Что такое дистилляция и особенности процесса

Что такое классическая дистилляция?

Слово «дистилляция» пришло из латинского языка и в переводе означает «стекание каплями». Это название очень емко отражает суть происходящего. Дистилляция или, как ее еще называют, перегонка – это разделение многокомпонентных смесей на отдельные фракции. Если рассматривать механизм процесса дистилляции, то это нагревание и испарение жидкости с последующим охлаждением пара и его конденсацией.

Те, кто называет перегонку химическим процессом не вполне правы, поскольку основное условие его не выполняется – не происходит образования новых соединений. Процесс основан на последовательном изменении агрегатного состояния вещества, сопровождающемся массообменом, поэтому имеет прямое отношение к физике и лишь опосредованное к химии.

Метод дистилляции основан на том, что разные вещества имеют разные температуры кипения. Поэтому регулируя мощность нагрева, можно обеспечить последовательное испарение тех или иных веществ и таким образом разделить смесь на компоненты. В зависимости от того, насколько качественно была проведена перегонка, в составе дистиллята содержится больше или меньше дополнительных примесей.

Схема простейшего дистиллятора состоит из нескольких узлов:

• емкость, в которой происходит нагрев дистиллируемой жидкости;
• охлаждающее устройство, в котором пары конденсируются;
• паропровод, соединяющий обогреваемую емкость и холодильник.

В зависимости от того, какая смесь дистиллируется и с какими целями, основным продуктом перегонки может быть как сам дистиллят, так и остаток.

Дистилляцию применяют во многих областях. Самые распространенные – нефтеперегонка, самогоноварение, опреснение морской воды.

Дистилляция алкоголя

Один из самых ярких примеров перегонки – получение самогона из браги. Перебродившее сусло помимо этилового спирта, произведенного дрожжами, содержит воду и большое количество разнообразных химических соединений. В зависимости от вида сырья и пропорций ингредиентов концентрация спирта в браге колеблется от 10 до 20 %, соответственно воды – от 80 до 90%.

Что касается примесей, то большинство из них токсичны и вредны для человеческого организма – это метанол, ацетон, летучие кислоты, уксусные альдегиды, сивушные масла и др. Именно наличие этих веществ основная причина того, что брагу нельзя считать напитком, готовым к употреблению.

Чтобы получить алкоголь, пригодный для питья, требуется дистилляция браги. Ее проводят путем нагревания браги до определенных температур и конденсации образующегося пара. Дело в том, что температура кипения наиболее вредных компонентов спиртосодержащей смеси (в частности токсичного метилового спирта), ниже, чем у этилового спирта, а температура кипения воды и сивушных масел выше.

Таким образом, постепенно нагревая спиртосодержащую смесь, из нее последовательно испаряют вещества с разными температурами кипения, поочередно конденсируя их в охладителе и отбирая по отдельности. Такое воздействие приводит к тому, что в дистиллят попадает большая часть этилового спирта и гораздо меньше воды и примесей, чем было в исходном продукте.

Установкой для перегонки в этом случае служит самогонный аппарат. Существуют различные типы этих устройств и разнообразные комплектующие к ним, но все они выполняют две основные задачи:

1. Очищают самогон от вредных примесей.
2. Повышают крепость напитка, сохраняя содержание спирта, при этом уменьшая количество воды.

Конструкция классического самогонного аппарата состоит из перегонного куба, в котором нагревается брага, холодильника, где спиртовые пары конденсируются, и паропровода между этими узлами.

Для более качественной дистилляции устройство дополнительно оборудуется сухопарниками, колоннами, частичными конденсаторами и другими элементами.

Виды дистилляции

Если говорить о производстве алкоголя, то здесь применяются два вида дистилляции:

• простая;
• дробная.

При простой дистилляции происходит нагревание браги до температуры +83…+85⁰С. Эти значения выше температуры кипения этилового спирта (+74,8⁰) и ниже температуры кипения воды (+100⁰С). Финальное значение температуры +98⁰С. При таких условиях испаряется в основном спирт, а большая часть воды остается в перегонном кубе.

Плохо то, что вместе со спиртом испаряется и большинство вредных примесей, которые затем конденсируются, попадая в конечный продукт. Именно из-за этого, получаемый после простой перегонки спирт-сырец непригоден для питья и после разбавления (в целях безопасности) отправляется на повторную перегонку.

Дробную дистилляцию называют также фракционной. Такая перегонка позволяет последовательно отделить вредные фракции и получить гораздо более чистый и крепкий спиртной напиток.

Ее принцип заключается в том, что брага нагревается до определенной температуры и на какой-то период этот температурный режим сохраняется. Благодаря этому сначала испаряются и конденсируются в холодильникенизкокипящие метиловый спирт, ацетон, альдегиды. Затем брагу нагревают до температуры кипения этилового спирта, собирая его, и, наконец, нагрев брагу еще сильнее, отбирают самые высококипящие компоненты.

Чаще всего для производства алкоголя спиртосодержащую смесь перегоняют дважды: первая перегонка быстрая на максимальной мощности без отбора фракций, вторая – дробная. В результате такой двойной дистилляции удается получить продукт с низким содержанием вредных примесей и высоким содержанием спирта.

Этапы

Процесс дробной перегонки состоит из трех этапов:

• отбор голов;
• отбор тела;
• отбор хвостов.

На первом этапе отбирают наиболее вредную фракцию, которая называется «голова». Отбор голов происходит в температурном диапазоне от +68 до +75⁰С. При такой температуре активно испаряются наиболее токсичные компоненты, содержащиеся в браге. Головы отбирают, ориентируясь на разные параметры:

• по запаху (отбирают до тех пор, пока выходящая из аппарата жидкость не перестанет издавать характерный запах ацетона);
• по сахару (на каждый килограмм сахара в браге отбирают 60–80 мл голов);
• по чистому спирту (по крепости исходного продукта высчитывают количество абсолютного спирта и от него отбирают 12–15%).

Голову категорически нельзя пить, можно использовать только для хозяйственных нужд, например, для розжига или в качестве растворителя для очистки сильных загрязнений.

После отбора голов приступают к отбору питьевой фракции – жидкости, которая называется «тело». Это собственно самогон, который можно пить или использовать для приготовления более сложных алкогольных напитков. Тело отбирают в температурном диапазоне от +78 до +85⁰С.

В основной фракции максимум этилового спирта и очень мало примесей, причем часть из них эфиры, определяющие огранолептические характеристики (вкус и запах) конечного продукта.

Отбор тела прекращают, не только ориентируясь на температуру в перегонном кубе. Сигналом о начале отбора хвостов может стать изменение запаха дистиллята, в нем появляются выраженные сивушные нотки. Еще один вариант – ориентироваться на крепость в струе, процесс отбора тела прекращают, когда значение будет ниже 40–45%.

На отборе тела многие заканчивают перегонку, но есть и те, кто продолжает нагревать брагу, отбирая хвосты – фракцию, содержащую немного спирта и много сивушных масел. Последние не так вредны для здоровья, как примеси, содержащиеся в голове, но они портят самогон, делая его мутным и придавая ему неприятный вкус и запах.

Хвосты можно использовать для повторной перегонки, получив из них еще немного спирта. Другой вариант – добавить их в следующую порцию браги, чтобы повысить выход спирта. 

Заключение

Понимание процесса дистилляции поможет более грамотно подойти к домашнему производству самогона и более эффективно использовать самогонный аппарат. Правильная перегонка со своевременным отбором голов и хвостов позволит на выходе получать продукт высокой крепости и отменного качества.