В ходе изучения теоретических основ самогоноварения рано или поздно мы сталкиваемся с такими понятиями как точка азеотропа и азеотропная смесь. Сегодня мы разберем их более подробно.
Термины, обозначенные выше относятся больше к химии нежели к самогоноварению. Они используются для описания процесса разделения смесей и очистке веществ. Одним из методов разделения выступает дистилляция (перегонка на самогонном аппарате). Собственно, здесь химия пересекается с самогоноварением. В ходе изучения матчасти наверняка приходилось слышать температурную отметку 96,6 градусов. Как правило эту величину указывают как некий эталон крепости конечного продукта относительно которого указывается эффективность работы того или иного самогонного аппарата. С точки зрения маркетинга это действительно довольно просто. Однако если задать простой вопрос «почему именно 96,6%?», то становится очевидным что здесь все не так просто. Для того чтобы лучше понять суть процесса мы преднамеренно абстрагируемся от типа самогонного аппарата. Вместо этого взглянем на то, что происходит внутри.
Изначально внутри куба имеется некая смесь, в которой имеется определенная концентрация спирта. Помимо этого, в смеси присутствуют и другие компоненты. В ходе нагрева эти смеси начинают испаряться что наглядно показывает график, приведенный ниже.
График показывает переход вещества из одной фазы (жидкой) в другую (пар). Точка 0 в данном графике является своего рода точкой отсчета относительно которой изменяется время. Получается, что по мере нагрева жидкость переходит в пар, а вместе с тем, в него переходят вещества, содержащиеся в ней. Надо сказать, данная зависимость не является линейной. Так при испарении первых 10% можно заметить значительный переход в паровую фазу множества компонент, содержащихся ранее в жидкости. Подобную картину (превышение объема пара над жидкостью) можно видеть практически на протяжении всей перегонки за исключением последнего участка. На нем имеется точка А. В этой точке достигается равновесие X=Y=97,17% Это и есть та самая точка азеотропа о которой мы говорили ранее. В точке азеотропии жидкость испаряется, однако, ее состав не изменяется. Иными словами, сколько спирта в жидкости, столько же уходит в пар. При этом никакого укрепления уже нет. Иными словами, в ходе теплового воздействия (при кипении) смесь не может быть разделена. Все что находится немного ниже этой точки принято называть ректификатом. Собственно, в этом и заключается ответ, почему именно эта крепость столь часто фигурирует в материалах по самогоноварению.
График равновесия фаз бинарной (многокомпонентной) смеси интересен так же и тем что он одновременно актуален и для дистилляции и для ректификации. Разница заключается в том, что для ректификации используется вся кривая в то время как для дистилляции используется лишь отдельный отрезок. Ректификация позволяет получить на выходе значения близкие к точке азеотропа в то время как дистилляция позволяет получить лишь промежуточные значения.
Продолжая разбирать график можно заметить своего рода «ступеньки». Они показывают процесс перехода в паровую фазу (вертикаль) и последующую конденсацию (горизонталь). Такие же ступеньки можно построить и для любой другой точки, которую можно найти на кривой.
Что же касается оси X то здесь мы видим концентрацию смеси в жидкости.
В типовой бражке как правило содержится 10% спиртовых соединений. Соответственно для того, чтобы узнать примерный объем спиртов на выходе следует найти точку на оси X после чего найти точку на кривой. Теперь сопоставив эту точку с осью Y, можно узнать примерную спиртуозность полученной на выходе смеси. В нашем примере это 53% При подобного рода расчетах важно делать скидку на концентрацию спирта в перегонном кубе. Так, по мере перегонки уменьшается концентрация спирта. Как следствие показатель несколько занижается. В результате на выходе мы получим уже не 53%, а скорее значение в диапазоне 35-40%. Важно понимать, что для достижения точки азеотропа данную смесь следует прогнать более 10 раз. Только в этом случае разделение будет оптимальным. В качестве альтернативы можно рассматривать спиртовую колонну. Опять же следует брать во внимание и другие факторы такие как температуру кипения и атмосферное давление. По этой причине если ставится задача дойти до точки азеотропа, важно заранее разобраться и произвести необходимые расчеты и только после этого запускать процесс.
