Stabilizator - (inaczej bufor wzmacniająco-stabilizujący)

Teoria, praktyka, sprzęt, kolumna
Akas
101%
101%
Posty: 667
Rejestracja: 2008-05-30, 01:05
Lokalizacja: Podlasie

Stabilizator - (inaczej bufor wzmacniająco-stabilizujący)

Post autor: Akas » 2012-12-24, 17:10

Kilka osób prosiło mnie, abym coś napisał na temat urządzenia buforującego, o którym kilka razy wspomniałem.
Wykonałem do tej pory kilka prototypów. Nie mam jeszcze wersji ostatecznej, doświadczenia dalej trwają. Pokaże więc kilka zdjęć moich pierwszych buforów.

Obrazek

Obrazek

Obrazek

Obrazek

Obrazek

Obrazek

Przy omawianiu urządzenia będę się posługiwał nazwą stabilizator procesu, lub w skrócie stabilizator. Chociaż długa nazwa bufor wzmacniająco-stabilizujący bardziej precyzuje do czego ono służy.
Celem dla którego powstał stabilizator, była chęć sprawdzenia, czy proces rektyfikacji w domowej kolumnie da się przeprowadzić i na jednakowej prędkości odbioru.
Pewnie w tym momencie niektórzy zapytają po co?
Oczywiście jest to rozsądne pytanie. Po co komplikować budowę kolumny, jak można wykonać podczas odbioru jedną-dwie korekcje RR, lub wstawić prosty Arc i mieć to samo.
Mi jednak przyświecała myśl, żeby ułatwić życie dla osób początkujących, tak aby proces destylacji był możliwie najprostszy do opanowania i wykonania.
Podczas testów wyszły jednak inne pozytywne aspekty, ale o tym później.
Stabilizator ideowo to samo co trzy półki konwencjonalne dużej pojemności umieszczone nad kegiem.
Poniżej kilka słów przypomnienia dlaczego zmuszeni jesteśmy korygować RR.
Wiadomo, że w normalnej kolumnie pod koniec procesu musimy zmniejszać odbiór destylatu ponieważ kocioł zaczyna podawać coraz mniej par etanolu, a coraz więcej pary wodnej. Zbyt szybki odbiór w tym momencie po prostu osusza wypełnienie kolumny z zwilżenia etanolem. Zanik zwilżenia pojawia się na dole i przesuwa się ku szczytowi. Na dobrych wypełnieniach odległość pomiędzy pełnym osuszeniem i dobrym zwilżeniem wynosi tylko 20cm. To właśnie powoduje, że czujniki kontroli stabilności kolumny musimy umieszczać możliwie nisko.

Założenie było proste:
Stabilizator ma zgromadzić w sobie spirytus o mocy przynajmniej 80%, aby w końcu procesu odparować go powoli do kolumny uzupełniając w ten sposób już ubogie pary z kotła.
Zasadniczym pytaniem było jaką pojemność powinien posiadać?.
Po kilka próbach wiem, że pojemność ta zależy głównie od wielkości kotła i tempa odbioru (RR).
Natomiast nie zależy od mocy grzania.
Dla kegów 50l szacuję ją w tej chwili przy odbiorze RR 1:5 półtora litra, zaś dla RR 1:4 blisko dwa litry.
Napisze w skrócie jak stabilizator działa w praktyce.
Podczas rozruchu bufor zalewa się dość szybko słabym na początku spirytusem. Z czasem powoli procentowość jego rośnie.
Po odbiorze przedgonów można ustawić już docelowe RR.
Na początku spirytus w buforze jest stabilny, lecz z czasem zaczyna powolutku wrzeć.
Gdy w kegu mamy 96°C i pary robią się już ubogie, pałeczkę zaczyna przejmować stabilizator.
Przy 98°C w kegu, stabilizator zaczyna powoli tracić procent zawartego w nim spirytusu. Przy 99,5°C z powodu silnego wrzenia zaczyna w nim szybko spadać poziom spirytusu.
Następnie zalewa się wodą, następuje wówczas bardzo duży skok temperatury i jest to kwestia dosłownie 5 min
Kolumna zaczyna tracić stabilność. To koniec procesu.

Co zauważyłem jeszcze?
Stabilizator ma pozytywną właściwość buforowania pogonów.
Mocno opóźnia się ich pojawienie na szczycie kolumny.
W zwykłej kolumnie potrafię ich zaczątki wyłowić smakowo już gdy keg ma 96°C.
Przy stabilizatorze chyba najwcześniej wyczułem je przy 98°C.
Zaś przy drugiej destylacji jeszcze później.
Proces jest szybszy i mamy małe straty (czyli większe serce). Myślę, że czas destylacji skraca się począwszy od włączenia grzania około 1/4.

Tak jak mówiłem nie skończyłem jeszcze doświadczeń z tym systemem. Są jeszcze pewne aspekty do rozwiązania i poprawienia. Za jakiś czas, dam pełniejszy obraz moich prac. Stabilizator jest moim zdaniem obiecujący. Mam nadzieję, że w przyszłości przyda się chociaż dla tych którzy lubią uproszczenia.

Pozdrawiam Akas
Życzę wszystkim Wesołych Świąt i Szczęśliwego Nowego Roku :D
Ostatnio zmieniony 2014-04-07, 12:53 przez Akas, łącznie zmieniany 4 razy.

maria-n
100%
100%
Posty: 1214
Rejestracja: 2008-07-15, 14:52

Post autor: maria-n » 2012-12-25, 12:06

Cześć
Przyłączam się, do Życzeń Świątecznych dla Szanownego Gremium!
@Akas
Po przeczytaniu, opisu Twoich przemyśleń nad procesem, zachodzącym w buforze, nasuwa mi się takie pytanie. Czy nie należało by, zastosować w nim, utrudnienia (wydłużenia) dla przepływających par, w postaci drogi w meandrycznej, czy jakimś innym kształcie?

Awatar użytkownika
macius
40%
40%
Posty: 53
Rejestracja: 2010-12-05, 12:40

Post autor: macius » 2012-12-25, 12:45

maria-n, chyba niekoniecznie było by to dobrym pomysłem. Z tego co rozumiem stabilizator, poza buforowaniem pewnej ilości spirytusu "wzmacniającego" pary wchodzące do właściwej części kolumny, zapewnia również większy powrót do kega, co zapobiega zalewaniu kolumny od spodu w końcówce procesu.

Ale to tylko moje luźne wnioski, mogę się mylić, bo od roku nie jestem na bieżąco ;)

Akas
101%
101%
Posty: 667
Rejestracja: 2008-05-30, 01:05
Lokalizacja: Podlasie

Post autor: Akas » 2012-12-25, 15:04

Poniżej pokazuję rysunek ideowy stabilizatora.

Obrazek

Bez kolumny wewnętrznej nie byłoby możliwe wzmocnienie spirytusu w buforze do ponad 80%.
Przy projektowaniu powstało pytanie, czy powierzchnia styku spirytusu z ściankami wewnętrznej kolumny, oraz dna bufora zapewni odpowiednie przekazanie ciepła.
Czerwone linie na rys. pokazują powierzchnię przez którą jest przekazywana energia cieplna. Okazało się, że w tej kwestii nie było problemów.
Jeśli chodzi zalanie wewnętrznej kolumny pod koniec procesu, jak na razie nie następuje takie zjawisko. Jeżeli zasypujemy ją miedzią o większej przewiewności od sprężynek z KO, można stosować rurę o mniejszej średnicy niż ta w kolumnie głównej. Jeżeli zasypujemy ją sprężynkami KO, można stosować w celu zabezpieczenia mniejsze ubicie, lub nieco większą średnice rury.
Miałem też obawy, czy kolumna wewnętrzna oblana wkoło spirytusem o innej temperaturze będzie działać należycie dobrze. Okazało się, że również niema z tym problemów.
Innym zagadnieniem są wymiary stabilizatora. Jak widać na rys. mimo sporych gabarytów zewnętrznych niema wcale w nim dużo miejsca na spirytus. Moim zdaniem układ nie powinien być zbyt wysoki. Robię więc aktualnie próby na większych średnicach. Nie może być też zbyt niski, ponieważ wewnętrzna kolumna musi mieć taką wysokość aby wygenerować chociaż 3 półki teoretyczne.
Innym problem jest pozbycie się wody odwarowej która zalewa bufor na końcu procesu. Demontaż układu powoduje rozlanie się jej na zewnątrz. Zrobiłem ostatnio kranik spustowy na zewnątrz. Wolałbym jednak wszystko maksymalnie uprościć tak, aby stabilizator był możliwe bezobsługowy i jak najtańszy w wykonaniu.

maria-n
100%
100%
Posty: 1214
Rejestracja: 2008-07-15, 14:52

Post autor: maria-n » 2012-12-25, 18:02

Po obejrzeniu rysunku, rozwiane zostały moje wszelkie wątpliwości. Teraz tylko dobrać, średnice, przekroje i odległości czyli ogólnie mówiąc gabaryty, każdy do swojej kolumny.
Co Sądzicie o takim rozwiązaniu; gdyby taki bufor wyposażyć, na całej długości w skośne półki co 3-4cm, tak aby na nich, zbierał się i pozostawał tam spirytus?

Akas
101%
101%
Posty: 667
Rejestracja: 2008-05-30, 01:05
Lokalizacja: Podlasie

Post autor: Akas » 2012-12-25, 21:45

@marian-n, czy chodzi Ci o skośne półki w kolumnie wewnętrznej, czy na jej zewnątrz?
Kolumna wewnętrzna służy wyłącznie do wygenerowania odpowiedniego wzmocnienia spirytusu w buforze, więc tam te półki nie mają sensu. Jeśli dałbyś półki na zewnątrz, bardzo możliwe że nastąpiła by tam segregacja frakcji ciężkich i można byłoby zrobić odbiór boczny do ich selekcji. Jednak to byłoby moim zdaniem potrzebne do różnych prób doświadczalnych, a mniej korzystne dla potrzeby zwykłej destylacji. Przede wszystkim skomplikowałoby i powiększyłoby gabaryty systemu co w efekcie końcowym podniosłoby koszty wykonania.
Moim założeniem (tak jak już pisałem wcześniej) jest budowa takiego systemu, który ma na celu uproszczenie obsługi kolumny.
Operator po odebraniu przedgonów ma ustawić zalecony RR i go nie zmieniać do końca.
Weźmy jako przykład popularną kolumnę na fi 60,3mm z zasypem sprężynowym.
Próg zalania takiej kolumny wynosi około 2500W. Bezpieczna moc procesu to 2300W.
Taka kolumna po stabilizacji skrapla około 160ml spirytusu na minutę.
Zalecany RR wynosi załóżmy 1:5, co daje nam odbiór 27ml/min.
Więc sprawa ma być prosta. Ustawiamy te 27ml/min i tak ma iść do końca, aż bufor gwałtownie się opróżni, a w kegu praktycznie będzie zero etanolu. Przez ten czas kolumna nad buforem ma być idealnie stabilna.
W przypadku powyższej kolumny i gotowania cukrówki, czas tego odbioru powinien wynieść około 3,5h.

W skrócie zalety są następujące:
1. Uproszczona obsługa (nie trzeba zmniejszać odbioru w raz z ubytkiem etanolu w kegu).
2. Skrócenie czasu procesu.
3. Większy uzysk serca (podgony pojawiają się później).
4. Mniejsze straty ogólne (lepsze odessanie etanolu z kega niż przy przeciętnym procesie na tradycyjnej kolumnie).

Wady:
1. Komplikacja budowy.
2. Większy koszt kolumny.
3. Dodatkowa czynność po zakończeniu destylacji polegająca na opróżnieniu bufora z wody odwarowej.
Ostatnio zmieniony 1970-01-01, 01:00 przez Akas, łącznie zmieniany 3 razy.

Awatar użytkownika
61gaw
101%
101%
Posty: 365
Rejestracja: 2011-11-02, 10:52
Lokalizacja: Z osiedla nad stawem

Post autor: 61gaw » 2012-12-25, 22:45

Akas pisze: 3. Większy uzysk serca ( przedgony pojawiają się później)
Myślę, że chodziło Ci o pogony.

maria-n
100%
100%
Posty: 1214
Rejestracja: 2008-07-15, 14:52

Post autor: maria-n » 2012-12-26, 00:00

Nie, nie dawał bym już kolumny wewnętrznej. Skośne półki, robiły by za kieszenie zbierające i przetrzymujące etanol. Bufor, musiał by być w tym wypadku, wypełniony zmywakami, z których etanol, by na nie spływał. Zmywaki, nie wypełniały by całej pojemności kieszeni, tylko tyle, żeby wyłapać i skierować do nich płyn. Gdyby to zadziałało, konstrukcja mocno by się uprościła.
Ostatnio zmieniony 2012-12-26, 10:41 przez maria-n, łącznie zmieniany 1 raz.

Awatar użytkownika
Pietro
101%
101%
Posty: 1067
Rejestracja: 2006-04-05, 21:51

Post autor: Pietro » 2012-12-26, 00:07

Akas pisze: Innym problem jest pozbycie się wody odwarowej która zalewa bufor na końcu procesu...... Zrobiłem ostatnio kranik spustowy na zewnątrz.
Próbowałeś może przez ten kranik pobierać próbki zawartości bufora w czasie trwania destylacji?
Ratujmy się, bo trzeźwiejemy :cry:

Akas
101%
101%
Posty: 667
Rejestracja: 2008-05-30, 01:05
Lokalizacja: Podlasie

Post autor: Akas » 2012-12-26, 00:53

Dzięki @61gaw , poprawiłem na pogony.

@maria-n chyba rozumiem o co Ci chodzi. Skośne półki zachodzące na siebie. Jak możesz zrób prosty rys. nawet na kartce i zdjęcie komórką. Pomyślę nad tym.

@Pietro tak pobierałem próbki i zarazem mierzyłem zmiany temperatury.
Tak jak wcześniej wspominałem procentowość cały czas się zmienia, przez większą część procesu rośnie, osiąga szczyt, powoli spada, aby na końcu gwałtownie się wygotować i zalać wodą odwarową. Przy końcu procesu można zauważyć dużą koncentrację smaków pogonowych. Wydaję mi się też, że bardziej są skondensowane na dnie bufora. Ostatnio zrobiłem dwa kraniki, jeden jest blisko szczytu, a drugi blisko dna.

plipek1
40%
40%
Posty: 59
Rejestracja: 2010-06-03, 21:45
Lokalizacja: Wołomin

Post autor: plipek1 » 2012-12-26, 13:31

Wydaje mi się że ideą stworzenia tego typu rozwiązana jakie przedstawił Akas jest uzyskanie dość dużej pojemności bufora (1,5-2litrów) co w przypadku skośnych pólek nie będzie takie proste.
Lepiej mieć Parkinsona i trochę wylać, niż mieć Alzheimera i zapomnieć wypić

furman

Post autor: furman » 2012-12-27, 09:36

Miałem podobny pomysł:

http://www.bimber.info/forum/viewtopic. ... ght=#94995

Czekam na dalsze badania :)

pluton
80%
80%
Posty: 433
Rejestracja: 2009-05-22, 15:58
Lokalizacja: Łódź

Post autor: pluton » 2012-12-27, 18:43

Witam,

W trakcie 'normalnej' rektyfikacji stężenie etanolu rośnie wraz z wysokością w kolumnie, tzn. na dole kolumny jest w zasadzie takie jak w kotle, a na szczycie w zasadzie azeotrop. Mam tu na myśli zwykłą kolumnę z wypełnieniem w stanie równowagi.

Pytanie jest takie: skąd w kolumnie ze stabilizatorem w tymże stabilizatorze bierze się alkohol
o stężeniu > 70%? Czy stabilizator ma jakieś własności 'etanomagnetyczne'?

I drugie pytanie: Dlaczego ten alkohol nie paruje, tylko sobie czeka na półkach stabilizatora? I na co czeka?

A trzecie pytanie to już w analogii do zwykłych kolumn półkowych: dlaczego w takich kolumnach alkohol nie wie, że dolne półki mają być stabilizatorem i nie chce się na tych dolnych półkach zbierać w wysokim stężeniu?

pozdrawiam
pluton
Ostatnio zmieniony 1970-01-01, 01:00 przez pluton, łącznie zmieniany 2 razy.
Błogosławieni ci, którzy nie umieją odpowiedzieć na moje pytanie,
a mimo to milczą.

andrzejg11
90%
90%
Posty: 710
Rejestracja: 2009-03-03, 18:32

Post autor: andrzejg11 » 2012-12-27, 22:34

Odpowiedź na pytanie pierwsze.
Przy stężeniu wyjściowym w kotle 5% objętości - temp. wrzenia 96 stopni - (stężenie molowe 1,6%mol) na trzeciej półce przy RR=5 mamy 49%mol co daje 75,75 % objętości. Obliczenia przeprowadziłem z Thiela-McCabe.
Bufor gromadzi 2l tego spirytusu, który nie zdąży odparować w czasie gdy z kotła odparowują w szybkim tempie resztki spirytusu. Dla mniejszych stężeń wraz z ubytkiem etanolu w kotle (Ilość spirytusu w 50-litrowym kotle wynosi jeszcze tylko maksymalnie 1,5-2 litrów - w zależności od napełnienia) stężenie w najwyższym punkcie kolumny wewnętrznej szybko maleje - już tylko dwie, a potem tylko jedna półka w wypełnieniu kolumny wewnętrznej. Ubogi spirytus miesza się z zabuforowanym spirytusem o wysokim stężeniu , zatem dla wypełnienia znajdującego się powyżej mamy znacznie większe stężenie startowe, które wynika ze stężenia mieszaniny bufora i tego co aktualnie leci, niż w przypadku gdyby tego bufora nie było.
Odpowiedź na pytanie drugie - patrz odpowiedź na pytanie pierwsze
Odpowiedź na pytanie trzecie - bo półki gromadzą niewielką ilość spirytusu w porównaniu z buforem.
Wątpliwość budzi skuteczność kolumny wewnętrznej, która znajduje się w izotermicznym płaszczu spirytusowym, co przeczy adiabatycznemu charakterowi procesu rektyfikacji, który z kolei charakteryzuje się właśnie spadkiem temperatury w miarę wzrostu wysokości wypełnienia. Ale skoro układ kolumny wewnętrznej działa na poziomie 3-ch półek to się nie czepiam. Niewątpliwie układ skutecznie izoluje od wszelkich wpływów kotła.
W kolumnie znajdują się półki, a reszta jest opinią.
pozdrawiam - andrzejg11

pluton
80%
80%
Posty: 433
Rejestracja: 2009-05-22, 15:58
Lokalizacja: Łódź

Post autor: pluton » 2013-01-03, 20:53

andrzejg11 pisze:Odpowiedź na pytanie pierwsze.
Przy stężeniu wyjściowym w kotle 5% objętości - temp. wrzenia 96 stopni - (stężenie molowe 1,6%mol) na trzeciej półce przy RR=5 mamy 49%mol co daje 75,75 % objętości. Obliczenia przeprowadziłem z Thiela-McCabe.
Nie za bardzo rozumiem o jakich półkach i jakim refluksie mowa. Skoro w buforze nic nie paruje, to nie może być mowy o żadnych półkach ani o powrocie.
Z tego co zrozumiałem wszystek spirytus który wyparował z kotła zbiera się w buforze.
Tylko nie wiem, dlaczego on się tam skrapla i dlaczego nie chce parować.
Potem nagle bufor zaczyna pracować jako kocioł, tzn. spirytus zaczyna z niego parować
i zasila kolumnę.
Dobrze rozumiem?

pozdrawiam
pluton
Ostatnio zmieniony 1970-01-01, 01:00 przez pluton, łącznie zmieniany 1 raz.
Błogosławieni ci, którzy nie umieją odpowiedzieć na moje pytanie,
a mimo to milczą.

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 2 gości