Удивительно, но в сети практически нет подробных репортажей о том, как делают ЕГО – главное сырье для водки. Как делают саму водку – полно. От сивухи до элитных марок. А спирт – нет!
Помните анекдот, как Василий Иванович попросил Петьку спрятать от солдат цистерну спирта, и тот закрасил надпись «спирт», написав вместо нее C2H5OH? А солдаты на утро были в стельку. Как же – написано ОН. Оказалось, и вправду, он!
А теперь на примере Усадского спиртзавода неподалеку от Казани, входящем в концерн «Татспиртпром», давайте узнаем, как же делают спирт!
Здесь делают спирт самой высокой категории – «Альфа», который постепенно вытесняет некогда топовый «Люкс» из производства качественных марок водки. Все тем же древним методом, изобретенным еще до нашей эры, реализованным в промышленных масштабах в XIV веке и широко практикуемым в сараях и гаражах во время Перестройки. Старой доброй перегонкой…
На входе зерно из мешка, на выходе чистейшая 96-градусная жидкость…
Как известно, веселящее действие алкогольных напитков и способы их получения известны человечеству еще с библейских времен: помните, Ной случайно выпил перебродивший фруктовый сок и опьянел. Вообще, ученые предполагают, что идея химической дистилляции жидкостей возникла еще в I тысячелетии до н.э. Впервые процесс дистилляции описал Аристотель (384-320 гг. до н.э.). Многие алхимики того времени занимались совершенствованием техники перегонки, считая, что путем дистилляции им удается выделить душу вина. Благодаря этому продукт дистилляции и был назван «дух вина» (от латинского «spiritus vini»).
Процесс получения спирта был открыт в различных регионах земного шара практически одновременно. В 1334 году врач-алхимик из Прованса Арно де Вилльгер (Франция) впервые получил винный спирт из виноградного вина, считая его целительным средством. В середине XIV века некоторые французские и итальянские монастыри производили винный спирт под названием «aquavitae» – «вода жизни», а в 1386 году благодаря генуэзским купцам спирт добрался и до Москвы.
Производство этилового спирта было начато в Европе после изобретения в Италии, в XI веке дистилляционного аппарата. Несколько веков этиловый спирт почти не применяли в чистом виде, разве что в лабораториях алхимиков. Но в 1525 году знаменитый Парацельс заметил, что эфир, получающийся при нагревании спирта с серной кислотой, обладает снотворным действием. Он описал свой опыт с домашними птицами. А 17 октября 1846 года хирург Варрен усыпил эфиром первого пациента.
Постепенно спирт разделился на пищевой и технический, получаемый путем расщепления древесных отходов. В Англии технический спирт был освобожден от повышенных налогов на продажу, так как рыночная стоимость спиртных напитков окупала государственные сборы, а вот врачам и промышленникам такая стоимость была не под силу. Для предотвращения пищевого употребления токсичного промышленного спирта его смешивали с метанолом и другими неприятными на запах добавками.
Впоследствии спирт получил мгновенное распространение в медицине в связи с постоянными войнами. В 1913 году на территории Российской империи было зафиксировано около 2400 заводов, производивших в основном водку и вино. Позже произошло обособление производства спирта и водки.
С началом Первой мировой войны производство водки фактически прекратилось, выработка спирта так же снизилось. Производство начало восстанавливаться лишь в 1925-1926 годах, а грандиозное восстановление спиртовой промышленности было начато лишь в 1947 году, начали интенсивно применять новые научно-технические технологии и достижения. В 1965 году в СССР работало 428 заводов с годовым выпуском 127,8 млн. дал спирта, а к 1975 году выпуск спирта возрос до 188,1 млн. дал. В последующие годы это производство постепенно снижалось из-за увеличившегося выпуска напитков с меньшей крепостью.
В зависимости от сырья спирт бывает пищевой и технический.
Пищевой производится только из пищевого сырья. Наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения спирта является картофель. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме картофеля для производства спирта используются зерновые - пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, а также сахарная свекла, сахарная патока или меласса. Значительно реже используются плодово-ягодные, виноградные материалы, топинамбур и другое богатое углеводами сырье.
Технический спирт получают из древесины или нефтепродуктов, подвергаемых кислотному гидролизу. Технический спирт содержит повышенное количество вредных примесей, поэтому использование его для пищевых целей запрещено.
Теперь о категориях спирта и о том, почему «Альфа» вытесняет «Люкс». Все дело в том, что спирт «Альфа» должен вырабатываться из пшеницы, ржи или из их смеси, то есть исключительно из зернового сырья, в отличие от других спиртов, которые могут вырабатываться также и из смеси зерна с картофелем.
Второе важное отличие «Альфы» от «Люкс» - пониженное содержание ядовитого метилового спирта: норма его содержания составляет всего 0,003% в пересчете на безводный спирт, тогда как для спирта «Люкс» - 0,02%. Это существенно!
На Усладском спиртзаводе спирт производят исключительно из пшеницы и только одной категории – «Альфа».
Пшеницу привозят в специальных зерновозах и помещают в высокие бочки-элеваторы, откуда она далее поступает на производство.
Зерно для производства спирта должно быть хорошего качества и влажностью не более 17%, иначе есть высокий риск прелости, что скажется на итоговом качестве конечного продукта.
Из емкостей-хранилищ при помощи огромного и мощного насоса-турбины зерно «перекачивается» через высокие колонки на первичную переработку.
Насос для «перекачки» зерна с хранилища на очистку.
Первая задача – очистить зерно от всех примесей, как твердых, так и обычного сора, шелухи и т.д.
Так что в самом начале оно попадает на сепаратор.
Сначала пшеницу просеивают через сито, на котором остаются все крупные предметы.
Этот щебень накопился около сепаратора всего за полдня дня!
Вот что остается после того, как зерно «ушло» по трубам дальше на дробление.
Зернопровод от сепаратора на дробилку.
Дробилка превращает зерно в грубую муку. Это необходимо для дальнейшего разваривания зерна и высвобождения из него крахмала
Разваривание зерна происходит с целью разрушения их клеточных стенок. В результате этого крахмал высвобождается и переходит в растворимую форму. В таком состоянии он намного легче осахаривается ферментами. Зерно обрабатывается паром при избыточном давлении 500 кПа. Когда разваренная масса выходит из варочного аппарата, сниженное давление приводит к образованию пара (из содержащейся в клетках воды).
Подобное увеличение в объеме разрывает клеточные стенки и превращает зерно в однородную массу. Температура разваривания составляет 172°С, а продолжительность варки около 4 минут.
а всеми процессами, происходящими на спиртзаводе, наблюдают операторы в аппаратном зале. Здесь они видят полностью все происходящее на каждом участке, т.к. процесс производства спирта непрерывен и осуществляется в режиме 24/7.
Сам процесс разваривания включает три операции: строгая дозировка зерна и воды, нагрев замеса до температуры варения, выдержка массы при заданной температуре.
Измельченное зерно смешивают с водой в пропорции 3 литра на 1 кг зерна. Зерновой замес нагревается паром (75°С) и подается насосом в контактное отверстие установки. Именно здесь происходит мгновенный нагрев кашицы до температуры 100°С. После этого подогретый замес помещается в варочный аппарат.
В процессе осахаривания в охлажденную массу добавляют солодовое молоко для расщепления крахмала. Активное химическое взаимодействие приводит к тому, что продукт становится абсолютно пригодным для дальнейшего процесса сбраживания. В результате получается сусло, которое содержит 18% сухого сахара.
Когда из массы делается проба на йод, то окрас сусла должен оставаться неизменным.
Сбраживание сусла начинается при введении в осахаренную массу производственных дрожжей. Мальтоза расщепляется до глюкозы, которая в свою очередь сбраживается в спирт и углекислый газ. Также начинают образовываться вторичные продукты брожения (эфирные кислоты и т.д.).
Процесс сбраживания проходит в огромных закрытых бродильных установках, которые предотвращают потери спирта и выделение диоксида углерода в производственный цех.
Установки настолько большие, что верхняя и нижняя их части находятся на разных этажах!
Вот так выглядит брага в установке. Заглядывать следует очень осторожно, чтобы не вдохнуть пары углекислого газа.
Выделяющийся в процессе брожения диоксид углерода и пары спирта из бродильной установки поступают в специальные отсеки, где происходит отделение водно-спиртовой жидкости и диоксида углерода. Содержание этилового спирта в бражке должно равняться до 9,5 об.%.
Кстати, на заводе нам предложили попробовать бражку.
Кстати, повсюду в цехах можно заметить вот такие фонтанчики. Они предназначены для промывки глаз в случае попадания в них опасных продуктов производства, которых здесь хватает.
Далее приступают к отгонке спирта из бражки и его ректификации. Спирт начинает выделяться из бражки в результате кипения при разных температурах. Сам механизм перегонки основан на следующей закономерности: спирту и воде свойственны разные температуры кипения (вода – 100 градусов, спирт – 78°С). Выделенный пар начинает конденсироваться и собираться в отдельную емкость. Очистку спирта от примесей производят на ректификационной установке.
Над нами расположен этаж с ректификационными установками. Здесь, под ними, проходит целая сеть трубопроводов – какие-то для спирта, какие-то для воды, какие-то для пара, какие-то для побочных продуктов.
А в ректификационном зале жарко!!!
Сырой спирт (спирт-сырец), получаемый на основном этапе производства, не может быть использован для пищевых целей, так как содержит много вредных примесей (сивушные масла, метиловый спирт, сложные эфиры). Многие примеси ядовиты и придают спирту неприятный запах, именно поэтому сырой спирт подвергают очистке - ректификации.
Удаление вредных примесей осуществляется в процессе ректификации, основанном на разной температуре кипения этилового, метилового и высших спиртов, сложных эфиров. При этом все примеси условно делят на головные, хвостовые и промежуточные.
Головные примеси имеют более низкую температуру кипения, чем этиловый спирт. К ним относятся уксусный альдегид и отдельные сложные эфиры (этилацетат, этилформиат и др.), образующиеся при перегонке.
Хвостовые примеси отличаются повышенной температурой кипения по сравнению с этиловым спиртом. В их состав входят в основном сивушные масла и метиловый спирт.
Наиболее трудноотделяемой фракцией являются промежуточные примеси (этиловый эфир изомасляной кислоты и другие сложные эфиры).
При очистке спирта-сырца на ректификационных аппаратах производится отделение вредных примесей и повышается концентрация спирта в готовом продукте (с 88 % в спирте-сырце до 96-96,5 % в ректификате). Готовый спирт крепостью 96% перекачивается в накопительные емкости.
Заглядывать в эти емкости следует еще более осторожно, чем в емкости с брагой. Здесь можно и опьянеть вмиг…
Готовый спирт отправляется на контрольные замеры и, если все в порядке, ему присваивается категория «Альфа» и дальше он пойдет на производство водки или другие цели…
Это прозрачная (бесцветная) жидкость с резким запахом. Спирт в домашних условиях находит свое применение как чистящее, дезинфицирующее, обезжиривающее средство, разбавленный спирт употребляют в качестве алкогольного напитка, а также используют как основу для получения настоек, ликеров, коньяков, также спирт добавляют в кондитерские изделия и используют для фламбирования. Для пищевых целей может использоваться только хорошо очищенный спирт, изготовленный из пищевого сырья. Ни в коем случае нельзя употреблять технический спирт!
Приготовление спирта в домашних условиях
Чтобы быть уверенными в качестве спирта и степени его очистки, можно приготовить его самостоятельно. Спирт в домашних условиях производят путем перегонки браги. Брагу изготавливают из сахаросодержащих продуктов с добавлением воды и дрожжей. Дрожжи в процессе своей жизнедеятельности "поедают" глюкозу и производят спирт. Этот процесс называется брожением. Важно помнить, что брожение должно вестись при анаэробных условиях, то есть без доступа воздуха, так как в результате аэробного (с доступом воздуха) брожения образуется не этиловый спирт, а уксусная кислота. Выход спирта при перегонке составляет приблизительно 12 %. Для приготовления браги на пять килограммов сахара берут двадцать литров воды и двести граммов сухих дрожжей. У фляги или бочки, где будет происходить приготовление браги, делают в крышке отверстие для выхода газов. Это отверстие соединяют гибким шлангом с емкостью, наполненной водой, чтобы воздух не попадал внутрь фляги. Такое приспособление называется гидрозатвор. Брожение происходит с выделением углекислого газа. По пузырькам, проходящим через гидрозатвор, будет видно, продолжается ли еще брожение, или процесс уже завершен. Более интенсивно процесс будет происходить в тепле, поэтому флягу лучше ставить возле батареи. Чтобы брага созрела, понадобится примерно 3-5 суток. После этого необходимо провести процесс перегонки. Для этого брагу помещают в перегонную колбу, которую снабжают «холодильником» и подвергают нагреву. Спирт при нагреве испаряется, а затем, охлаждаясь в змеевике, пары спирта конденсируются (и стекают в приемную колбу).
Очистка и облагораживание
Спирт в домашних условиях получается крепостью около 50 градусов. Для повышения крепости и дополнительной очистки его подвергают повторной перегонке. Также для очищения полученного спирта его пропускают через мелкодисперсный активированный уголь. Побочно образованные альдегиды и кетоны удаляют при помощи осаждения их марганцовкой. Спирт дома можно настаивать на различных компонентах, получая при этом более утонченные напитки. Так, настаивая его на цедре лимона на протяжении двух-трех месяцев, а затем, прибавив к нему сахарный сироп, получают ликер «Лимончелло». Можно спирт в домашних условиях превратить в благородный коньяк, для этого необходимо выдержать его на смеси из дубовой коры, чая, лаврового листа, гвоздики и корицы в течение десяти суток. Таким образом, получив домашний спирт, можно приготовить из него самые разнообразные алкогольные напитки, которые по своим качествам будут не хуже магазинных.
Опилки – ценное сырье для производства различных спиртов, которые можно использовать в качестве горючего .
На таком биотопливе могут работать:
- автомобильные и мотоциклетные бензиновые двигатели;
- электрогенераторы;
- хозяйственная бензиновая техника.
Основная проблема , которую приходится преодолевать при изготовлении биотоплива из опилок – это гидролиз, то есть превращение целлюлозы в глюкозу.
Основа у целлюлозы и глюкозы одна – углеводороды. Но для превращения одного вещества в другое необходимы различные физические и химические процессы.
Основные технологии для преобразования опилок в глюкозу можно поделить на два типа:
- промышленные , требующие сложного оборудования и дорогих ингредиентов;
- домашние , не требующие какого-то сложного оборудования.
Вне зависимости от способа гидролиза, опилки необходимо максимально измельчить. Для этого применяют различные дробилки.
Чем меньше размер опилок, тем более эффективным будет разложение древесины на сахар и другие компоненты.
Найти более подробную информацию об оборудовании для измельчения опилок вы сможете здесь: . Никакой другой подготовки опилки не требуют.
Промышленный способ
Опилки засыпают в вертикальный бункер, затем заливают раствором серной кислоты
(40 %) в соотношении 1:1 по массе и, закрыв герметично, нагревают до температуры 200–250 градусов.
В таком состоянии опилки держат 60–80 минут, постоянно перемешивая.
За это время проходит процесс гидролиза и целлюлоза, впитывая воду, распадается на глюкозу и другие составляющие.
Полученное в результате этой операции вещество процеживают , получая смесь раствора глюкозы с серной кислотой.
Очищенную жидкость сливают в отдельную емкость и смешивают с раствором мела, который нейтрализует кислоту .
Затем все отфильтровывают и получают:
- ядовитые отходы;
- раствор глюкозы.
Недостаток этого метода в:
- высоких требованиях к материалу, из которого изготовлено оборудование;
- больших расходах на регенерацию кислоты,
поэтому широкого распространения он не получил.
Существует и менее затратный метод , в котором используют раствор серной кислоты крепостью 0,5–1 %.
Однако для эффективного гидролиза необходимы:
- высокое давления (10–15 атмосфер);
- нагрев до 160–190 градусов.
Время протекания процесса 70–90 минут.
Оборудование для такого процесса можно изготовить из менее дорогих материалов, ведь столь разбавленный раствор кислоты менее агрессивен, чем тот, который применяют в описанном выше методе.
А давление в 15 атмосфер не является опасным даже для обычного химического оборудования, ведь многие процессы также проходят при высоком давлении.
Для обоих методов применяют стальные, герметично закрывающиеся емкости
объемом до 70 м³, выложенные изнутри кислотоупорным кирпичом или плиткой.
Такая футеровка защищает металл от контакта с кислотой.
Нагревают содержимое емкостей, подавая в них раскаленный пар.
Сверху устанавливают спускной клапан, который настраивают на необходимое давление. Поэтому излишки пара выходят в атмосферу. Остальной пар создает необходимое давление.
В обоих методах задействован один и тот же химический процесс . Под воздействием серной кислоты целлюлоза (C6H10O5)n впитывает воду H2O и превращается в глюкозу nC6H12O6, то есть смесь различных сахаров.
После очистки эту глюкозу используют не только для получения биотоплива, но и для производства:
- питьевого и технического спирта;
- сахара;
- метанола.
Оба метода позволяют перерабатывать древесину любых пород, поэтому являются универсальными.
В качестве побочного продукта переработки опилок в спирт получают лигнин – вещество, склеивающее:
- пеллеты;
- брикеты.
Поэтому лигнин можно продавать предприятиям и предпринимателям, которые занимаются производством пеллет и брикетов из отходов древесины.
Еще один побочный продукт гидролиза – фурфурол. Это маслянистая жидкость, эффективный антисептик для обработки древесины.
Фурфурол также применяют для:
- очистки нефти;
- очистки растительного масла;
- производства пластмасс;
- создания противогрибковых лекарств.
В процессе обработки опилок кислотой выделяются ядовитые газы
, поэтому:
- все оборудование необходимо монтировать в проветриваемом цеху;
- работники должны надевать защитные очки и респираторы.
Выход глюкозы по массе составляет 40–60 % от веса опилок, но с учетом большого количества воды и примесей вес продукта в несколько раз больше исходного веса сырья .
Лишняя вода будет удалена в процессе перегонки.
Кроме лигнина побочными продуктами обоих процессов являются:
- алебастр;
- скипидар,
которые можно продать, получив какую-то прибыль.
Очистка раствора глюкозы
Очистку проводят в несколько этапов:
- Механическая очистка с помощью сепаратора удаляет из раствора лигнин.
- Обработка меловым молоком нейтрализует кислоту.
- Отстаивание разделяет продукт на жидкий раствор глюкозы и карбонаты, которые затем используют для получения алебастра.
Вот описан технологический цикл переработки древесины на гидролизном заводе в городе Тавда (Свердловская Область).
Домашний способ
Этот способ проще, но занимает в среднем 2 года. Опилки насыпают большой кучей и обильно поливают водой, после чего:
- накрывают чем-нибудь;
- оставляют преть.
Температура внутри кучи поднимается и начинается процесс гидролиза, в результате которого целлюлоза превращается в глюкозу
, которую можно использовать для брожения.
Минус этого метода в том, что при низкой температуре активность процесса гидролиза снижается, а при отрицательной полностью прекращается.
Поэтому такой метод эффективен лишь в теплых регионах.
Кроме того, велика вероятность перерождения процесса гидролиза в гниение , из-за чего получится не глюкоза, а ил, а вся целлюлоза превратится в:
- углекислый газ;
- небольшое количество метана.
Иногда в домах строят установки, подобные промышленным. Их изготавливают из нержавеющей стали, которая без последствий выдерживает воздействие слабого раствора серной кислоты.
Нагревают содержимое таких аппаратов с помощью:
- открытого огня (костер);
- змеевика из нержавеющей стали с циркулирующим по нему раскаленным воздухом или паром.
Закачивая в емкость пар или воздух и отслеживая показания манометра, регулируют давление в емкости. Процесс гидролиза начинается при давлении в 5 атмосфер, но наиболее эффективно протекает при давлении 7–10 атмосфер .
Затем так же, как и при промышленном производстве:
- очищают раствор от лигнина;
- обрабатывают с помощью раствора мела.
После этого раствор глюкозы отстаивают и сбраживают с добавлением дрожжей.
Брожение и перегонка
Для брожения в раствор глюкозы добавляют обычные дрожжи, которые активизируют процесс брожения.
Эту технологию используют как на предприятиях, так и при получении спирта из опилок в домашних условиях.
Время брожения 5–15 дней
, в зависимости от:
- температуры воздуха;
- породы древесины.
Процесс брожения контролируют по количеству образования пузырьков углекислого газа.
Во время брожения происходит такой химический процесс – глюкоза nC6H12O6 распадается на:
- углекислый газ (2CO2);
- спирт (2C2H5OH).
После окончания брожения материал подвергают перегонке – нагреву до температуры 70–80 градусов и охлаждению отходящего пара.
При такой температуре из раствора испаряются:
- спирты;
- эфиры,
а вода и водорастворимые примеси остаются.
- охлаждения пара;
- конденсации спирта
используют змеевик, погруженный в холодную воду или охлаждаемый холодным воздухом.
Для увеличения крепости готового продукта его перегоняют еще 2–4 раза, постепенно снижая температуру до значения 50–55 градусов.
Крепость полученного продукта определяют с помощью спиртометра, который оценивает удельную плотность вещества.
В качестве биотоплива можно использовать продукт перегонки с крепостью не менее 80 % . В менее крепком продукте слишком много воды, поэтому техника будет работать на нем неэффективно.
Хотя спирт, полученный из опилок, очень похож на самогон, его нельзя использовать для питья из-за большого содержания метанола, который является сильным ядом. Кроме того, большое количество сивушных масел портит вкус готового продукта.
Чтобы очистить от метанола, необходимо:
- первую перегонку проводить при температуре 60 градусов;
- слить первые 10 % полученного продукта.
После перегонки остаются:
- тяжелые фракции скипидара ;
- дрожжевая масса , которую можно использовать как для сбраживания следующей партии глюкозы, так и для получения кормовых дрожжей.
Они более питательны и полезны, чем зерно любых злаковых культур, поэтому их охотно покупают фермерские хозяйства, разводящие крупный и мелкий скот.
Применение биотоплива
По сравнению с бензином у биотоплива (спирта, полученного из переработанных отходов) есть как преимущества, так и недостатки.
Вот основные преимущества:
- высокое (105–113) октановое число;
- меньшая температура горения;
- отсутствие серы;
- меньшая цена.
Благодаря высокому октановому числу можно увеличить степень сжатия , повысив мощность и экономичность мотора.
Меньшая температура сгорания:
- увеличивает срок службы клапанов и поршней;
- снижает нагрев двигателя в режиме максимальной мощности.
Благодаря отсутствию серы, биотопливо не загрязняет воздух и не сокращает срок службы моторного масла , ведь оксид серы окисляет масло, ухудшая его характеристики и снижая ресурс.
Благодаря значительно менее высокой цене (если не считать акцизы), биотопливо серьезно экономит семейный бюджет.
Есть у биотоплива и недостатки:
- агрессивность по отношению к резиновым деталям;
- низкое массовое соотношение топливо/воздух (1:9);
- слабая испаряемость.
Биотопливо повреждает резиновые уплотнители
, поэтому во время переделки мотора для работы на спирту все резиновые уплотнители меняют на полиуретановые детали.
Из-за меньшего соотношения топливо-воздух для нормальной работы на биотопливе необходима перенастройка топливной системы, то есть установка жиклеров большего сечения в карбюратор или перепрошивка контроллера инжектора.
Из-за слабой испаряемости затруднен пуск холодного двигателя при температуре ниже плюс 10 градусов.
Чтобы решить эту проблему, биотопливо разбавляют бензином в соотношении 7:1 или 8:1.
Для работы на смеси бензина и биотоплива в соотношении 1:1 никакой переделки двигателя не требуется.
Если же спирта будет больше, то желательно:
- заменить все резиновые уплотнители на полиуретановые;
- прошлифовать головку блока цилиндров.
Шлифовка необходима для увеличения степени сжатия, что позволит реализовать более высокое октановое число . Без такой переделки двигатель будет терять в мощности при добавлении в бензин спирта.
Если же биотопливо используют для электрогенераторов или бытовых бензиновых приборов, то желательна замена резиновых деталей на полиуретановые.
В таких устройствах можно обойтись без шлифовки головки, потому что небольшая потеря мощности компенсируется увеличением подачи топлива. Кроме того, потребуется перенастройка карбюратора или инжектора , это сможет сделать любой специалист по топливным системам.
Более подробно о применении биотоплива и переделке моторов для работы на нем читайте в этой статье (Применение биотоплива).
Видео по теме
О том, как сделать спирт из опилок, вы можете увидеть в данном видео:
Выводы
Производство спирта из опилок – сложный процесс , который включает в себя массу операций.
Если есть дешевые или бесплатные опилки, то, заливая биотопливо в бак своего автомобиля, вы серьезно сэкономите, ведь его производство обходится заметно дешевле бензина.
Теперь вы знаете, как получить спирт из опилок, применяемый в качестве биотоплива и как это можно сделать в домашних условиях.
Кроме того, вы узнали о побочных продуктах , которые возникают в процессе переработки опилок в биотопливо. Эти продукты также можно продать, получив пусть и небольшую, но все же выгоду.
Благодаря этому бизнес по производству биотоплива из опилок становится весьма выгодным , особенно если использовать топливо для собственного транспорта и не платить акцизный сбор на продажу спирта.
Вконтакте
Вашему вниманию предлагается эскиз и описание работы установки для производства качественного спирта из бражки, приготовленной из сахара или различного фруктового сырья.
Конструкция установки проста, не требует больших капиталовложений. Изготовить ее вполне реально в условиях домашней мастерской или гаража для человека умеющего держать в руках слесарный инструмент.
Установка состоит из обрезков нержавеющей трубы различного диаметра соединенных между собой в определенной последовательности перегородками при помощи обычной пайки или сваркой и заполненных наполнителем.
Для работы установки пригодно любое помещение с подводом электроэнергии 220 В и проточной воды для охлаждения. Кроме электричества можно использовать другие источники нагрева: газовую или эл. плиту, варочную печь, горячий пар и т.д.
Берется нержавеющая труба Ø57 мм (желательно тонкостенная) длиной 1500-2000 мм. Торцы трубы обрабатываются на токарном станке или слесарным инструментом.
Затем с одной стороны на расстоянии 40-60 мм в одном поперечном сечении просверлить 4-8 отверстий Ø8-10 мм.
Подготовить цилиндры поз. №4 и №5 также из нержавеющих труб соответствующих диаметров. По возможности цилиндры проточить на токарном станке, если нет то подобрать тонкостенные трубы.
Перегородки поз. №2, поз. №3 и поз. №12 вырезаются из нержавеющего листа толщиной 0,8-1,0 мм ножницами для резки метала и вырубаются зубилом с последующей обработкой на заточном станке или напильником.
Размеры перегородок и отверстия Ø8 мм подгоняются по месту.
Трубки для воды и выхода спирта особой подготовки не требуют и могут быть любой конфигурации и длины.
Сборку установки начинаем с того, что припаиваем или привариваем перегородки поз. №3 и поз. №12 к цилиндру поз. №5 с двух сторон, так чтобы отверстия под трубки для воды оказались с разных сторон.
Затем наружный цилиндр поз. №4 надевается на внутренний так чтобы он опирался на перегородку поз №12, с другой стороны надевается перегородка поз. №2, далее детали поз. №4, №2 и №12 соединяются пайкой или сваркой. Трубка отвода воды (поз №11) припаивается к двум деталям поз. №2 и №3. Одновременно припаиваются трубки поз.№7 и №13.
Пространство между цилиндрами поз. №4 и №5 остается пустым и является холодильником для спиртовых паров. Пространство между трубой Ø57 поз. №8 и внутренним цилиндром поз. №5 предназначено для протока холодной воды под давлением, тем самым охлаждаются спиртовые пары, находящиеся в дефлегматоре (пустая зона в трубе Ø57 поз. №8) и холодильнике.
Опрессовка
После того как все соединительные операции выполнены, установку необходимо опрессовать. Для этого необходимо заглушить трубу Ø57 поз. №8 с двух сторон пробками или заглушками, наполнить ее сжатым воздухом через трубку для выхода спирта поз. №13 и помазать мыльным раствором все швы.
Если какой либо шов пропускает, будет видно пузырение.
Опрессовку водяной полости сделать проще. К трубке подвода воды подключите воду под давлением, трубку отвода воды заглушить. Вода не должна просачиваться через швы и тем более течь или капать через трубку для выхода спирта.
Опрессовка окончена.
Подготовка к работе
Установку прикрепляют к емкости 40 - 200 литров различными способами и подсоединяют шланги для воды. Шланги желательно иметь полиэтиленовые Ø8 мм.
В качестве емкости используются бидоны, скороварки, канистры, молочные фляги и другие емкости изготовленные из нержавейки или пищевого алюминия.
Если в качестве источника тепла будет использована газовая плита, необходимо чтобы установка и емкость была не высокой и все сооружение уместилось по высоте в доме или в квартире.
Если источником тепла будет электроэнергия необходимо в низу емкости установить 2-4 ТЭНа разной мощности. Это позволит регулировать процесс кипения. Например 2-3 штуки по 1 кВт. и 1 шт. на 0,5 кВт.
Емкость должна быть герметична, иметь заливную горловину, вентиль для слива отработки и трубку для термометра.
После того как все готово в трубу Ø57 поз. №8, через верх засыпается наполнитель, вставляется теплоизолятор и закрывается пробка.
Установка может быть выполнена в нескольких вариантах в зависимости от производительности и потребляемой мощности, что наглядно видно из таблицы:
Спецификация:
| № п/п | Наименование | Материал/размер | Кол-во | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Пробка | Дерево, резина, ПВХ | |||
| Перегородка с отверстием | Лист. нерж. = 0,8-1,0 | Отв. Ø8 | ||
| Перегородка с отверстием | Лист. нерж. = 0,8-1,0 | Отв. Ø8 | ||
| Цилиндр наружный | Тр. нерж. Ø102/3,0 L=420 | |||
| Цилиндр внутренний | Тр. нерж. Ø76/3,0 L=400 | |||
| Теплоизолятор | Не указан | 1 | ||
| 7 | Трубка подвода воды | Трубка нерж. Ø8 мм | 1 | Допускается цв. мет. |
| Ректификационная колонна | Труба нерж. Ø57\2.0-3.0 L = 1500-2000 | 1 | ||
| 9 | Сетка | Лист. нерж. = 0,8-1,0 с отв. Ø3,0-4,0 | 1 | Отверстия сверлить как можно чаще. |
| 10 | Муфта или кольцо | Нержавейка | 1 | Допускается цв.мет. а так же резьбовое или фланцевое соединение. |
| Трубка отвода воды | Трубка нерж. Ø8 мм | 1 | Допускается цв.мет. | |
| Перегородка с отверст. | Лист нерж = 0,8-1,0 | Отв. Ø8 мм 2 шт. | ||
| Труб. для выхода спирта | Трубка нерж. Ø8-10 | 1 | ||
| 14 | Наполнитель | Не указан |
3. Описание работы установки
В ёмкость через горловину заливается бражка или другое спиртосодержащее сырье (домашнее вино, пиво, некондиционная водка и т.д.) и нагревается. Когда температура браги повысится до 80 o C, скорость нагрева снижают и добиваются такого устойчивого кипения, чтобы нагрев полностью контролировался.
При температуре 82-84 o C установка полностью прогреется и из трубки для выхода спирта потечет спирт-сырец (высокоградусный самогон до 96 o).
Скорость выхода спирта-сырца зависит от нагрева браги. В процессе перегонки температура браги повышается. Температуру контролировать по термометру, который вставляется в трубку на ёмкости. Трубка с внутренней стороны заглушена. Перед тем как вставить термометр, в трубку налить воды или растительного масла.
При достижении температуры 98 o C перегонку необходимо прекратить т.к. при этой температуре спирта в браге почти не остается, зато начинается интенсивное испарение сивушных масел.
Перегонку можно завершить и при более низкой температуре, но тогда часть спирта будет оставаться в браге, а количество сивушных масел уменьшится.
Заметим, что полученный спирт-сырец по чистоте значительно отличается от обычного самогона, но для получения высококачественного спирта его рекомендуется очистить.
Можно не очищать, всё зависит от последующих действий, т.к. при дальнейшей перегонке происходит как бы "автоматическая" очистка спирта. Достаточно перегнать два раза (брагу на спирт - сырец, а его на чистый спирт). Но некоторые фракции (не достаточно качественные) перегоняются несколько раз.
После первичной перегонки необходимо слить отработку из ёмкости и промыть её.
Для получения спирта в ёмкость вместо бражки загружают очищенный спирт-сырец (разведённый водой до 40 - 60 o) и нагревают. При достижении температуры 76 o С скорость нагрева снижают и медленно доводят до 78 - 82 o C (температура кипения спирта).
Через некоторое время потечет спирт.
Первую полученную фракцию, объем которой составляет примерно 3-8% от объема алкоголя (40 мл на 1 литр 45 o сырого спирта), в дальнейшем используют только для технических целей. В ней содержатся легкокипящие примеси.
Скорость выхода спирта должна быть такая, чтобы крепость была 96 o . Перегонку вести до температуры 100-101 o C.
При достижении температуры примерно 88 - 95 o С скорость течения спирта снизится и появится характерный неприятный запах. В этом случае необходимо увеличить скорость нагрева, чтобы быстрей вышли остатки спирта, который подлежит повторной перегонке с новым объёмом спирта-сырца.
Средняя фракция должна быть отличного качества, крепостью 96 o , она то и применяется по назначению.
Все вышеуказанные размеры соответствуют установки мощностью 25-30 л/сутки.
Общие примечания
Домашний спирт может быть использован для приготовления крепких благородных напитков, медицинских настоек и фруктово-ягодных сладких наливок. Технология изготовления спирта из зерновых включает в себя приготовление солода и солодового молока, переработку сырья, содержащего крахмал, приготовление дрожжевого затора и его затирание, перегонку браги и ректификацию готового напитка.
Технология приготовления спирта
Солод необходим, чтобы сделать из пшеницы спирт без использования большого количества дрожжей и крахмала. Называют же солодом проращенное пшеничное или любое другое зерно, в котором содержатся необходимые для брожения органические вещества. Для проращивания отбирают только чистое и зрелое зерно, собранное не менее 3 и не более 12 месяцев назад.
Проверить качество пшеницы и содержание в ней химикатов просто: замочить горсть в горячей воде на несколько минут и понюхать. Зерно, подвергшееся обработке, будет иметь характерный неприятный запах.
Однако, это самая популярная технология изготовления спирта из зерновых.
Как сделать солод и солодовое молоко
Начинают приготовление с просеивания и промывание сырья. Нужно это для удаления мусора, пустых и сколотых зерен, пыли. После очистки и сортировки зерна пшеницу замачивают в деревянной или керамической емкости на 6-8 часов. Когда проклевываются первые ростки, зерна промывают в проточной воде и перекладывают на ровную поверхность (это может быть таз с низкими бортиками, противень, пекарская доска). После замачивания семена проращивают в хорошо проветриваемом помещении при температуре не выше +20°С. Для предотвращения пересыхания сырье накрывают влажной тканью или марлей. Перемешивают каждые 4-6 часов.
Когда появляются первые корешки, семена помещают в стеклянную бутыль. Слой зерен должен быть от 15 до 25 см.
Температуру в помещении увеличивают на 2-4°. Это необходимо для активации зерна и активного накопления ферментов солода. Солод готов к использованию, когда длина ростков достигла 13-15 мм.
Из зеленого солода готовят молоко: для чистого пшеничного солодового молока используют только пшеницу. Но многие виноделы рекомендуют смесь из 2 частей проращенной пшеницы и по 1 части проращенного ячменя и овса (проращивается зерно аналогичным образом). Смесь трижды промывают, затем пересыпают в бутыль, заливают горячей водой и оставляют на 8-10 часов.
Из пшеницы необходимо намолоть 2 кг муки, добавить около 200 гр солодовой смеси и залить литром воды. Хорошо перемешать. Полученное солодовое молоко необходимо для осахаривания крахмального сырья в основном заторе во время приготовления спирта.
Приготовление браги
Чтобы приготовить спиртовую брагу нужно взять:
- Дрожжи;
- Сахар (на каждые 5 литров воды требуется 1 кг сахара);
- Чистую воду;
- Продукты, содержащие крахмал (затор);
- Ароматические добавки.
Выход спирта этанола — это результат жизнедеятельность дрожжевого грибка. Можно использовать обычные пекарские дрожжи (10-15% от веса общего сырья), а можно сделать домашние живые дрожжи.
Рецепт дрожжей на хмеле
Ингредиенты:
- Стакан теплой воды;
- Пара столовых ложек хмеля;
- Ст.л. сахара;
- Четверть чайной ложки соли;
- Картофель — 110 г;
- Мука пшеничная — 30 г.
Хмель пересыпать в термос и залить стаканом кипятка. Оставить настаиваться на сутки. Остывшую смесь процедить. К полученному настою добавить столь и сахар. Растворяют в теплой воде 30 г пшеничной муки и добавляют к общей смеси. Хорошо перемешать: жидкость должна получиться мутного цвета, однородная. Перелить в бутылку и поставить в теплое место еще на 48 часов. Периодически взбалтывать содержимое. Отварить картофель, размять, добавить к закваске. Перемешать массу и оставить на сутки. На пятый день домашние дрожжи готовы.
Как сделать спиртовой затор
Крахмал содержится в картофеле, бобовых и злаковых культурах. Для приготовления пшеничного затора понадобится свежая мука и вода (пропорции 1:1). Замешивают тесто и оставляют на 20 минут. Затем его перекладывают в сито, помещенное в емкость с водой (на 0,5 кг теста нужно около 1,5 л воды). Тщательно промывают. Процесс необходим, чтобы крахмал перешел в воду.
Следующий этап — затирание затора. Состоит он из трех частей: клейстеризации, разжижения и осахаривания. В десятилитровую миску влить 500 мл солодового молока, добавить 500 мл холодной воды. Хорошо перемешайте содержимое емкости и влейте крахмальную воду. Поставьте на медленный огонь. При достижении массой температуры в 58°С добавьте оставшееся солодовое молоко, и разваривайте еще 5 минут.
Приготовление спиртового сусла
Для приготовления сусла затор ставят на водяную баню с температурой в 65°С, выдерживают 4 часа. Готовность сусла проверяют йодной пробой — она должна показать отсутствие неосахаренного крахмала. Для определения кислотности осветленного сусла пшеничного затора используют полоску специальной индикаторной бумаги. Еще один показатель нормальной кислотности — слабокислый вкус. Сусло необходимо охладить до 30°С, после чего в него добавляют дрожжи и хлористый аммоний (0,3 г на каждый литр). Перемешивают и охлаждают до 15°С.
Переливают в бродильную емкость и ставят в темное помещение. Бутыль перевязывают хлопковой тканью, содержимое взбалтывают каждые 6 часов.
Условно брожение можно разделить на три фазы: начальное, основное, дображивание. Первая стадия сопровождается насыщением браги углекислым газом и повышением температуры на пару градусов. Стадия продолжается чуть более суток. Окончание определяют по исчезновению сладкого привкуса. На следующем этапе происходит оживление брани: на поверхности появляются пузырьки воздуха и пена. Уровень температуры жидкости достигает 30°С. Брага становится горьковато-кислой из-за увеличения концентрации алкоголя и понижения уровня сахара. Время брожения от 12 до 26 часов. Во время дображивания пена оседает. Температура смесь падает на 5-6°С, вкус не меняется. На этой стадии сбраживаются остаточные продукты преобразования крахмала — декстрины.
При соблюдении технологического процесса получится брага высшего качества. Ее показатели: уровень спирта — от 10%, кислотности — до 0,2%, остаточного сахара — не более 0,4%.
Для выгонки спирта используют самодельные или покупные перегонные аппараты. Вне зависимости от модели или изготовителя их принцип работы одинаков. При нагревании спирт из браги переходит в газообразное состояние. Спирт движется по трубам и попадает в охлаждающую камеру, где конденсируется на стенках и стекает в приемник.
В самогонном аппарате брагу нагревают до температуры 82-93°С. Для получения сырца, крепостью в 80 градусов, процесс перегонки повторяют несколько раз. Если произведена только одна перегонка самогона, то не необходимо нейтрализовать спиртовой оттон. Для этого используют соду из расчета 10 г на каждый литр.
Повторную перегонку проводят под постоянным контролем количества спирта в приемке с помощью спиртометра. Когда концентрация вторичного спирта достигает 55-61° — его выливают. Следующая за ним фракция — питьевой спирт. Его перегоняют до температуры в 98,4 °С. Повторяют перегонку, если концентрация алкоголя в нем менее 30°.
Очистка питьевого спирта
Проведение ректификации позволяет получить спирт высокого качества, не содержащий вредные примеси и масла. Состоит процесс из химической очистки веществами, нейтрализующими примеси, отделением их через многократное испарение и конденсации паров. Напиток разделяется на несколько фракций, а концентрация алкоголя повышается. Проводят же процесс в перегонном аппарате.
Начинают с первой очистки — омылении сивушных масел. Если в спирте много кислоты — ее необходимо нейтрализовать пищевой содой или щелочью. Затем готовят раствор из марганцовки: на литр спирта 2 г марганца, растворенного в 50 мл дистиллированной воды. Все перемешивают и оставляют на 20 минут. Через отведенное время добавляют раствор соды, приготовленный по тем же процентовкам, и осветляют в течение 10-12 часов.
В результате — уровень загрязнения сивушных масел снижается на 95-97%.
Очищенный спирт процеживают через плотную ткань. Приступают к дробной перегонке. Проводят его в перегонном кубе с уловителем капель. Сырой спирт разбавляется мягкой водой до максимальной крепости в 51° и переливается в самогонный аппарат. Температура быстро доводится до 60°С, затем — постепенно интенсивность нагревания понижают, и доводят до кипения (82-84°С). Полученный спирт очищается углем. В стеклянную или керамическую емкость насыпают толченый липовый или березовый уголь из расчета: 50 г на литр напитка. Заливается спирт. Все тщательно перемешивают, и настаивают в течение 20-22 дней. Через отведенное время спирт процеживают ежедневно через марлю в течение еще 14 дней.
Определение качества напитка
Уровень цвета спирта определяют при помощи обычного стакана: наличие белесого оттенка говорит о плохой очистке и присутствии сивушных масел. Если брага кипела слишком активно — напиток будет иметь мутный цвет. Сивушные масла можно удалить дополнительной очисткой и перегонкой. Для проверки запаха и вкуса немного спирта наливают в бутыль и разбавляют холодной водой (1 к 3). Размешивают и пробуют.
Крепкий алкоголь в домашних условиях хранят в закрытой бутылке, в холодильнике. Срок хранения спирта — не более 5 лет. На его основе изготавливают различные настойки на ягодах, кореньях, травах, плодах и цветах, варенье, фруктах и корнеплодах. Используют его и для приготовления таких благородных напитков, как коньяк, виски, абсент, ликеры, джин. Многие медицинские настойки от гипертонии, простудных заболеваний, расстройства желудка и других болезней также делаются на его основе.
