Примеры дистилляции в быту. Как отличить дистиллят от ректификата

В последнее время домашнее самогоноварение стало пользоваться большой популярностью. И это вполне объяснимо, поскольку качество магазинных алкогольных напитков с каждым годом становится все ниже, о чем свидетельствуют участившиеся случаи отравлений. Поэтому вполне естественным является стремление разумных людей обезопасить себя от несчастных случаев, но при этом продолжать наслаждаться бесподобным вкусом элитного алкоголя.

Производители самогонных аппаратов в своем стремлении помочь современным людям найти оптимальное и эффективное решение в приготовлении алкогольных напитков дома, предлагают достойный ассортимент дистилляционных аппаратов в различной комплектации. И если вы начинающий самогоновар, то вам наверняка будет интересно узнать о том, чем процесс дистилляции отличается от ректификации.

Дистилляция: определение и виды

Основная цель дистилляции – сохранение аромата и вкуса продукта, передаваемого ему сырьем, из которого он производится и представляет собой перегонку сырья. В процессе дистилляции на самогонном аппарате осуществляется испарение летучих компонентов, которые преобразуются в конденсат, оседают и снова принимают жидкое состояние. Этот конденсат и является, в нашем случае, самогоном или по научному - дистиллятом. Из школьной программы мы все знаем о том, что спирт кипит при температуре 78 градусов, а вода при 100 градусах. Таким образом, спирт испаряется намного быстрее (учитывая разницу температуры кипения), а при последующем остывании он конденсируется. То есть, сырье можно дистиллировать несколько раз для увеличения количества чистого спирта в конечном продукте.

Опытные самогоновары знают, что делать перегонку самогона можно как один раз, так и два раза. Первые сто грамм полученного домашнего самогона содержат много спирта и отличаются высокой крепостью, но при этом в них не менее высокое содержание вредных примесей. В «перваче» много эфиров, ацетона, альдегидов и летучих кислот, поэтому употреблять его опасно для здоровья.

Виды дистилляции

Дистилляция – очистка браги от вредных примесей под действием высокой температуры. Различают данный процесс двух видов:

• Фракционная дистилляция;

• Обычная дистилляция.

В первом случае перегоняемое сырье разделяется на отдельные части, различающиеся по составу компонентов. Преимущество такой дистилляции – высокая степень очистки домашнего самогона. На выходе получается основа для качественного домашнего коньяка или другого алкогольного напитка крепостью до 70 градусов.

Обычная дистилляция занимает минимум времени, но при этом качество конечного продукта является средним. Домашний коньяк, бренди, виски и другой самогон, рецепт которого вы выберете, будет содержать фракционные составляющие, сивушные масла и прочие необходимые примеси как раз и придающие тот неповторимый и запоминающийся вкус напитка, а крепость напитка не будет превышать 50 градусов.

Ректификация: определение и понятие

Ректификация также представляет собой перегонки сырья только в отличии от дистилляции процесс идет с разделением на различные фракции и смеси. Конечным продуктом ректификации является этиловый спирт. Процесс осуществляется с помощью ректификационной колонны – агрегата, внутри которого жидкие смеси разделяются на отдельные части. В результате получается чистейший этиловый спирт, который не имеет цвета и специфического запаха.

Ректификация тоже часто применяется при домашнем самогоноварении для последующего настаивания и получения различных настоек. В процессе перегонки сырье очищается от вредных примесей, поэтому конечный продукт не содержит сивушных масел, эфиров и альдегидов, но при этом теряется характерный вкус, содержащийся в исходном сырье.

Чем отличается дистилляция от ректификации?

Если вы захотите приготовить домашний коньяк, виски, бренди и другой самогон в домашних условиях, то все, что вам для этого нужно – самогонный аппарат купить и изучить лучшие рецепты опытных самогоноваров. Однако, вам будет полезно знать, что использовать для этого колонну ректификационную бессмысленно, так как основная функция его – получение чистого спирта и не более того.

В этом и заключается отличие ректификации от дистилляции. В процессе дистилляции на самогонном аппарате происходит процесс очистки жидкой смеси. То есть, вы добавляете ингредиенты для самогона, рецепт которого вы выбрали, они тщательно смешиваются и после этого под действием температуры осуществляется очистка сырья от эфиров, сивушных масел и альдегидов. На выходе вы получаете любой выбранный вами алкогольный продукт.

Если же вы будете использовать ректификационную колонну, то сможете приготовить вкуснейшую настойку на основе чистого этилового спирта. Производители ректификаторов предупреждают о том, что использовать аппарат для перегонки браги ни в коем случае нельзя. Первые несколько раз вам удастся получить желаемый продукт, но с каждой перегонкой ректификационный аппарат будет засоряться, пока окончательно не выйдет из строя.

Поэтому, если вы хотите наслаждаться вкусным домашним алкоголем долгое время, то вам нужно обязательно купить самогонный аппарат в интернет-магазине ЧЗДА. У нас вы найдете большое разнообразие моделей и модификаций самогонных аппаратов, среди которых сможете подобрать конструкцию, соответствующую требуемому объему и эксплуатационным характеристикам.

Основные виды концентрирования, очистки и разделения веществ.

В настоящее время существует значительное количество методов разделения, концентрирования и очистки веществ и создаются все новые в связи с актуальностью задач получения и анализа суперчистых материалов с заданными свойствами, например, для наноэлектроники, полупроводниковой и вычислительной техники, биологических препаратов нового поколения. Наиболее распространенными из них являются:

Ø методы испарения (перегонка, упаривание и отгонка);

Ø озоления;

Ø экстрагирования;

Ø осаждения и соосаждения;

Ø управляемой кристаллизации;

Ø сорбционные и ионообменные методы;

Ø электрохимические методы.

Применение каждого из методов очистки определяется как выбранной методикой анализа, так и физико-химическими свойствами системы (агрегатное состояние компонентов, химическая и термическая устойчивость веществ, содержание определяемого компонента в исходной пробе и т. д.). Как правило в основе процесса очистки лежит либо химическая реакция (реакции осаждения, ионного обмена, окисления), либо физический процесс (диффузия, адсорбция и десорбция, испарение и конденсация) (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – общие принципы и способы разделения компонентов на фазы (концентрирования и разделения веществ).

Учитывая многообразие способов концентрирования веществ, поясним значение некоторых терминов.

Разделение –это операция, в результате которой компоненты, входящие в исходную смесь, отделяются друг от друга.

Концентрирование – это процесс, в результате которого содержание определяемого или очищаемого компонента в веществе повышается, по сравнению с его исходным содержанием. Концентрирование может быть абсолютным и относительным .

Абсолютное концентрирование – это перевод микрокомпонента (примеси) из исходного образца большого объема или массы, в новый образец с меньшим объемом (массой). Такое концентрирование происходит при процессах экстрагирования, осаждения, перегонки и т. д.

Относительное концентрирование (обогащение) заключается в увеличении содержания интересующего компонента в исходном образце по отношению к другим компонентам или растворителю. Например, при упаривании раствора или озолении пробы.

Испарение – процесс перехода вещества из жидкой или твердой фазы в газообразную, который осуществляется тем или иным путем. Методы испарения можно реализовать в виде перегонки и отгонки (упаривания, выпаривания и возгонки).

Перегонка – это разделение жидких смесей, основанное на переводе летучего компонента в газовую фазу путем испарения его и последующей конденсацией.

Конденсат – продукт, образующийся при охлаждении газовой или паровой фазы.

Отгонка – удаление летучих компонентов из твердых веществ (порошков, кристаллов) или растворов при нагревании.

Упаривание – метод отгонки, в процессе которого происходит удаление части растворителя и летучих примесей в следствии длительного нагрева пробы. При упаривании часть основы (обычно растворителя) остается в образце.

Выпаривание (до суха) сопровождается полным удалением растворителя и летучих компонентов из исходного образца.

Возгонка или сублимация – это процесс, при котором твердое вещество переводят в газовую фазу минуя стадию плавления. Продукт конденсации, образующийся в процессе возгонки называют сублиматом .

Озоление – метод, при котором исходный образец путем нагрева переводят в минеральный остаток, называется золой . Его используют обычно при анализе различных веществ на содержание микроэлементов или общего количества органических веществ (анализ почв). Различают сухое озоление , когда пробу вещества калят в тигле при нагреве не выше 500ºС, и влажное (мокрое) . При влажном озолении исходную навеску вещества помещают в тигель и обрабатывают либо кислотами, либо ще6лочами, а образующиеся летучие продукты удаляются в процессе ее прокаливания. Озоление можно рассматривать как частный случай минерализации пробы.

Метод перегонки (дистилляция)

Перегонка (дистилляция) относится к группе методов, базирующихся на термическом испарении веществ, и применяется для очистки воды и разделения органических жидкостей с относительно близкими температурами кипения . Она основана на различии в летучести веществ . Сущность процесса перегонки заключается в том, что в испарителе смесь веществ (обычно раствор) нагревают выше температуры кипения наиболее летучего компонента. Образовавшаяся таким образом газовая (паровая) фаза имеет более высокую концентрацию летучего компонента, по сравнению с исходным раствором. Эту фазу затем охлаждают (конденсируют) в холодильнике, получая на его выходе конденсат (жидкость либо твердое вещество), обогащенный наиболее летучим соединением. При необходимости процесс повторяют до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень разделения или концентрирования компонентов.

Процесс перегонки можно охарактеризовать количественно, рассчитав коэффициент распределения D . Пусть имеется 2-х компонентная идеальная система А + В (отсутствует межмолекулярное взаимодействие, а компоненты химически инертны по отношению друг к другу). При нагревании такой системы до температуры испарения, например компонента А , получим газовую фазу, которая находится в равновесии с оставшимся раствором. При этом газовая фаза обогатится более летучим компонентом А , а в оставшемся растворе возрастет соответственно концентрация компонента В. Молярные доли компонентов А и В в обеих фазах связаны соотношением:

где у А и у В – молярные доли в газовой фазе; a = 1/D – коэффициент разделения (относительная летучесть); х А и х В – молярные доли компонентов в жидкой фазе. Учитывая, что x + y = 1 – сумма молярных долей компонентов в исходном растворе, и x A + x В = x; y A + y В = y, то коэффициент распределения D можно вычислить из соотношения:

D = . (2.2)

Формула (3.2) может быть преобразована с помощью уравнения Клаузиуса-Клапейрона в выражение для приближенного вычисления летучести компонентов:

lga = 8,9 . (2.3)

где Т кип (А) и Т кип (В) – температуры кипения разделяемых компонентов А и В соответственно. Из формулы 2.3 следует, что чем выше разница в температурах кипения разделяемых компонентов, тем выше степень их разделения в одностадийном процессе.

В пищевой, фармацевтической и химической промышленности дистилляция - это один из способов водоподготовки, который применяется наряду с ионным обменом. Для аналитических целей пригодна вода либо однократной очистки (дистиллят), либо двукратной – бидистиллят . Одностадийная дистилляция обычно используется для разделении веществ со значительной разницей в температурахкипения . При этом анализируемым компонентом может обогащаться как жидкая фаза, остающаяся после дистилляции, так и газовая фаза, а значит и образующийся конденсат Этот метод непригоден для азеотропных смесей (системы, в которых состав газовой и жидкой фазы одинаковы и находятся в состоянии равновесия). В этом случае полного разделения компонентов достичь невозможно.

Метод ступенчатой дистилляции (ректификации) осуществляют в специальных колоннах и используют при разделении на фракции многокомпонентных гомогенных смесей жидкостей с достаточно близкими температурами кипения . Он широко распространен в перерабатывающей промышленности, в частности, при получении продуктов перегонки нефти, таких как: петролейные эфиры, бензины, керосины и масла.

При очистке продуктов с низкой термической устойчивостью, присущей для некоторых органических и биологически активных веществ, осуществляют молекулярную дистилляцию - низкотемпературная дистилляция в высоком вакууме , которую проводят при остаточном давлении 1,3 – 1,8 кПа и ниже. В этом случае процесс разделения и концентрирования может протекать либо без нагрева, либо при температурах, значительно ниже комнатной. Молекулярная дистилляция используется при производстве фармацевтических препаратов и биоактивных пищевых добавок.

Методы отгонки.

Отгонку делят на простую или выпаривание и возгонку (сублимацию ). При выпаривании вещества удаляются в форме готовых летучих соединений. Осуществить выпаривание можно различными способами: нагреванием снизу (водяные и песчаные бани); сверху (инфракрасные лампы), используя сушку под вакуумом (лиофильная сушка ) - для исключения потерь связанной влаги или термически неустойчивых компонентов. Выпаривание позволяет к примеру, значительно повысить концентрацию солей в растворе (получение рапы).

Частный случай выпаривания – упаривание до суха . Этот прием применяют, когда необходимо или значительно повысить концентрацию нелетучего компонента, или растворитель и летучие примеси мешает проведению анализа. При упаривании вещество сначала длительно осторожно нагревают (выпаривают) до образования практически сухого остатка. Иногда применяют дополнительно прокаливание сухого остатка при более высокой температуре, чтобы удалить следовые количества растворителя. Качество выпаривания можно контролировать по изменению массы сухого остатка.

Отгонка будет более эффективна, если на вещество воздействовать еще и химически с помощью реагентов – сухая и мокрая минерализация . Минерализацию образцов широко используют в элементном органическом анализе. Пробу, органическую или биологическую, помещают в трубчатую печь или автоклав, через которую продувают воздух или кислород. В процессе окисления (сжигания) ее образуются летучие соединения такие, как CO, CO 2 , N 2 , SO 2 , SO 3 , которые легко могут быть определены с помощью специальных приборов – газоанализаторов или, после селективного поглощения (адсорбции ) газов, по стандартной методике. При сухой минерализации погрешность анализа выше, чем при мокрой . Это обусловлено потерями легколетучих компонентов и отчасти нелетучих, захватываемых каплями образовавшегося аэрозоля. Снижения потерь вещества при сухой минерализации можно добиться при использовании автоклавов (устройства для нагрева при повышенном давлении).

Мокрая минерализация заключается в воздействии на пробу минеральных кислот или щелочей в комплексе с окислителями (H 2 O 2 , KClO 3 , KMnO 4), растворение устойчивых соединений проводят в автоклавах при нагреве и повышенном давлении, а определение – в специальных камерах, соединенных с анализатором. Эффективно также применение ряда твердых, жидких и газообразных минерализаторов, способных селективно переводить некоторые труднорастворимые вещества в газовую фазу (галогены и галогеноводороды, CCl 4 , AlCl 3 , BBr 3).

Сублимация это вариант отгонки, который заключается в разделении веществ путем перевода одного или нескольких компонентов при нагревании в газовую фазу минуя жидкую . Для этой цели применяют устройства - сублиматоры , состоящие из испарителя и зоны сублимации с более низкой температурой (вплоть до отрицательных). В зоне сублимации при конденсации газов вновь образуется твердое вещество (сублимат). Этот метод можно использовать в том случае, когда разделяемые компоненты, например, плохо растворимы или трудно плавятся. Ограниченное применение сублимации обусловлено малым количеством пригодных для этой цели матриц. Примером сублимационной очистки в аналитических целях служит отделение кристаллического иода от нелетучих примесей.

На качество очистки при сублимации влияют размер частиц и однородность распределения компонентов в них. Поэтому более качественной будет отгонка в тщательно измельченных пробах, а также в тех, где отгоняется основное вещество (макрокомпонент) , а не примеси (микрокомпоненты ).

Для низко температурного полного обезвоживания неустойчивых веществ применяют низкотемпературную отгонку под вакуумом – сублимационная сушка , которую можно рассматривать как вариант лиофильной сушки, выполняемой в болеежестком режиме.

Метод экстрагирования.

Метод экстракционного разделения (экстракция ) широко применяется не только в химическом анализе, но и на производстве, так как позволяет сконцентрировать анализируемое вещество в небольшом объеме раствора. Процесс экстракции основан на избирательном извлечении одного или нескольких компонентов из смеси жидких или твердых фаз с помощью органического растворителя (экстрагента) не смешивающегося с водой. В основе процесса экстракции - различие растворимости компонентов смеси в водной и органическойфазах . В органических веществах (спиртах, эфирах, бензинах и т.д.) хорошо растворяются многие неорганические соли (нитраты, хлориды, роданиды) и комплексные соединения.

Более эффективно извлечение происходит при применении смеси экстрагентов. Явление возрастания степени извлечения при воздействии смеси экстрагентов называют синергизмом. Степень извлечения можно также повысить, добавляя в экстрагент экстракционный реагент, например, дитизон или оксихинолин, формирующие комплексы со многими катионами металлов. В результате проведения экстракции получается экстракт , который может быть как в виде раствора, так и сухого вещества (сухие экстракты ). Сухие экстракты обычно образуются из жидких путем их высушивания каким-либо способом.

К основным понятиям этого метода относят:

Ø реэкстракция – процесс извлечения выделяемого компонента из экстракта в водную или иную фазу;

Ø реэкстрагент – раствор реагента (чаще водный), используемый для извлечении вещества из экстракта;

Ø соэкстрагент – органический или иной растворитель, применяемый в смеси с основным экстрагентом с целью повышения селективности процесса или степени экстракции;

Ø синергизм – существенное повышение степени извлечения (экстракции) при использовании смеси экстрагентов, по сравнению с действием каждого из них по-отдельности;

Ø экстрагент – органический или иной растворитель, извлекающий компонент из водного раствора;

Ø экстракционный реагент – составная часть экстрагента, реагент, образующий с извлекаемым веществом хорошо растворимое в экстрагенте соединение, чаще всего - органический комплекс;

Ø экстракт – органическая фаза, содержащая выделяемый компонент;

Ø экстрактор – аппарат для проведения экстракции.

Конструкции экстракторов достаточно разнообразны (рис. 2.2) и подбираются в зависимости от условий проведения процесса и применяемых реагентов.

Рисунок 2.2 – схемы экстракторов различного назначения

(в – водная фаза; о – органический растворитель):

а – делительные воронки (случай, когда плотность экстрагента выше, чем водной фазы); б – прибор непрерывной экстракции (при плотность экстрагента ниже, чем воды).

Различают: периодическую экстракцию (выполняется отдельными порциями экстрагента), непрерывную (при постоянном перемещении фаз друг относительно друга, при этом водная фаза обычно неподвижна) и противоточную , где органическая фаза постоянно перемещается через серию экстракционных трубок, содержащих свежие порции водного раствора. В качестве простейшего экстрактора можно использовать делительную воронку с двумя кранами (рис. 2.2 – а), которая применяется для выполнения периодической экстракции . После заполнения воронки водно-органической смесью раствора, ее энергично встряхивают и дают отстояться, через нижний кран осторожно удаляют водный раствор (если плотность органического реагента меньше, чем водного), стараясь, чтобы экстракт остался в воронке. Разделение фракций протекает с высокой скоростью в течении 1 – 3 минут. Если плотность органической фазы выше, чем водной, то в нижней части воронки будет скапливаться экстракт, который затем также осторожно удаляется.

Дистилляция и ректификация широко используются в промышленности. Этими способами очищают этиловый спирт, из нефти выделяют керосин, бензин, ДТ и прочие компоненты, в парфюмерии получают ароматические вещества и многое другое.

В основу обеих технологий положен один и тот же принцип перегонки жидкости. Тем не менее, различия есть, и довольно серьезные.

Определение, схема устройств и принцип работы

Дистилляция

Дистилляцией называется процесс, в ходе которого жидкость, находящаяся в кубе (емкости) нагревается и испаряется, после чего охлаждается и конденсируется. Пар в итоге может переводиться в жидкость или твердое тело (второй вариант в данной статье не рассматривается). Продукт на выходе называется дистиллят. Или кубовый остаток (так называется жидкость, которая не испарилась), в зависимости от того, с какой целью перегоняли исходную смесь.

Устройство простейшего аппарата для получения дистиллированной воды. Жидкость находится в кубе 1 с крышкой 2 и термометром 3. После нагрева емкости, вода превращается в пар, который поднимается вверх и попадает в трубку 4 с вентилем 5. А оттуда – в трубку 6, находящуюся в холодильнике 7. Чтобы пар сконденсировался и снова перешел в жидкое состояние, его надо охладить. Для этого трубка 6 омывается проточной ледяной водой. Для повышения эффективности охлаждения, она завита в спираль, чтобы пар дольше находился под действием низкой температуры. Выйдя из холодильника, жидкость попадает в сосуд для сбора дистиллята.

При дистилляции смеси, состоящей из двух компонентов (одним из них является базовая растворяющая жидкость, а второй – в ней растворенный), в пар превращается низкокипящий, то есть тот, у которого более низкая температура кипения. А высококипящий (с более высокой температурой кипения) остается в жидком состоянии. Термометр нужен для регулирования степени нагрева так, чтобы данный параметр находился между указанными температурами.

Отличительной особенностью дистилляции является тот факт, что летучие компоненты испаряются однократно. При таком простом способе невозможно добиться высокой степени разделения составляющих смеси. Кроме того, выделяется только один ингредиент.

Ректификация

Ректификация – это процесс, на начальном этапе которого жидкость, как и при дистилляции, тоже нагревается и испаряется. Но затем пар попадает в ректификационную колонну. В ней, за счет противотока между жидкой и газообразной фазами смеси, происходит тепловой и массовый обмен между паром и сконденсировавшимися каплями. Исходная смесь делится (притом, с высокой степенью очистки) на компоненты с разными температурами кипения за счет того, что жидкость, фактически, многократно испаряется и конденсируется.

Схема простейшего ректификатора, который можно изготовить даже в домашних условиях. Он состоит из куба, подогреваемого на огне или водяной бане. Над ним расположена ректификационная колонна (в бытовых аппаратах – царга, представляющая собой жесткую трубу) с заполняющими ее насадками (на рисунке называются «мочалки», потому что для домашних устройств их нередко делают из дешевых металлических кухонных мочалок). Над ней – дефлегматор. Сбоку, напротив узла отбора дистиллята, находится специальная отводящая трубка (на схеме окрашена красным). Она соединена с холодильником и далее – с приемной емкостью. В лабораторных и бытовых ректификаторах в качестве «мочалок» применяются насадки, которыми заполняется колонна. Самые популярные: спирально призматическая (Селиваненко) и регулярно проволочная (Панченков). Первая дает самую лучшую степень очистки, вторая, при достаточно эффективной работе, наиболее простая по конструкции. Делаются, обычно, из нержавейки или меди. В промышленных установках вместо насадок применяются специальные тарелки.

Аппарат работает следующим образом. Исходная смесь нагревается в перегонном кубе и начинает испаряться. Пар проходит через ректификационную колонну. На узле отбора дистиллята часть пара отводится через красную трубку, попадает в холодильник, конденсируется и стекает в приемную емкость. Другая часть поднимается в дефлегматор. Последний представляет собой, по сути, еще один холодильник с проточной водой в рубашке. В нем эта вторая часть пара тоже конденсируется, после чего в виде капель, которые называются флегмой или орошением, стекает в ректификационную колонну и движется внутри нее сверху вниз. Расход воды для охлаждения дефлегматора можно регулировать, тем самым изменяя количество орошения, поступающего обратно в колонну.

В ректификационной колонне осуществляется противоток двух фаз – пар поднимается вверх, флегма опускается вниз. Между ними происходит массовый и тепловой обмен, в результате которого пар обогащается низкокипящими (легколетучими) компонентами смеси, а капли стекающей жидкости – высококипящими (труднолетучими) ингредиентами. За счет этого, при достаточной высоте колонны, из верхней ее части (узел отбора дистиллята) выводится целевая фракция большой степени чистоты. Насадки в колонне служат для интенсификации массового и теплового обмена, поскольку конденсация пара осуществляется именно на их развитой поверхности. В промышленных установках это происходит на тарелках.

Каждая находящаяся в колонне тарелка, называется физической (ФТ). Она нужна для того, чтобы между жидкой и паровой фазами как можно быстрее достигалось состояние равновесия. Пузырьки пара проходят сквозь находящийся на ФТ слой флегмы. В результате ускоряется массовый и тепловой обмен между фазами. Но, после прохождения пара через одну ФТ равновесия еще не будет, потому что КПД данного элемента колеблется в пределах от 50% до 60%. Таким образом, чтобы получить равновесное состояние фаз, которое бы соответствовало одной теоретической тарелке (ТТ), надо поставить две ФТ. Это значит что, если по расчету требуется колонна на 40ТТ, то в действительности в нее надо ставить 80ФТ.

Установки для ректификации бывают непрерывные и периодические.

В первых жидкая смесь все время подается в колонну, и также постоянно из нее выводятся разделенные ингредиенты. Во вторых в куб сразу загружается определенное количество смеси, после чего аппарат работает до полной ее переработки.

В бытовых устройствах в качестве ректификационной колонны используется царга. Это труба диаметром от 30мм до 50мм, заполненная по всему объему насадками. Чтобы последние не высыпались, по краям ставят проницаемые для пара и капель пыжи. Состояние равновесия фаз достигается в том случае, когда пар проходит через некоторый слой царги, эквивалентный одной ТТ. Его высоту рассчитывают в миллиметрах и называют высотой единицы переноса.

Главные особенности ректификации: выделение нужного ингредиента в чистом виде и возможность разделения исходной смеси сразу на несколько компонентов. Чем выше колонна, тем медленнее идет процесс, но тем чище конечный продукт.

Процессы в виноделии

В отрасли изготовления алкогольных напитков, разница между дистиллированным и ректифицированным спиртом объясняется следующим образом. Дистиллят – это сырье, в котором остается органолептика (вкус и запах) исходного продукта. То есть, если делается напиток зерновой, то зерна, если яблочный – яблока и так далее. При этом в дистиллированном этиловом спирте еще есть множество примесей. Часть из них формируют вкус и запах. От прочих избавляются с помощью различных рецептов. Ректификат – это рафинированно очищенный спирт. Органолептика исходного продукта полностью отсутствует. В нем вкус и запах только спирта, и больше – ничего. На следующих стадиях технологического процесса, с помощью вкусовых добавок и ароматизаторов, в него вносят заданную органолептику, после чего получают широкий ассортимент наливок, настоек и прочего.

Исходя из этого, нельзя говорить, что один способ лучше, а другой – хуже. У каждого свое предназначение. Если, например, делается бренди со вкусом и ароматом винограда, то нужна дистилляция. После ректификации указанные особенности исчезнут. Для получения приятного аромата, дистиллированный спирт выдерживают в дубовых бочках. А для ректифицированного 96%-го спирта это бесполезно, он годится лишь для разведения, например, при изготовлении водки. К этому еще можно добавить, что оборудование для ректификации спирта стоит дороже, чем для дистилляции. К тому же, для проведения ректификации требуется дистиллированная брага.

Теоретические основы дистилляции

В смеси, состоящей из двух ингредиентов (одним из которых является жидкость, как основа раствора), концентрация растворенного вещества в жидкости С1 отличается от концентрации С2 его же в паре этой жидкости. Коэффициент разделения (распределения)

является характеристикой процесса. В некоторых случаях удобней работать с обратной величиной: А = 1 / В, которая называется так же. Данный параметр зависит от условий проведения дистилляции и природы веществ, составляющих смесь.

В зависимости от условий, коэффициент В может быть:

Идеальный. На него влияют только парциальные давления ингредиентов смеси (парциальным называется давление отдельно взятого газа, входящего в смесь из нескольких газов; то есть, это давление одного газа, которое у него было бы, если бы он занимал весь объем, который занимает смесь газов).

Равновесный. В этом случае число молекул газа Н, улетучивающихся из жидкости, равно числу его молекул Н1, которые возвращаются в жидкость за то же время.

Эффективный.

На практике на проведение дистилляции влияют перемешивание раствора и наличие в нем примесей. Присутствие последних может оказаться настолько значительным, что по разделению основного вещества и примесей эффективный коэффициент может очень сильно отличаться от идеального.

Не менее важными параметрами процесса являются температура испарения и степень отклонения системы от фазового равновесия между жидкостью и паром. Во время дистилляции:

Где НС – число молекул, переходящих в конденсат. Количественно отклонение определяется соотношением: НС / Н. В этом случае есть два предельных состояния системы. Если НС = 0, то имеет место равновесие, сколько частиц ушло из жидкости за единицу времени, столько же в нее и вернулось. Если НС = Н, то это молекулярная дистилляция, то есть, все частицы, испарившиеся из жидкости, перешли в конденсат. Обычно такое бывает, если процесс проводится в вакууме, давление пара небольшое, а расстояние от поверхности воды до точки конденсации минимальное. В этом случае частицы пара не сталкиваются, ни с молекулами воздуха, ни между собой.

Виды дистилляции

Описанный в начале статьи процесс, при котором жидкость нагревается и частично испаряется, а ее пары непрерывно отводятся в холодильник и там конденсируются, называется простой перегонкой. При работе с многокомпонентной жидкой смесью, применяется дробная перегонка или фракционная дистилляция. В этом случае ингредиенты смеси собирают в конденсат по частям, в зависимости от их летучести, начиная с самого низкокипящего.

Ректификация многими специалистами считается разновидностью дистилляции. Она происходит за счет того, что любая замкнутая система, состоящая из газа и жидкости, стремится к состоянию равновесия. А при ректификации рабочая (фактическая) концентрация ингредиентов паровой фазы отличается от той, которая должна быть, чтобы данная жидкость находилась в равновесии.

Дистилляция и ректификация – это два способа разделения компонентов жидкой смеси, в основе которых лежит один и тот же физический процесс. Но разные технологии их проведения позволяют получить на выходе совершенно различные результаты.

Спиртосодержащие продукты довольно часто используются в нашей современной жизни. А иной раз без них бывает просто не обойтись (причем имеется в виду отнюдь не алкоголь). Обычно дистиллят (основа для многих напитков и лекарств) получают путем брожения и последующей перегонки сырья. Но довольно часто думают, что ректификация - это повторная перегонка. А это мнение ошибочно. Только многократное преобразование жидкостей, содержащих этанол, в специальных колоннах может дать результат выправления (именно так дословно переводится данный термин), очищения спиртов от примесей.

В промышленности и домашнем винокурении применяются и ректификат, и дистиллят. Разница между ними достаточно существенна. Но что лучше использовать? Данный вопрос волнует многих. Но для того, чтобы как следует оценить преимущества или недостатки технологий, нужно в первую очередь определить, какого результата мы желаем добиться: получить напиток чище слезы или, напротив, насладиться его ароматом и вкусом? Хотелось бы разложить по полочкам, что такое ректификат и дистиллят. Разница между ними имеется или же она - «придумка мастеров», которая представляет собой узкопрофессиональную направленность и не играет большой роли для среднестатистического потребителя? Давайте разбираться!

Виды дистиллятов

Это жидкости, получившиеся в результате одноименного процесса - дистилляции, то есть перегонки практически любой спиртосодержащей смеси, дальнейшего ее охлаждения и конденсации паров. Согласно классификации, можно выделить несколько разновидностей перегонки:

• простую,
• фракционную,
• собственно ректификацию.

Расскажем о каждой поподробнее, чтобы установить, чем отличаются ректификат и дистиллят. Разница между ними все же существует!

Простая дистилляция

Эта технология, по утверждениям историков, была известна с третьего века до нашей эры - данный способ использовали египтяне для того, чтобы сделать краску из порченых виноградных ягод. По крайней мере, это самый старый задокументированный момент. А возможно, что дистилляция знакома людям и с более древних времен. Для данного процесса применялись медные кубы, состоящие из перегонной емкости, конденсатора, отводной трубы для паров.

Сперва с помощью таких устройств делали краску и эссенции, духи. А уже позже, в связи со сложностью транспортировки вин по морю (напитки портились из-за палящего солнца), применили процесс к производству крепкого алкоголя.

Краткое описание процесса

Так процесс дистилляции получил известность по всей Европе, а сырье для приготовления алкогольных напитков использовали разное: виноград и зерно, кукурузу и сахар, свеклу и сахарный тростник, а в американских колониях - даже растения, к примеру кактусы.

Вкратце сам процесс выглядит примерно таким образом:

1. Из сырья сначала изготавливают брагу - содержание алкоголя в ней, как правило, небольшое. Причем способы ее изготовления могут отличаться.
2. Самый простой: растворяем в теплой тридцатиградусной воде дрожжи, смешивая их с сиропом из сахара и воды. Затем герметично закрываем емкость крышкой (или надеваем, к примеру, резиновую перчатку на трехлитровую банку, чтобы газу было куда выходить), ставим в тепло на неделю.
3. Более сложный способ исключает использование сахара. Картошку или зерновые измельчаем, заливаем водой и нагреваем. За это время крахмалы, содержащиеся в сырье, должны преобразоваться в сахара. Далее смесь ферментируем дрожжами и оставляем настаиваться в тепле.
4. Когда процесс брожения близок к завершению, брагу процеживаем и заливаем в прибор для дистилляции.
5. Он нагревается с помощью источника тепла, а брага начинает испаряться.
6. Полученный пар попадает по отводящей трубке в холодильник, где и конденсируется, превращаясь в дистиллят.

Следует отметить, что технологии простой дистилляции не предполагают полного удаления примесей из получаемого на выходе напитка. И если подобный процесс повторить неоднократно, то это все равно не приведет к его полному очищению. Поэтому у дистиллята наблюдается легкий вкус и аромат тех продуктов, которые использовались для браги. Впоследствии для придания аутентичного вкуса и запаха продукт ароматизируют (помещая в дубовые бочки для приготовления рома или коньяка, добавляя кориандр, хвойную эссенцию и миндаль в случае джина).

Иногда, чтоб избавиться от неприятных запахов и ароматов, осуществляют очистку при помощи химикатов, что весьма негативно может сказаться на здоровье конечного потребителя продукта.

Фракционная

Казалось бы, какая разница: дистиллят и ректификат - это все равно спирты. Но нюансы все же есть. Не секрет, что разные жидкости имеют и различную температуру кипения: вода - 100 градусов по Цельсию, спирту для этого потребуется только 78. На основе данного свойства возникла следующая разновидность дистилляции - по фракциям. Ее механизм довольно прост: различные фракции получаемой жидкости распределяются при перегонке в разные емкости.

Краткое описание процесса

Отбор этих фракций производят в соответствии с концентрацией этанола, температурой паров, объемом сырья. При этом так называемый «первач», или «голова» (первая фракция напитка), не используется, потому что имеет не слишком приятный запах (а также довольно вреден для организма человека). Её отсекают, согласно температуре и проценту этила, по каплям.

А вот уже средняя фракция (или, как ее называют в народе, «тело самогона») обычно не имеет цвета и обладает нейтральным запахом. Ее отбор происходит при температуре от 90 до 95 градусов по Цельсию и крепости в 35-45 %, пока жидкость горит.

Хвосты

«Хвост» (последняя фракция) имеет характерный резкий запах и аромат, так как в нем содержится большое количество сивушных масел. И следует внимательным образом следить, чтоб они не попадали в основное «тело». Затем, для получения качественного напитка, его рекомендуют дополнительно очищать углем (а также, если есть такая возможность, дистиллировать еще разок, при этом сделать это следует медленнее, чем ранее, и четким образом разделить по фракциям).

Какая разница между ректификатом и дистиллятом и соответствующими одноименными процессами? Следует помнить, что произвести спирт высокой очистки путем дистилляции, пусть даже неоднократной и фракционной, практически невозможно: у полученного напитка обязательно присутствует специфический аромат и вкус. Поэтому для изготовления спирта в промышленных (да и в домашних) условиях применяется ректификация.

Ректификация чистого спирта

Итак, мы уже знаем, что собой представляют ректификат и дистиллят. Разница между ними существует, и большая! Ректификация - метод разделения смесей на основе принципа теплообмена между паром и жидкостью. Как результат, получаем абсолютно чистую жидкость. И не следует путать ректификацию с повторной перегонкой. Данный процесс отличается от вышеописанных.

Краткое описание процесса

Вначале емкости с самогоном нагреваются до состояния кипения. В это время пары, что образуются при закипании, поднимаются по ректификационным колоннам кверху, попадая в специальный аппарат для конденсации пара, называемый дефлегматором. Тот, в свою очередь, подвергается охлаждению водой.

На охлажденных поверхностях дефлегматора пары начинают конденсироваться, образуя при этом флегму, что стекает по колоннам вниз в специальную емкость. Пар, поднимающийся вверх, и флегма, стекающая вниз, взаимодействуют между собой. При этом происходят процессы теплообмена. Как результат, в верхней части находятся компоненты, более легко закипающие, которые превращаются в конденсат, собираясь в емкость.

При ректификации чистота каждого участвующего ингредиента - не меньше 90 %. При помощи данного способа, к примеру, из нефти может быть выделен бензин, а в виноделии из браги получают ректифицированный спирт (содержание этанола - 95 %).

Какая разница: дистиллят и ректификат. Что предпочесть?

Итак, мы убедились, что это две абсолютно различные жидкости. Посему, отвечая на вопросы: "Спирт ректификат и дистиллят - в чем разница? И что лучше использовать для домашнего винокурения?" - нужно учитывать в первую очередь следующие факторы:

1. После простой (или даже многократной фракционной) дистилляции полученные на выходе напитки сохраняют аромат и привкус тех продуктов, которые лежат в основе исходного сырья.
2. В процессе ректификации все эти свойства подлежат уничтожению.

При этом разница между дистиллятом и ректификатом уже состоит в целях приготовления. Первый - это напиток, который винокуром изготавливается так, чтобы в нем оставалась органолептика, характерная для исходника-сырья. Другими словами, если это кальвадос - то яблоки, если виски - то солод, если коньяк - то виноград. При процессе дистилляции, кроме этила, внутри еще остается «дух» напитка - всяческие примеси, которые формируются в аутентичный букет: вкус с ароматом. Вот в чем разница!

Дистиллят и ректификат - продукты перегонки. Но! Ректификат - рафинированный, очищенный продукт, где органолептика исходника «убивается» напрочь, выхолащивается. Хоть из стула, хоть из самого вкусного винограда, но он должен получиться с запахом и вкусовыми качествами именно этила, и «ничего личного». Почему же максимальная крепость спирта - 96 %? А потому, что остальное - это не примеси, а вода, так как этил является абсорбентом, то есть втягивает в себя воду. Затем уже, на основе чистого спирта, мы получаем разные настойки, наливки, ликеры. То есть вносим органолептику уже не исходного сырья, а ароматизаторов - вкусовых добавок.

Вместо послесловия

Итак, закрепим материал: чем же отличаются спирт ректификат и дистиллят? Разница между ними существенна. Полученный при дистилляции продукт сможет «работать» на винокура и далее. При помещении в дубовые бочки оставшиеся компоненты могут окисляться, и напитки становятся ароматными. Ректифицированный не имеет данных свойств, его нужно только разводить. В этом разница. Дистиллят и ректификат служат различным целям при напитков.

Дистилляция (от лат. distillatio - стекание каплями) - перегонка, разделение жидких смесей на отличающиеся по составу фракции. Процесс основан на различии температур кипения компонентов смеси.

Хорошо всем известный пример использования дистиллированной воды - заливка в аккумуляторы автомобиля. В быту же дистилляторы не нашли широкого применения.

И дело здесь совсем не в непригодности дистиллированной воды для питья. Вредность такой воды из-за отсутствия в ней «полезных» минеральных веществ - это, скорее, укоренившийся предрассудок. Дистиллированная вода действительно имеет невысокие вкусовые качества, часто ее вкус характеризуют как «затхлый». Однако с точки зрения влияния на здоровья нет никаких свидетельств того, что дистиллированная вода непригодна для питья.

Ограниченность же применения дистилляторов в быту объясняется следующими причинами:

Во-первых, бытовые дистилляторы имеют малую производительность (около одного литра в час).

Во-вторых, в бойлере дистиллятора постоянно образуются осадок, накипь и т.п., которые надо вычищать.

В-третьих, дистилляторы излучают тепло и в довольно значительных количествах.

В-четвертых, дистилляторы потребляют значительное количество электроэнергии, что для многих применений делает их использование менее рентабельным, чем обратный осмос (способ очистки воды, при котором вода, проходит через специальную полупроницаемую мембрану) или деминерализация на ионообменных смолах.