38 кДж/кг/К.
Учитывается только энергия испарения, изменение температуры браги не учитвается
Энергия испарения 200787дж
Теплоемкость всего остатка в баке 3715.2361 дж/*С
Грубая теоретическая оценка разности температур остатка - 54.04*С
    (энергия испарения деленная на теплоемкость всего остатка в баке) 

Изменено 9 ноября 2019 пользователем Rudy

[Dekabrist 59]

Исходя из этих выкладок у меня температура опустилась ещё ниже. 

 Теплоёмкость остатка= 3.7 Кдж/(кг/К)

 Масса остатка= 0.9кг

  Суммарная энергия испарения=201Кдж

  Итого имеем:  201/(3.7х0.9)=61К

  Резюме-однозначно нужен подвод теплоты.

[POLE 728]

2 часа назад, Rudy сказал:

Грубая теоретическая оценка разности температур остатка - 54.04*С

Это на килограмм исходной браги.

Я в своих расчетах считал падение температуры при испарении спирта с 6 до 0%  на 1 гр (мл) браги. Модель испарения из множества капель в одну секунду. Брага  при -50кПа подается в испарительную камеру с -96кПа. Где распыляется форсункой.

1 час назад, Dekabrist сказал:

Резюме-однозначно нужен подвод теплоты.

Если использовать пленочный метод, то точно нужно подогревать. 

Можно даже не считать. По опыту ясно.

[Dekabrist 59]

3 часа назад, POLE сказал:

Это на килограмм исходной браги.

 Олег, падение температуры на 54.04К к массе не имеет отношения и если мы из 20 кг браги выпарим  3% спирта, то получим те же 54.04К.

 

3 часа назад, POLE сказал:

Если использовать пленочный метод, то точно нужно подогревать. 

Можно даже не считать. По опыту ясно.

  Можно и по опыту, хотя простой расчёт даёт нам такую цифирь: для фазового перехода спиртосодержащей жидкости от 5% до 2% (как посчитал Rudy,) к 1кг браги надо подвести 56Вт и температура будет неизменной. 

  Так что даже при высокой температуре брожения (+30, например), выпаривая без подогрева, мы дойдём до твёрдой фазы и выпарка закончится.

[POLE 728]

1 час назад, Dekabrist сказал:

падение температуры на 54.04К к массе не имеет отношения и если мы из 20 кг браги выпарим  3% спирта, то получим те же 54.04К.

Не совсем понял. Чем больше вещества испаряется, тем больше отнимается тепла в замкнутой системе.

У Руди  в расчетах 1 кг (замкнутая система). в моих около 1 грамма. Условно считаю, что за 1 с испариться определенное количество спиртоводной смеси из 1 мл браги. При этом тепло отнимается в объеме распыленных капель в камере. Пары вытягивается вакуумом в конденсатор, там конденсируется и выводится в виде дистиллята. Отработанная брага сливается и выводится из системы.

Через секунду подается новая порция 1 г браги. Тепло опять приводится в систему.

До нуля ли реально испариться вот это пока не явно. Пока думаю, что с этим будут проблемы. И придется подогревать брагу, что внутри системы, чтобы доиспарить спирт.

Пока такая модель. Может неправильно думаю?

[Dekabrist 59]

POLE, дело в том, что Руди привёл все цифры для атмосферной перегонки. Я понял, что у тебя нижний уровень разрежения 5Кпа (-95). Понятно, что при таком вакууме и температуре 30*С спирт будет интенсивно выкипать. Вода при таком разрежении кипит при 33*С. Вот и вопрос в каких пропорциях будет выкипать псевдоазеотроп вода-спирт? У меня ответа нет. В зависимости от этой пропорции можно расчитать расход тепловой энергии на фазовый переход. Будем думать.

[Rudy 332]

Результат слабо зависит от давления,  вакуум или атмосфера - неважно.

 

А от массы он не зависит вообще, капля или килограмм дадут тот же результат.  Этот перепад температуры будет в любой единице объема. От массы (в единицу времени - т.е. от потока) зависит только общая мощность подогрева, необходимая для поддержания температуры.

Изменено 9 ноября 2019 пользователем Rudy

[POLE 728]

12 минут назад, Rudy сказал:

от массы он не зависит вообще, капля или килограмм дадут тот же результат

поясни плз о каком результате говоришь. А то у меня не укладывается в голове, что при испарении 1 гр спирта  тепла понизится ровно на туже величину, что и при испарении 1 кг спирта?!