Спирт из бражки выделяют на брагоперегонном  аппарате, при этом вместе со спиртом отгоняются все летучие примеси. Получаемый при перегонке дистиллят называется спиртом-сырцом, а остаток, в котором содержатся все взвешенные частицы, - бардой.

     Спирт-сырец-прозрачная бесцветная жидкость крепостью не менее 88% об., содержание сопутствующих спиртопродуктов, не более: альдегидов - 0,03-0,05%, сложных эфиров - 500-700 см³ в1 л безводного спирта; метилового спирта 0-0,13% об. В барде содержится от 4 до 9,5% сухих веществ, состоящих из несбраживаемых частиц сырья и дрожжей.

     Брагоперегонный аппарат состоит из колонны, дефлегматора и холодильника. Бражная колонна  представляет собой вертикальный цилиндр диаметром от 600-2000 мм, разделенный фасонными перегородками, называемыми тарелками, на отдельные части, расстояние между которыми 180-500 мм в зависимости от производительности. Посредине тарелки имеется отверстие с загнутыми вверх краями для прохода пара (рис. 5.30). Над отверстием находится колпак. На периферии тарелки устроен стакан для слива бражки на нижележащую тарелку. Это простая тарелка одноколпачковая одинарной выварки (рис. б.ЗОа); более эффективная тарелка двойной выварки (рис.5.306).

 Рисунок 5.30 – Схемы перегонных тарелок: а - одинарной выварки; б - двойной выварки.

     Бражная колонна состоит из двух частей: нижней - бражной, или истощающей, где из бражки выпаривается спирт, и верхней  - спиртовой, или укрепляющей, где спиртовые пары путем многократного кипения подвергаются укреплению (рис. 5.31). Колонны устанавливаются одна на другой. Однако есть аппараты двухколонные, спиртовая часть которых выполнена в виде отдельной колонны. Дефлегматор представляет собой трубчатый теплообменник, по трубам которого проходит бражка, а в межтрубное пространство поступают спиртовые пары из верхней части спиртовой колонны. Чтобы усилить охлаждение, что способствует большему укреплению спирта, в верхние трубки дефлегматора подается холодная вода. За счет паров бражка нагревается, а спиртовые пары охлаждаются и в виде конденсата стекают в колонну. Наиболее крепкие несконденсировавшиеся пары поступают в холодильник. Холодильник бывает трубчатый, где по трубам проходит холодная вода, а в межтрубном пространстве - спиртовые пары. В большинстве случаев холодильники делают комбинированными - половина кожухотрубного типа, а вторая половина состоит из змеевика, помещенного в сосуд с водой. В настоящее время применяют брагоперегонные аппараты непрерывного действия.

     Бражка  из бродильного чана или из промежуточной  емкости насосом подается на дефлегматор 3, оттуда в подогретом состоянии поступает на верхнюю тарелку бражной колонны Б. Работа бражной колонны протекает таким образом: бражка непрерывно поступает на верхнюю тарелку, снизу подается пар, который, проходя через слои бражки на тарелках, нагревает бражку до кипения.

Рисунок 5.31 – Схема одноколонного брагоперегонного аппарата: А - спиртовая часть; Б - бражная часть; 1 - колонна; 2 - бардяной регулятор; 3 - дефлегматор; 4 - холодильник для спирта; 5 - пробный холодильник; 6 - сборник жидкости из пробного холодильника; 7 - гидравлический предохранитель (вакуум-прерыватель); 8 - фильтр для спирта; 9 - контрольный фонарь для спирта; 10 - смотровой фонарь для бражки. 

     При кипячении выделяются пары воды и  спирта. Бражка, из которой выделена часть спирта, стекает на вторую тарелку, где вновь доводится до кипения проходящим снизу паром. Концентрация спирта в бражке уменьшается. Когда бражка пройдет нижнюю тарелку, она полностью освобождается от спирта. В колонне устанавливается 14-16 тарелок. Для непрерывного вывода барды из бражной колонны устанавливают бардорегулятор поплавкового типа 2, из которого барда поступает в сборник и насосом подается на бардораздаточную станцию или в цех кормовых дрожжей.

     При нормальной работе аппарата содержание спирта в барде 0,015%, что составляет потери, равные 0,2% от сбраживаемых веществ в бражке. За потерями спирта в барде устанавливается систематический контроль.

     Водно-спиртовые  пары крепостью примерно 50% об. с  верхней тарелки бражной колонны  поднимаются в спиртовую А. Процесс  выварки в спиртовой колонне аналогичный, но там теплообмен происходит между парами, поступающими снизу, и флегмой, возвращающейся из дефлегматора 3. В спиртовой колонне совершается многократная перегонка на каждой тарелке, что последовательно повышает крепость водно-спиртовых паров. Спиртовая колонна состоит из 8-10 тарелок. С верхней тарелки пары поступают дефлегматор, где окончательно укрепляются до стандартной крепости спирта-сырца. Флегма стекает на верхнюю тарелку спиртовой колонны. Несконденсировавшиеся пары поступают в холодильник 4, где конденсируются, образуя спирт-сырец.

     Для сокращения потерь спирта от испарения в холодильнике его охлаждают до 15-20°С. Из холодильника спирт-сырец через фильтр 8 и смотровой фонарь 9, где наблюдается величина струи и температура, поступает в контрольный снаряд, учитывающий количество спирта и далее в спиртоприемное отделение, откуда перекачивается в спиртохранилище.

     Пар поступает в колонну через  регулятор пара. Для контроля за содержанием спирта в барде устанавливают пробный холодильник, в который отбирается пар с бардяного регулятора 2 в пробный фонарь 5, где он конденсируется и поступает в сборник 6. Во избежание образования вакуума, который может привести к смятию колонны, в нижней и верхней частях колонны устанавливают вакуум-прерыватель 7. Для наблюдения за движением бражки, поступающей в колонну, на трубе расположен смотровой фонарь 10. Расход пара в зависимости от конструкции брагоперегонного аппарата и крепости бражки составляет 17-25 кг на 100 кг бражки.

     Существуют  также двухколонные ректификационные установки, их схема приведена на рисунке

Рисунок 90 –  Схема двухколонной сырцовой ректификационной установки: 1 – бражная колонна; 2 – спиртовая колонна; 3 – дефлегматор; 4 — холодильник спирта; А — бражка; Б — барда; В – вода; Л – лютерная вода; П – греющий пар; СС — спирт-сырец. 

     В отечественной промышленности применяют только одноколонные сырцовые установки. По сравнению с двухколонными установками они проще по устройству и в эксплуатации, в них меньше расходуется пара и воды, их легко автоматизировать, однако имеют большую рабочую высоту и дают барду с меньшим содержанием сухих веществ, так как она смешивается с лютерной водой.

3 Брагоректификационные установки

     Ректификованный спирт получают в последнее время  непосредственно из бражки на брагоректификационных аппаратах. Эти аппараты разделяются на: аппараты прямого действия, полупрямого действия, косвенного действия и двухпоточные.

     Рисунок 96 –  Принципы построения схем брагорентификационных  установок: колонны: А — бражная; Б — эпюрационная; Д — спиртовая; Г — предварительной эпюрации бражки; Д — сивушная; Е— окончательной очистки; П — греющий пар; М – бражка; З — барда; Л — лютерная вода; ГФ и ГФ — головная фракция; PC и PC’ — ректификованный спирт; СМ — сивушное масло 

     Принципиальная  особенность установок прямого  действия заключается в питании спиртовой колонны спирто-водным паром, выходящим непосредственно из бражной колонны (рис. 96, в). В установках прямого действия теплота греющего пара используется двукратно. Свежий греющий пар вводится только в нижнюю часть бражной колонны А, а эпюрационная колонна Б и спиртовая В обогреваются спирто-водным паром, выходящим из верхней части бражной колонны. В бражную колонну подают бражку, освобожденную от головных примесей (эпюрированную), и флегму, поступающую из спиртовой колонны. Таким образом, в бражной колонне происходит совместное извлечение спирта из бражки и флегмы. Концентрация сухих веществ в барде при этом понижается за счет разбавления ее лютерной водой, получающейся после извлечения спирта из флегмы.

     На  рис. 96, г представлена несколько  видоизмененная схема установки прямого действия, в которой предусмотрено раздельное выделение спирта из бражки и флегмы. В связи с этим требуется дополнительный ввод греющего пара в нижнюю (отгонную) часть спиртовой колонны.

     Принципиальная  особенность установок непрямого (косвенного) действия (см. рис. 96, 6) — предварительное извлечение из бражки спирта и сопутствующих ему примесей, в результате чего получается спирт-сырец (бражный дистиллят), который в жидком виде направляется в эпюрационную колонну, а затем в спиртовую для очистки. Спирто-водный пар, выходящий из бражной колонны, поступает в конденсатор Ж. В эпюрационную колонну Б подают спирто-водный (бражный) дистиллят, поступающий из конденсатора Ж.

     Спирто-водный дистиллят в колонне Б очищается от головных примесей под действием свежего пара, вводимого в нижнюю часть колонны. Поступающий в колонну В жидкий эпюрат осво бовдается от хвостовых и промежуточных примесей также в результате ввода свежего греющего пара.

     Следует отметить, что в установках косвенного действия колонны связаны между собой только жидкостными потоками, в то время как в установках прямого действия — жидкостными и паровыми потоками.

     Схема, изображенная на рис. 96, а, ближе к  установкам косвенного действия. Единственным отличием ее является питание эпюрационной колонны Б спирто-водным паром, выходящим непосредственно из бражной колонны, а не бражным дистиллятом.

     Схемы установок, изображенных на рис. 96, а, д, относят к установкам полупрямого действия, однако это деление в значительной мере условное.

     Выше  были рассмотрены принципиальные схемы  брагоректи-фикационных установок, состоящих только из основных колонн. Включение дополнительных колонн (Е — окончательной очистки и Д—сивушной) не зависит от принципа действия установки. На рис. 96, е, ж приведены схемы установок прямого и косвенного действия с двумя дополнительными колоннами.

     На  отечественных спиртовых заводах  за типовые приняты брагоректификационные  установки косвенного и полупрямого  действия, именуемые авторами косвенно-прямоточными. Установки косвенного действия стабильны в работе, легки в управлении и регулировке, на них получают спирт высокого качества. Косвенно-прямоточные установки более сложны в эксплуатации, но примерно на 20 % потребляют меньше греющего пара и охлаждающей воды.

     Наибольшее распространение получили трехколонные установки. Машиностроительные заводы поставляют также четырех-колонные установки (с дополнительной колонной окончательной очистки) производительностью 1000, 1500 и 2000 дал/сут спирта и пятиколонные (с двумя дополнительными колоннами — окончательной очистки и сивушной) производительностью 3000 и 6000 дал/сут. На крупных заводах в качестве дополнительной (4-, 5- или 6-й) применяют колонны для выделения спирта из головной фракции (разгонную колонну).

3.1 Аппараты прямого действия

     В аппаратах прямого действия (рис. 5.34) головные примеси отделяют непосредственно из бражки в эпюрационной колонне, смонтированной на бражной колонне. Вследствие низкой концентрации спирта в бражке коэффициенты испарения примесей велики и эпюрация протекает полно. После этого бражка, лишенная головных примесей, поступает в бражную колонну 3, где из нее выпаривается этиловый спирт, хвостовые примеси и остатки головных примесей.

Рисунок 5.34 – Схема брагоректификационного аппарата прямого действия: 1 - выварная часть эпюрационной колонны; 2 - концентрационная часть эпюрационной колонны; 3 - бражная колонна; 4 - выпарная часть ректификационной колонны; 5 - укрепляющая часть ректификационной колонны; 6 - дефлегматор эпюрационной колонны; 7 - конденсатор эпюрационной колонны; 8 - дефлегматор ректификационной колонны; 9 - конденсатор ректификационной колонны; 10 - трубопровод отвода части паров из бражной в эпюрационную колонну; 11 - выварная камера эпюрационной колонны. 

     Основную  массу паров из бражной колонны направляют в ректификационную колонну 5. Незначительная часть паров переходит в эпюрационную колонну 1 для ее обогрева.

     В аппаратах этого типа в ректификационную колонну поступают пары, уже освобожденные  от основной массы головных примесей.

     Хвостовые и промежуточные продукты, а также  остатки головных продуктов отбираются в ректификационной колонне. Спирт-ректификат в жидком виде отводится с одной  из верхних тарелок ректификационной колонны.

     Аппараты  прямого действия наиболее экономны в теплотехническом отношении, но вкус и запах спирта на них плохие. Углекислота, содержащаяся в бражке, выделяясь в бражной колонне, приносит в ректификационную колонну пары сивушных масел. Проникая в зону пастеризованного спирта, эти пары сообщают ректификату неприятный запах.