Оффтоп: методы ускоренного старения алкоголя ч.2 - Оборудование для термориформинга
Сегодня расскажу свои опыты с оборудованием. У вас могут быть другие, как и у других людей. На истинность и идеальную правильность я не претендую.
Но для начала дисклеймер:
Кроме неудачного напитка, вам может торвать руки, голову, спалить квартиру или дом и в целом нанести непоправимый урон всему вам.
И это не пугалка для детей.
Я это говорю как профессиональный химик и тот, кто заставал, как взрываются аппараты, кто получал очень гадкие ожоги и травмы.
Из-за тупости людей я чуть не лишился руки и головы.
Не повторяйте, если не понимаете как.
Не думаете, что вам удастся нае*ать судьбу.
Но для начала дисклеймер:
Кроме неудачного напитка, вам может торвать руки, голову, спалить квартиру или дом и в целом нанести непоправимый урон всему вам.
И это не пугалка для детей.
Я это говорю как профессиональный химик и тот, кто заставал, как взрываются аппараты, кто получал очень гадкие ожоги и травмы.
Из-за тупости людей я чуть не лишился руки и головы.
Не повторяйте, если не понимаете как.
Не думаете, что вам удастся нае*ать судьбу.
Еще раз про термомодификацию
Во-первых, не ленись, дорогой читатель, и покури теорию.
Во-вторых, любое оборудование - от реактора до термопар - призвано контролировать процесс. Т.е. создавать такие условия и давать вам такую обратную связь, чтобы вы могли управляемо привести целый каскад реакций к нужному состоянию.
А потому, нужно понять, что мы хотим контролировать.
В целом, реакции зависят в основном от трех параменртов: давления, температуры и концентрации исходных компонентов.
Но обо всем по порядку.
Температура
Контроль температуры, пожалуй, самая важная часть. Именно температурные ээффект имеют максимальное влияние на скорость процессов, опережая и давление и концентрацию компонентов. И на этот счет нужно заморочиться. Нужно и нагревать, и поддерживать температуру, и измерять ее, чтобы не перегреть и не недогреть.
Самый простой и единственно правильный, на мой взгляд, способ это делать - использовать термостаты. Это такие приборы, которые сами имеют готовую схему поддержания заданных параметров температуры. Обычно это некая термоизолированная емкость, нагреватель, одна или несколько термопар, перемешивающее устройство (для равномерности нагрева) и контроллер, который позволяет за всем этим следить и делать "вкл/выкл" нагревателя. По сути, можно собрать его и самому, конструкция-то нехитрая, но можно купить и готовый.
Важным моментов является среда, через готовую осуществляется термоперенос (кондукция). помните, что воздух - изолятор и передает тепло долго. А значит, система будет инертной, т.е. будет иметь повышенный отклик от термопары. Плюсы - ниче никуда не выльется, если что-то пойдет не так.
Я сторонник жидких сред. Тут вариантов несколько - водяная баня и масляная баня. Плюсы первой - доступность, высокая теплоемкость, безопасность, простота использования. Но, при этом, выше 100 градусов оную не нагреешь. Плюсы масла в его высокой температуре, нагреть его получится вплоть до 200 градусов, а еще масло не проводит ток. Но минусы тоже есть - это грязно, масло пожароопасно и с ним сложнее работать.
Давление
Термомодификация - не одна реакция, а целый каскад. И кроме гомогенных (или правильнее гомофазных) реакций есть в ней еще и гетерофазные процессы, например экстракция из древесины полезных веществ или реакции с кислородом.
Давление влияет только на газовые процессы, остальному на него пофигу. Не нужно путать модификацию с каким-нибудь афганским казаном или скороваркой - там все происходит так быстро из-за температуры, а не давления. Последнее просто помогает воде кипеть при 120, а не при 100. В условиях модификации алкоголя такие температуры не нужны примерно никогда. К тому же, есть и еще одно НО.
Работа с чем-то нагретым и горючим под давлением без должного обыта и образования еще и в домашних условиях - верный путь в больницу или морг. Промышленность с инженерами и специальным оборудованием может себе это позволить. Дома лучше не играть с огнем.
Концентрация
И речь тут пойдет не о концентрации спирта, я про нее уже рассказывал в статье. Речь о газах и твердых компонентах.
Чем больше кислорода проходит через систему, тем эффективнее идут процессы оксидации. Чем больше площадь контакта с твердыми компонентами, тем быстрее идет экстракция. Принципы просты, как божий день.
Соответственно, управлять на этом уровне можно через площадь контакта, скорость продува и дисперсность пузырьков. Чем мельче щепа и мельче пузырьки воздуха при барботаже, тем быстрее пойдут процессы.
Но еще один неочевидный для большинства способ управления окнцентрацией - перемешивание. Именно перемешивание является смым эффективным способом массопереноса в системе, что позволяет уностить продукты реакции из зоны этой самой реакции и смещать равновесие процессов вправо, т.е. в сторону этих самых продуктов.
Принципиальная схема
Итак, что мы имеем:
Первое - материал реактора. Он должен быть достаточно стоек к температуре и кислороду и не портить вкус алкоголя.
Второе - наличие катализаторов в системе. Ионы меди или железа ускоряют процессы достаточно прилично. А значит, если в системе будет присутствовать хоть малая толика этих ионов, процессы будут идти быстрее. Со стеклом такой фокус уже не прокатит.
Третье - мы греем спирт. Спирт - штука летучая и нам нужно его как-то возвращать в систему, чтобы не остаться не у дел к концу процесса. Следовательно, нам нужен обратный холодильник, который удет конденсировать пары и возвращать и в реактор.
Четвертое - нужна связь с атмосферой. И для того, чтобы удалять пропускаемый воздух, и для того, чтобы вместе с воздухом удалять всякую легколетучую погань, типа ацетона.
Теперь можно перейти и к схеме. Заранее прошу простить за кривизну рисунков.
Во-первых, не ленись, дорогой читатель, и покури теорию.
Во-вторых, любое оборудование - от реактора до термопар - призвано контролировать процесс. Т.е. создавать такие условия и давать вам такую обратную связь, чтобы вы могли управляемо привести целый каскад реакций к нужному состоянию.
А потому, нужно понять, что мы хотим контролировать.
В целом, реакции зависят в основном от трех параменртов: давления, температуры и концентрации исходных компонентов.
Но обо всем по порядку.
Температура
Контроль температуры, пожалуй, самая важная часть. Именно температурные ээффект имеют максимальное влияние на скорость процессов, опережая и давление и концентрацию компонентов. И на этот счет нужно заморочиться. Нужно и нагревать, и поддерживать температуру, и измерять ее, чтобы не перегреть и не недогреть.
Самый простой и единственно правильный, на мой взгляд, способ это делать - использовать термостаты. Это такие приборы, которые сами имеют готовую схему поддержания заданных параметров температуры. Обычно это некая термоизолированная емкость, нагреватель, одна или несколько термопар, перемешивающее устройство (для равномерности нагрева) и контроллер, который позволяет за всем этим следить и делать "вкл/выкл" нагревателя. По сути, можно собрать его и самому, конструкция-то нехитрая, но можно купить и готовый.
Важным моментов является среда, через готовую осуществляется термоперенос (кондукция). помните, что воздух - изолятор и передает тепло долго. А значит, система будет инертной, т.е. будет иметь повышенный отклик от термопары. Плюсы - ниче никуда не выльется, если что-то пойдет не так.
Я сторонник жидких сред. Тут вариантов несколько - водяная баня и масляная баня. Плюсы первой - доступность, высокая теплоемкость, безопасность, простота использования. Но, при этом, выше 100 градусов оную не нагреешь. Плюсы масла в его высокой температуре, нагреть его получится вплоть до 200 градусов, а еще масло не проводит ток. Но минусы тоже есть - это грязно, масло пожароопасно и с ним сложнее работать.
Давление
Термомодификация - не одна реакция, а целый каскад. И кроме гомогенных (или правильнее гомофазных) реакций есть в ней еще и гетерофазные процессы, например экстракция из древесины полезных веществ или реакции с кислородом.
Давление влияет только на газовые процессы, остальному на него пофигу. Не нужно путать модификацию с каким-нибудь афганским казаном или скороваркой - там все происходит так быстро из-за температуры, а не давления. Последнее просто помогает воде кипеть при 120, а не при 100. В условиях модификации алкоголя такие температуры не нужны примерно никогда. К тому же, есть и еще одно НО.
Работа с чем-то нагретым и горючим под давлением без должного обыта и образования еще и в домашних условиях - верный путь в больницу или морг. Промышленность с инженерами и специальным оборудованием может себе это позволить. Дома лучше не играть с огнем.
Концентрация
И речь тут пойдет не о концентрации спирта, я про нее уже рассказывал в статье. Речь о газах и твердых компонентах.
Чем больше кислорода проходит через систему, тем эффективнее идут процессы оксидации. Чем больше площадь контакта с твердыми компонентами, тем быстрее идет экстракция. Принципы просты, как божий день.
Соответственно, управлять на этом уровне можно через площадь контакта, скорость продува и дисперсность пузырьков. Чем мельче щепа и мельче пузырьки воздуха при барботаже, тем быстрее пойдут процессы.
Но еще один неочевидный для большинства способ управления окнцентрацией - перемешивание. Именно перемешивание является смым эффективным способом массопереноса в системе, что позволяет уностить продукты реакции из зоны этой самой реакции и смещать равновесие процессов вправо, т.е. в сторону этих самых продуктов.
Принципиальная схема
Итак, что мы имеем:
- Нужна термостатически оборудованная среда
- Дисперсные материалы (в пределах разумного)
Первое - материал реактора. Он должен быть достаточно стоек к температуре и кислороду и не портить вкус алкоголя.
Второе - наличие катализаторов в системе. Ионы меди или железа ускоряют процессы достаточно прилично. А значит, если в системе будет присутствовать хоть малая толика этих ионов, процессы будут идти быстрее. Со стеклом такой фокус уже не прокатит.
Третье - мы греем спирт. Спирт - штука летучая и нам нужно его как-то возвращать в систему, чтобы не остаться не у дел к концу процесса. Следовательно, нам нужен обратный холодильник, который удет конденсировать пары и возвращать и в реактор.
Четвертое - нужна связь с атмосферой. И для того, чтобы удалять пропускаемый воздух, и для того, чтобы вместе с воздухом удалять всякую легколетучую погань, типа ацетона.
Теперь можно перейти и к схеме. Заранее прошу простить за кривизну рисунков.
Принципиальная схема установок
Что есть что на рисунках:
Собсно, сама по себе схема до нельзя простая и понятная. Более того, свои перве эксперименты я делал именно в такой конструкции - это самый удобный способ сделать немного и понятно. Для малых обхемов эта схема вполне себе годная.
Масштабирование
Я рассмотрел схему с внешним нагревом и для малых объемов. Принципиально, схема для больших объемов не изменится, однако некоторые вещи можно сделать иначе.
- Дистиллят - то, что модифицируем
- Дубовые щепки или бруски
- Водяная баня - это среда, в которой все действо и происходит
- Обратный холодильник - возвращает спирт обратно. Важно, чтобы он был связан с атмосферой.
- Термопара - для контроля температуры в системе
- Трубка/капиляр для подачи кислорода (из воздуха). Контролировать его можно игольчатым краном или иным иметодами, а на конец поставить распылитель (вроде аквариумного) - так пузырьки будут мельче, а площадь поверхности контакта - больше.
- Якори магнитной мешалки - для перемешивания воды в бане и в дистиллята в колбе
- Магнитная мешалка с подогревом - и перемешивает, и греет
- Механическая роторная мешалка просто мешает дистиллят
- Термостат погружной (сувид) - нагревает и перемешивает воду в водяной бане.
Собсно, сама по себе схема до нельзя простая и понятная. Более того, свои перве эксперименты я делал именно в такой конструкции - это самый удобный способ сделать немного и понятно. Для малых обхемов эта схема вполне себе годная.
Масштабирование
Я рассмотрел схему с внешним нагревом и для малых объемов. Принципиально, схема для больших объемов не изменится, однако некоторые вещи можно сделать иначе.
Тоже самое, но при больших масштабах
Что есть что:
И снова напоминание - это не идеальная схема, это ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ модель, которую нужно адаптировать под сея со знанием дела и пониманием процессов.
Нюансы и ТБ
- Дистиллят - эта часть неизменна.
- Стальной или медный реактор - по сути, может быть практически любых объемов. Для большей стабильности системы его желательно термоизолировать.
- Связь с атмосферой и/или подключение к обратному холодильнику - лично я предпочитаю с огнеопасными жидкостями работать под обратным холодильником, так меня научил химфак. Это дополнительный элемент безопасности + возможность удалить лишние продукты реакций.
- Термопара - можно врезать, а можно и просто опустить сверху
- ТЭН - низкотемпретурный=маломощный. Греть дистиллят выше 80 сомнительная история сма по себе, а до 80 справится самый простой.
- Контроллер ТЭНа - можно объединить со следующим элемнетом, я разделил для понимания
- Терморегулятор - по сути ,может быть вкупе с термопарой сразу (так и лучше и правильнее)
- Подача воздуха - и снова - можно врезать, а можно опустить трубку с распылителем сверху.
- Дубовые бруски или щепа в мешке для затирания или на фальшдне
- Механическая мешалка - обязательный элемент, чтобы не было перегевов и процесс шел равномерно.
И снова напоминание - это не идеальная схема, это ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ модель, которую нужно адаптировать под сея со знанием дела и пониманием процессов.
Нюансы и ТБ
- Даже при низких температурах это опасно. Тут и легковоспламеняющиеся жидкости, и нагрев, и электричество. Будьте ПРЕДЕЛЬНО ОСТОРОЖНЫ!
- Воздух в систему можно и не подавать. Просто процесс оксидации в этом случае будет дольше. Можно периодически продувать систему воздухом - это тоже вариант. Но самым оптимальным является использование капиляров и очень тонкой подачи в течении всего процесса. Тонкая - это реально МАЛО, там не нужен прям барботаж.
- Заменить воздух может помочь перекись водорода - ее добавляют в дистиллят и, разружаясь, она как раз образует кучу реактивных радикалов, который точно также образуется при растворении кислорода. Однако, с перекисью нужны эксперименты, чтобы подобрать нужное количество. можно начать с 0,2 мл 3% на 1 л дистиллята и увеличивать количество, если вам то необходимо. Но помните - подачу воздуха можно выключить, а вот перекись из системы вы уже не уберете.
- Если хотите избавляться от пакостных эфиров, лучше использовать воду комнатной температуры в холодильнике - я юзал аквариумный насос и ведро на 20 л. Спирт остывает неплохо, а вот гадость спокойно покидает систему.
- На 1-1,5 л для минимальной модификации время описано в статье. На каждый следующий литр уходит практически кратное количество времени, опытным путем коэффициент пересчета составил примерно 0,88. Т.е. на 1 л на цикл уходит примерно 90 минут для минимальной модификации, а на 5 уже 5*90*0,88=396 минут или примерно 6,5 часов. Хотите сильнее - увеличивайте количество циклов до требуемого вам вкуса. Однако, все это экспериментально и вы можете подобрать режимы для себя.
- Минимальная модификация означает, что это улучшит вкус. За 90 минут вы не получите 10 летний коньяк или виски, не тешьте себя иллюзиями.
- Не дуйте в систему много воздуха - вы скорее испортите продукт, нежели ускорите процесс.
- Соединение с атмосферой - ОБЯЗАТЕЛЬНО! Однако, именно со стороны химии я настоятельно рекомендую связывать систему через обратный холодильник, чтобы не допускать уноса горючих жидкостей.
- Можете бросить в реактор немного медных СПН или что-то такого - это поможет убрать лишнюю серу, если она там есть, и слегка ускорит процесс (особенно, если перегоняли вы без использования меди, там уже ионы попадают в систему)
- Перемешивать можно (и даже удобнее) не только механической мешалкой, но и перекачиванием. К слову, если сделать некое подобие "водопада" или орошения, система будет насыщться кислородом дополнительно.
- Помните про фальшдно или другой способ изоляции щепы или брусков от ТЭНа. Локальные перегревы от забившейся щепки могут привести к ее обугиванию и начисто имспортить вкус напитка.
- Ну и помните про качество самого дистиллята - из говна конфет не слепишь, точнее получатся просто говняные конфеты. Если дистиллят изначально был не очень, лучше он от этого не станет. Так что трудиться над тем, чтобы получать качественный напиток изначально очень важно, чтобы потом не было как в том анекдоте - "После сборки тщательно обработайте изделие напильником до нужной формы".