Очистка самогона активированным углём в теории и на практике

Дистилляция неоднозначна. С одной стороны она способна сохранить исходную вкусо-ароматику сырья, с другой – в продукт попадает масса веществ разной степени вонючести и вреда для здоровья пьющих. Самым простым и доступным способом очистки самогона от сивухи и других «вредных» соединений всегда был и остаётся активированный уголь. Эта статья должна пролить свет на эту область самогоноварения и показать действительно рабочие способы очистки самогона углём в домашних условиях.

Активированный уголь – это общий термин для группы различных пористых углеродистых веществ, имеющих разветвлённую внутреннюю структуру пор, которые делают эти вещества абсорбентами. Его могут производить из различных материалов органического происхождения: древесного угля (марки БАУ, ОУ-А, ДАК и т.д.), каменного угля, скорлупы кокоса, торфа и т.д. Активированный уголь является самым популярным и самым дешевым материалом, применяемым для очистки спирта.

Обратите внимание! Дальше пойдёт речь исключительно об очистке спирта-сырца, то есть дистиллированной браги, а не углевании уже готового продукта. Последняя процедура служит больше не для очистки напитка, который после тщательной и вдумчивой второй дробной перегонки уже достаточно чист, а для придания ему вкусовых качеств водки за счёт реакции этерификации и омыления сложных эфиров. Напиток накапливает вещества, формирующие в сортировке водочный вкус (но и не самые полезные альдегиды).

Очистке следует подвергать самогон, который в идеале должен быть нейтральным. Не рекомендуется чистить фруктовые и зерновые дистилляты, органолептика которых базируется на вкусе и аромате исходного сырья, поскольку уголь абсорбирует не только вредные, но и вкусо-ароматические соединения. Однозначно нужно чистить самогон из сахара или спирт-сырец, в брагах для которого он преобладал. Также не лишним будет почистить, например, рисовый или пшеничный самогон на кодзи, который обычно получается достаточно нейтральным.

Дабы уменьшить число вопросов, связанных с перегонкой и очисткой дистиллятов, для начала очень рекомендуем прочесть следующие материалы:

— «Очистка самогона от А до Я – уголь, масло, молоко и другие способы чистки дистиллята»

— «Самогон не гидра – две головы не вырастит. Как сделать двойной дистиллят«

Виды активированного угля и способы его производства

Не весь уголь подходит для очистки самогона, а некоторые его виды могут сделать готовый продукт ещё хуже. На степень и качество очистки влияет происхождение угля, размер и соотношение количества внутренних пор, размер самого угля и, разумеется, способ очистки. Для начала давайте разберёмся, какой активированный уголь нам подходит и на что обратить внимание при его выборе.

В активированных углях различают три основных типа пор:

  • макропоры с радиусом кривизны больше 25 нм
  • мезопоры (переходные поры) с радиусом 1-25 нм
  • микропоры с радиусом до 1 нм

Структура пор в активированном угле для очистки самогона

Макропоры малоэффективны в очистке и выполняют лишь роль каналов, по которым газ или жидкость проникают вглубь сорбента. Поглощение примесей происходит в мезопорах и микропорах. Поры образуются в процессе активации угля. Этот процесс может осуществляться двумя разными способами и оба они создают совершенно разную структуру пор:

  1. Химическая активация угля

Используется в основном для активации древесного и торфяного угля, а также косточкового угля, например, из косточек оливки. Активация происходит одновременно с получением угля. Сырьё, обычно древесная щепа, смешивается с активирующим и обезвоживающим веществом, обычно фосфорной кислотой или хлоридом цинка. Активация происходит при низких температурах, обычно между 500 и 800оС. Реагент вызывает набухание древесины и раскрытие её целлюлозной структуры, а затем работает как стабилизатор, препятствуя разрушению очень пористого и хрупкого абсорбента. Затем реагент вымывается и используется повторно.

Активированный таким образом уголь приобретает структуру с большим количеством открытых пор, которая идеально подходит для поглощения крупных молекул, например, при осветлении жидкостей. Как правило, такой активированный уголь измельчают до порошкообразной формы и используют для обработки жидкостей взвешенным абсорбентом (в нашем случае он отлично подходит для настойного способа углевания).

  1. Активация угля паром

Активация паром получила большее распространение и используется повсеместно для производства активированного угля из торфа, скорлупы кокосового ореха, лигнита, антрацита, древесины и каменного угля. Сырьё сначала сжигается до состояния угля, а затем, пока его температура составляет порядка 1000 оС, обрабатывается паром температурой около 130 оС. В результате примеси, содержащиеся в угле, выгорают и испаряются, оставляя после себя пористую структуру. Её состав сильно зависит от исходного сырья. Например, при сжигании и активации твёрдого материала, такого как скорлупа кокосового ореха, остаются в основном микропоры. Торф, напротив, мягкий и даёт много мезопор.

Активированный паром уголь имеет форму гранулята разной формы и размера, который и поставляется на рынок под марками БАУ и т.д. Также изготавливается повторно сформованный активированный уголь (сжатый под высоким давлением после обработки связующим веществом), часто в виде пеллетов. Такой уголь используется в основном для очистки воздуха и для спирта не подходит, поскольку гранулы слишком велики, их рабочая поверхность слишком мала, а время контакта слишком короткое.

Эффективность очистки и размер пор

Не вся поверхность активированного угля является эффективным абсорбентом примесей в самогоне. Наибольшую площадь его поверхности состоит из микропор, обычно это 90-98%. Около 1% занимают макропоры. Многие из примесей в спирте имеют молекулы размером 2-10 нм – их могут абсорбировать только мезопоры. В идеале, поры угля должны быть по размеру немного больше примесей, которые нужно абсорбировать.

Структура пор сильно зависит от сырья, из которого был изготовлен абсорбент. Активированный уголь из торфа содержит много как мезо-, так и микропор. В процессе производства можно контролировать этот баланс, например, увеличивая содержание мезопор для многоцелевого использования такого угля. Даже пылевидный торфяной уголь содержит мезопоры.

Некоторые виды активированного угля

Сорбенты из каменного угля тоже имеют развитую систему микро- и мезопор. Самые популярные марки активированного каменного угля имеют размер зерна 0,4-1,4 мм. Такой уголь считается лучшим для фильтрации спирта, но дорогой и не всегда есть в свободном доступе.

Активированный уголь из лигнина содержит много мезопор размером 1-4 нм, а также более крупные мезопоры с лёгким доступом. Он обычно поставляется в виде порошка.

Уголь из скорлупы кокосового ореха в основном содержит микропоры размером менее 1 нм. Они быстро забиваются примесями и в дальнейшем малоэффективны. Тем не менее, кокосовый уголь пользуется спросом и даёт приемлемую степень очистки, поскольку в начале фильтрации его эффективность в 2-3 выше остального активированного угля.

В древесном активированном угле, а это в основном популярный в СНГ березовый уголь марки БАУ, больше всего макропор и совсем не много микро- и мезопор, поэтому по абсорбирующим способностям он значительно уступает остальным углям. Ситуацию можно улучшить, применяя более плотную набивку фильтра гранулами меньшего размера (до 1 мм), что даст более медленную фильтрацию и как следствие более продолжительный контакт спирта с абсорбентом. К сожалению, почти все угли БАУ имеют частицы большего размера (размер зерна популярного БАУ-А аж 1-3,6 мм), кроме, разве что, угля марки БАУ-МФ (ГОСТ 6217-74), размер зерна которого обычно колеблется в районе 0,5-1,5 мм.

Зольность и последующая обработка угля

Содержание золы в активированном угле является мерой минеральных веществ (Ca, Mg, Si, Fe, солей и т. д.), оставшихся в нём после производства. Нас должны беспокоить только растворимые в воде и спирте вещества, которые попадают в фильтруемый раствор. Если это спирт-сырец, то ни чего страшного, ведь он будет подвергнут перегонке, а вот пить после углевания сортировку с этой таблицей Менделеева не очень полезно.

На производстве активированный уголь чистят кислотой, а затем промывают водой. Но это не даёт должной его очистки от растворимых примесей. Такой уголь всегда предназначен для фильтров, которые будут должным образом подготовлены и запущены. Процесс подготовки включается замачивание угля в течение 24 часов, а затем его промывку в течение нескольких часов. Только так и ни как иначе можно избавиться от растворимых веществ в абсорбенте.

Не верите? Попробуйте профильтровать воду или спирт через кокосовый уголь без его предварительной подготовки. Почти всегда после такой очистки на дне ёмкости собирается белёсый осадок. Кокосовый уголь, как было сказано ранее, состоит в основном из микропор и его сложно очистить на производстве, не потратив на это много ресурсов.

Способы очистки самогона активированным углём

Существует два принципиально разных способа очистки самогона активированным углём (речь идёт о домашнем производстве напитков, а не промышленном, где таких способов гораздо больше):

  1. Настойный способ углевания – активированный уголь помещается в спиртовой раствор, отстаивается и фильтруется.
  2. Угольный фильтр – спиртовой раствор самотёком пропускается через цилиндрический сосуд, наполненный активированным углём.

Первый метод даёт не плохой результат, но в целом малоэффективен и обеспечивает слабую степень очистки (это подтверждалось неоднократно лабораторными анализами). Чтобы действительно задействовать весь потенциал активированного угля, спирт нужно пропустить через фильтр определённой длины, а сам уголь должен быть необходимого качества. Но перед такой чисткой самогон полезно обработать пылевидным (например, уголь марки ОУ-А, ДАК) или мелким (размер зерна 0,2-0,4 мм) активированным углём, который быстро очистит спирт-сырец или сортировку от основных примесей. После такой обработки фильтр гораздо более эффективен.

Обратите внимание! Спирт-сырец перед углеванием обязательно следует разбавить до 15-20% спирта, лучше до 15%. При такой крепости растворяющие свойства спирта снижается, что высвобождает вещества, поддающиеся абсорбции. Это давно подтвердили лабораторные анализы и взято самогонщиками за правило. По той же причине углевание продукта после второй его перегонки малоэффективно в контексте очистки, а служит лишь для придания напитку водочного вкуса.

Настойный способ углевания самогона

  1. Добавить 4 г пылистого или мелко измельчённого активированного угля на каждые 1 л самогона. Хорошо перемешать.
  2. Дать постоять не менее 24 часов в тёмном прохладном месте.
Примечание: в течение этого времени смесь нужно перемешать не менее четырёх раз.
  1. После последнего перемешивания дождаться выпадения угля в осадок и профильтровать самогон через ватный фильтр.
  2. Провести процедуру углевания через фильтр.

Очистка самогона угольным фильтром

Фильтрация осуществляется через плотный слой активированного угля, помещённого в трубу длиной 1,5-2,5 метра. Внутри фильтра спиртовой раствор двигается по макропорам в гранулах, а очистка осуществляется за счёт контакта раствора с микропорами и мезопорами угля. Чтобы очистить, например, воду, достаточно 5-10 см фильтрующего слоя. Для самогона, насыщенного большим количеством примесей, обычно требуется от 1,5 м и больше. Труба должна иметь диаметр не менее 38 мм, иначе возникает «эффект стенки», когда спирт, по пути наименьшего сопротивления, будет течь вдоль стенок сосуда без очистки.

Угольный фильтр своими руками для очистки самогона

Для эффективной очистки во время фильтрации в трубе не должно быть воздуха. Это значит, что фильтрация должна осуществляться единым потоком жидкости (при остановке фильтрования происходит активное накопление порами угля альдегидов, что, впрочем, не так критично для спирта-сырца – просто во время перегонки нужно будет внимательно отсекать головы). Труба и уголь должны быть влажными – это способствует прохождению самогона через весь объём фильтрующего слоя.

Нельзя допускать каких-либо каналов в фильтрующем слое, по которым спиртовой раствор будет двигаться без очистки, поскольку он почти не будет контактировать с углём из-за воздушной оболочки (химически связанный кислород блокирует поры). Это произойдёт, если засыпать сухой уголь в трубу и сразу начать лить спирт. Другими словами, угольный фильтр нужно правильно подготовить.

Когда вода или спирт проходят через уголь, первое, что происходит – растворимые вещества, оставшиеся в порах после производства, растворяются и переходят в фильтруемую жидкость. Это вещества, которые не испарились во время горения и не были смыты после активации угля. Производители доочисткой угля не занимаются – дорого. Эти вещества (в основном соли) также являются щелочными. Когда они растворяются, pH в трубке повышается примерно с 7 до почти 10, из-за чего эффективность очистки падает до тех пор, пока pH не вернется в норму (для воды и спирта это примерно pH 7). Следовательно, активированный уголь перед использованием нужно промыть.

Технология эффективной очистки самогона угольным фильтром с правильной подготовкой колонны выглядит примерно так:

  1. Угольная колонна в процессе фильтрования самогона в домашних условияхЗасыпать уголь, энергично перемешивая, в 2-3х кратное количество горячей или кипящей воды в кастрюле из нержавеющей стали.
  2. Размешать большой ложкой и дать углю осесть на дно кастрюле, после чего слить излишки воды. Повторить процедуру 4-5 раз, чтобы очистить поры угля от растворимых веществ и насытить их водой.
  3. Уголь можно сразу засыпать в фильтр, но эффективность очистки увеличивается примерно на 50%, если его предварительно залить горячей водой или кипятком и дать настояться в течение 24 часов – за это время уголь впитает ещё больше воды.
  4. Слить излишки воды. Снова залить горячей или кипящей водой, тщательно размешать, дать отстояться и слить. Прикрепить к фильтрующей трубке 2-3 бумажных фильтра и заполнить её тёплой водой.
  5. Пока вода стекает через фильтры, засыпать в трубку промытый уголь. Во время засыпки угля постукивать по трубке для уплотнения фильтрующего слоя. Отфильтровать минимум 2-5 литров воды, чтобы вымыть остатки примесей и удалить из фильтра кислород.
  6. Налить в трубку самогон, когда последние капли воды вытекают из фильтра (здесь полезно отмерять воду на входе и выходе из трубы и вовремя поменять приёмную ёмкость или, что предпочтительней, использовать стеклянную трубку для наглядности процесса) – так уголь не успеет пересохнуть, воздушная подушка будет минимальной.
  7. Если вы не успели вовремя залить СС или сортировку, отфильтруйте ещё 4-5 литров тёплой воды, чтобы убрать из трубы кислород, но теперь не зевайте!
Фильтрация должна быть непрерывной, фильтрующий слой не должен пересыхать. Лучше всего прикрепить над фильтром большую воронку или ёмкость, чтобы доливать самогон приходилось не вручную. Воронку обязательно нужно чем-нибудь накрыть, чтобы спирт не испарялся.
  1. Наконец, когда последние капли спирта вытекают из фильтра, отфильтровать ещё 1 л воды, чтобы вывести из трубки весь алкоголь.

Такой способ очистки минимум на 100% эффективней, в сравнении со стандартной фильтрацией через сухой уголь без предварительного его прогрева и промывки, а также вытеснения воздушной подушки водой.

Ресурс колонны при очистке спирта-сырца крепостью 15% равен примерно 10 г/л. Например, возьмём фильтр длиной 160 см и диаметром 40 мм, его объём составляет около 2 л. При этом 1 л фильтра вмещает примерно 400 г угля типа БАУ-А. Итого имеем колонну, в которую помещено около 750 г угля (взяли по минимуму) – её ресурс 75 л спирта-сырца.

На практике это число будет гораздо меньше (берём в расчёт разную степень «загрязнения» самогона, постепенный износ абсорбента со смещение зоны очистки, низкую эффективность того же БАУ-А и т.д.), но даже если это будет половина от наших подсчётов, мы имеем достаточно экономную и эффективную установку для промежуточной чистки дистиллятов. Экономная в особенности, если учесть, что активированный уголь можно реактивировать и использовать повторно.

Оптимальные параметры угольной колонны

Есть две вещи, которые могут сильно влиять на степень очистки самогона в нашем фильтре. Прежде всего, это размер зёрен – чем они крупнее, тем быстрее самогон будет проходить через фильтрующий слой и, соответственно, контактировать с углём меньшее количество времени. Если размер зерна составляет 1-3 мм и более, очистка не состоится, поскольку контакт спирта с углём будет слишком коротким, примеси просто не достигнут мезо- или микропор.

Если же уголь будет слишком мелким, трубка быстро им засорится, фильтрация опять-таки не состоится. Для домашнего использования оптимальным считается активированный уголь, размер зерна которого составляет 0,4-1,4 мм, лучше, если 0,4-0,85 мм, но имеем что имеем.

Схема изготовления и использования угольной колонны для очистки спирта-сырца.

Второй фактор: скорость фильтрации. Будем измерять её часовой объёмной скоростью (ЧОС) жидкости, для расчёта которой нужно поделить количество очищенного спирта в час к объёму фильтрующего слоя (наполняем трубку водой – записываем её объём).

При очистке спирта ЧОС обычно равен 0,25 (очень, очень медленно), в то время как вода очищается при 2-3 ЧОС. Чтобы добиться тех самых 0,25 ЧОС, нужно взять, например, трубку объёмом 1,7 литра (труба диаметром 38 мм и высотой 150 см) и наполнить её углём с размером зерна 0,4-1,4 мм. Тогда скорость фильтрации составит порядка 400 мл/час, что равно примерно 0,23 ЧОС – нам подходит. Если фильтрация будет быстрее, степень очистки заметно падает.

Есть три способа ускорить процесс:

  1. Использовать более широкую трубу
  2. Использовать более длинную трубу
  3. Использовать уголь с меньшим размером зерна

Если увеличить ширину трубки, объём спирта в час увеличится, но при этом ЧОС останется прежним.

Реактивация активированного угля

Если удалить из отработанного активированного угля абсорбированные им примеси, его можно использовать повторно. Вы можете восстановить до 80% его эффективности, что на практике составляет до 100%, поскольку редко происходит полное истощение абсорбента. В теории реактивацию можно производит сколько угодно раз. Мягкий уголь, например, из торфа, с каждой последующей очисткой будет «вырождаться», его гранулы просто будут уменьшаться. Твёрдые сорта, такие как кокосовый или каменный уголь, сохраняются значительно лучше и могут быть реактивированными сотни раз.

Существует два способа реактивации активированного угля:

  • Теплом (термическая обработка)
  • Паром (рециркуляция пара)

В промышленном секторе часто используют первый способ. Уголь сушат и предварительно нагревают, чтобы обуглить примеси в порах. Затем он реактивируется при температуре 700-1000 оС. Примеси превращаются в газ и испаряются. Процесс осуществляется в бескислородной среде, чтобы не было воспламенения. Поры очищаются и уголь можно использовать повторно.

В домашних условиях можно попробовать сделать следующее:

Предупреждение! Отработанный активированный уголь в основном содержит сивушные масла, температура кипения которых обычно составляет 138 оС. Сивушные масла состоят в основном из высших спиртов (амиловые, бутиловые, пропиловые и т.д.), пары которых являются легковоспламеняющимися.
  1. Пересыпать уголь в сито и промыть под проточной горячей водой. Обратите внимание, что уголь с размером гранул 0,4-0,85 мм будет просыпаться через обычные кухонные сита – для его промывки приобретите сито с более мелкой сеткой или пропустите этот шаг.
  2. Промытый уголь залить в кастрюле из нержавейки кипятком и проварить 10-15 минут, чтобы испарить некоторые из высших спиртов (имеет сразу регенерацию на 15-20%). Варить пока есть запах. Повторить, если в этом есть необходимость.
  3. После проварки высыпать уголь на противень и дать высохнуть. Поместить противень в электрическую духовку.
Примечание: в процессе реактивации всегда держите включённой вытяжку, а окно на кухне открытым – легковоспламеняющиеся пары тут же должны удаляться из помещения.
  1. Разогреть духовку до 140-150 оС и прокалить уголь в течение 2-3 часов.
  2. Выключить духовку и дать углю остыть – теперь он готов к повторному использованию.

Нам пока не известны самогонщики-любители, которые применяли бы для реактивации пар. Если у вас есть какой-либо опыт, отличающийся от описанной выше схемы, пожалуйста, расскажите о нём в комментариях к этой статье или напишите нам на почту (admin@therumdiary.ru). Принято считать, что реактивированный уголь в дальнейшем пригоден лишь для очистки спирта-сырца и совершенно не подходит для «водочного углевания», поскольку в порах больше нет необходимого для реакций окисления кислорода.

Вкусного самогона и осознанного его употребления всем!

Читайте далее:
Очень плохоПлохоСойдётХорошоОтлично (111)
Загрузка...
Adblock
detector