Взрывное кипение

Взрывное кипение при перегонке браги в вакууме существенно влияет на процесс и качество дистиллята. Процесс проходит перманентно в виде чередующихся подергиваний куба с массовым выбросом пара и брызгоуносом. Чтобы эффективно бороться со взрывным кипением необходимо разобраться с механизмом явления и определить методы ликвидации.

На рисунке представлен примерный механизм перманентного взрывного закипания браги при вакуумной перегонке, разработанный по итогам экспериментальных наблюдений и обсуждения с коллегами на форуме.

Процесс взрывного кипения, по сути, можно рассматривать как периодический, проходящий по циклу (рисунок) в три фазы. В кубе с брагой (гетерогенная среда) с плохой теплопроводностью и большей вязкостью (по сравнению с водой) в нижнем слое происходит уплотнение осадка. Причина в том, что при вакуумировании происходит удаление воздуха из пор твердых частиц браги, поэтому они тонут. При атмосферной перегонке много твердых частиц плавают на поверхности и не тонут.

Под высоким столбом жидкости и мощном нагреве (с избытком) в нижней зоне куба зарождаются пузырьки пара. Слабая конвекция с верхними более холодными слоями приводит к быстрому локальному перегреву браги в нижней части куба и на частичках браги мгновенно появляются пузырьки пара. При этом в нижней зоне накапливается «критическая» масса пара, конвекция увеличивается и происходит массовый, быстрый подъем пара вверх. По пути пузыри расширяются (за счет понижения давления со стороны столба жидкости) и сливаются в большие пузыри, многократно увеличиваясь в объеме. При этом большие пузыри работают как поршень, выбрасывая массы браги вверх. Далее идет сильное перемещение верхних слоев браги вниз, где обедненная по пару брага «встает на новый цикл» взрывного закипания.  

Первая фаза самая долгая из трех. Вторая и третья фазы происходят очень быстро. Поэтому принимать меры против взрывного закипания следует на первой фазе.
Бороться с этим эффектом можно разными способами:

  • снижение высоты столба жидкости в кубе (меньше заливать браги или использовать широкие и невысокие кубы);
  • снижение мощности нагрева куба; снятие с осадка (осветление браги перед перегонкой);
  • применение принудительного перемешивания в рубашке куба (насос) и внутри куба — мешалка;
  • введение капилляра с регулируемой подачей водяного пара или воздуха в небольших дозах;
  • введение в брагу пеногасителя;
  • использование куба с конусным дном, что улучшает циркуляцию браги в кубе (подъем браги с пузырьками пара около стенок, опускание охлажденной браги по центру куба).  

Все методы имеют свои достоинства и недостатки.