Арманьяк - старший брат коньяка!

Чем замечателен «Гасконский» аламбик.

Прежде чем рассказать о создании бражных колонн непрерывного действия (БКНД), ознакомим Вас с двумя типовыми схемами действующих бражных колонн. Это позволит легче воспринять особенности наших БКНД.

Исторический прототип.

Арманьяк (armagnac) — старейший французский бренди, получил своё название от местности в Гаскони на юге страны. Первоначально использовался голландцами как стабилизирующая добавка к вину, а как самостоятельный напиток стал употребляться с 1730г.

Один из главных секретов арманьяка, благодаря которому он отличается от остальных бренди, начиная с коньяка, заключается в конструкции перегонного аппарата и непрерывном способе дистилляции.

Во Фрации непрерывные виноперегонные аппараты появились раньше периодических. Первое письменное упоминание о непрерывном Арманьякском (Гасконском) аламбике – ХV век, а о периодическом Шарантском - конец ХVI века.

На рисунке приведена схема перегонного аппарата, поясняющая его работу.

Элементы конструкции

Потоки

(I) Запасник вина
(II) Конденсатор-охладитель дистиллята
(III) Змеевик конденсатора
(IV) тарельчатая колонна
(V) Бойлер
(VI) Ёмкость сбора спирта-сырца

БР - вино (бражка);
БД - отходящая из колонны барда;
СС - спирт-сырец (пар или дистиллят);

Вино из запасника (I) непрерывно поступает снизу в конденсатор-охладитель дистиллята (II), нагревается практически до температуры кипения (~93ºС) и подводится в верхнюю часть колонны (IV). Стекая по тарелкам колонны навстречу поднимающемуся вверх пару вино постепенно лишается спирта, а обогащенный пар (СС) кондеситуясь в змеевике (III) конденсатора-охладителя поступет в ёмкость (VI). Лишенное спирта вино (БД) непрерывно выводится из нижней части колонны, куда поступает пар из бойлера (V).

Для обспечения постоянного расхода пара необходимо поддеживать постоянное горение в топке котла (тепловую мощность).

При этом управление аламбиком осуществляется скоростью подачи вина, влияющей на потери спирта с отходящей бардой.

Влиять на крепость получаемого спирта-сырца при этом невозможно, поскольку она зависит от крепости вина и составляет 50...60%.

Современный аналог.

На рисунке представлена схема промышленной непрерывной бражной колонны (НБК).

Элементы конструкции НБК

1) укрепляющая часть колонны (9-10 тарелок);
2) отгонная часть колонны (18-20 тарелок);
3) дефлегматор;
4) конденсатор-охладитель СС.

Потоки НБК

БР - бражка;
БД - барда;
ВД - вода для дополнительного охлаждения;
СС - спирт-сырец (пар или дистиллят);
П - водяной пар.

Брага непрерывно поступает в дефлегматор 3, нагревается практически до температуры кипения (~93ºС) и отводится из него в среднюю часть колонны. Нижняя часть колонны (бражная или отгонная) служит для извлечения спирта из бражки встречным потоком пара. Лишенная спирта бражка (барда) непрерывно выводится из нижней части колонны, куда поступает и пар.

В верхней части колонны 2 (спиртовой или укрепляющей) происходит укрепление паров спирта-сырца до концентрации 85-88%. Примерно 2/3 этих паров (флегмовое число ≈2) конденсируется в дефлегматоре, отдавая тепло браге и воде, и возвращается в колонну в виде флегмы, а остальные пары спирта-сырца уходят в конденсатор-охладитель 4.

Если расход пара в колонну постоянен, то регулируется колонна двумя параметрами:

расходом воды, мы изменяем флегмовое число, влияющее на темп отбора и концентрацию спирта-сырца;
расходом браги, мы влияем на остаточную концентрацию спирта в отходящей барде.

Анализ

Что не нравится:

В обоих вариантах

Нагрев бражки (вина) осуществляется в теплообменниках. Неизбежны отложения. Конструкция теплообменников должна быть разборной.
Колонны тарельчатые. Неизбежны отложения. Конструкция колонны должна обеспечивать доступ к тарелкам для промывки.

Что нравится:

В аламбике - простота управления колонной. Управление только одним параметром - расходом БР.
В НБК - высокая концентрация спирта-сырца на выходе.

Принятые решения в наших БКНД

При разработке БКНД мы постарались исправить недостатки и сохранить достоинства рассмотренных прототипов колонн.

Что вместо тарелок

Для колонн небольшой производительности вместо тарелок нами применена специальная нерегулярная насадка. Её преимущества:

легко высыпается(засыпается) в колонну;
не деформируется в колонне;
позволяет выдержать механическую и химическую чиску вне колонны;
обладает хорошей разделительной и пропускной способностью;

Если бражку не греть

Холодную бражку подаём прямо в колонну («холодная» схема). При этом бражка до кипения нагревается в верней части самой колонны, а конденсатор спирта-сырца охлаждается водой.

При такой схеме:

Нагрев бражки осуществляется прямым контактом с парами спирта-сырца, т.е. наиболее эффективным способом передачи тепла. Колонна становится несколько выше, однако это проще и дешевле, чем дополнительный разбираемый теплообменник.
За счет частичной конденсации паров в холодной бражке:
- уменьшается объёмный выход спирта-сырца по сравнению с аламбиком. Но ведь и в промышленной бражной колонне отбирается только треть паров спирта-сырца.
- повышается концентрация спирта-сырца до 73%. Фактически "нагревательный" участок колонны выступает в роли укрепляющей части.
- в конденсатор колонны поступает меньше паров спирта-сырца, поэтому утилизируемая им тепловая мощность будет меньше мощности подаваемого в колонну пара! Это сокращает его габариты, стоимость и расход охлаждающей воды.

Таким образом, реализация БКНД по «холодной» схеме позволяет существенно упростить её конструкцию, уменьшить стоимость и повысить надёжность элементов.

При этом затраты энергии и охлаждающей воды в колонне БКНД по сравнению с промышленной НБК незначителены.

Управление колонной БКНД

Как в аламбике

весь пар спирта-сырца, вышедший из колонны, после конденсации отправляется в отбор.
при постоянной паровой нагрузке регулирование режима БКНД осуществляется только расходом бражки, определяя потери спирта с отходящей бардой.
концентрация получаемого спирта-сырца будет зависеть от исходной концентрации бражки и её расхода.

Как в промышленной колонне в БКНД есть укрепляющая часть колонны, в которой происходит повышение концентрации спирта-сырца до величин 65-78%об (подтерждено экспериментально).

Технические характеристики наших бражных колонн

В ходе проектирования БКНД, построенных по «холодной» схеме, в них были заложены следующие расчетные характеристики:

Концентрация перерабатываемой бражки	%об	12,5
Концентрация спирта-сырца	%об	72,4
Затраты энергии на перегонку 1л бражки	кДж/л	530
Удельный расход бражки на 1кВт	(мл/мин)/кВт	115
Удельная производительность по спирту-сырцу на 1кВт	(г/мин)/кВт	17,36
Удельная производительность в пересчёте на безводный спирт 1кВт	(г/мин)/кВт	11,3
расход охлаждающей воды на 1л бражки	л/л	1,4
расход пара на 1л бражки	кг/л	0,24

Теоретические расчёты были подтверждены в ходе испытаний реальных установок. Разбросы и отклонения экспериментальных показателей от теоретических значений соответствовали тепловым потерям и свойствам бражек.

Схема наших бражных колонн.

На рисунке представлена «холодная» схема наших колонн БКНД-4, БКНД-8 и БКНД-16

Элементы конструкции БКНД

1) колонна;
3) конденсатор СС;
4) охладитель СС;

Потоки БКНД

БР - бражка;
БД - барда;
ВД - вода охлаждения;
СС - спирт-сырец (пар или дистиллят);
П - водяной пар.

Достоинства принятой схемы БКНД:

При постоянном расходе пара настройка колонны осуществляется только одним параметром – расходом бражки.
Не требует автоматики – простая однократная настройка колонны на перерабатываемую в данный момент бражку.
Имеют вертикальный дистиллятор и концевик, охлаждаемые водой.
Насадка в колоннах «неубиваемая» - можно промывать даже в стиральной машине.
Конструкция предусматривает регламентную промывку насадки прямо в колонне.

Гарантийный срок эксплуатации БКНД - 3 года.

Срок службы БКНД, видимо, не ограничен (набирается статистика).

◄ пред.

В оглавление: Перегонка

след. ►