# Зачем нужен Самовар

- Link: https://www.samovar-tool.ru/2021/03/21/istorija-pojavlenija/
- Published: 2021-03-21T23:56:52+03:00
- Author: kosoj.diy

**«Самовар» — это open-source контроллер на базе ESP32 для автоматизации домашнего
самогонного аппарата, пивоварни и сыроварни.** Проект начался в 2020 году как попытка
собрать удобную и безопасную автоматику для ректификации — и за пять лет вырос в
платформу, которая умеет вести и перегонку, и пивоварение, и даже сыроварение по
заданной программе.

## Что умеет контроллер

«Самовар» измеряет температуры в пяти точках (пар, царга, куб, вода на выходе, ТСА)
и давление в колонне, управляет нагревом через внешний регулятор мощности, реле,
клапанами, насосом воды и шаговым двигателем с перистальтическим насосом для точного
отбора. Сервопривод позволяет раскладывать фракции по разным ёмкостям — это одна
из ключевых идей проекта.

Управлять можно с локального дисплея с энкодером, из встроенного веб-интерфейса 
по Wi-Fi, из мобильных приложений для Android и iOS или со страницы на сайте samovar-
tool.ru. Лог процесса и тревожные сообщения сохраняются на облачном сервере, доступны
на сайте и в приложениях. Выход параметров за допустимые пределы — процесс останавливается,
тревога уходит на дисплей, в веб-интерфейс и в мобильные уведомления.

Прошивка написана на C++ под Arduino/PlatformIO, лицензия — GPL-3.0, репозиторий
открыт на GitHub ([LKosoj/Samovar](https://github.com/LKosoj/Samovar)). Актуальная
версия — 7.00.

## Режимы работы

С момента первой публикации статьи в 2021 году проект сильно расширился. Сегодня«
Самовар» поддерживает семь режимов:

 * **Ректификация** — отбор голов, тела и хвостов по программе. Встроенный детектор
   проскока примесей следит за трендом температуры пара с поправкой на давление,
   сам подбирает порог по шуму колонны, при росте температуры снижает скорость отбора,
   а при критическом росте ставит отбор на паузу и сам возобновляет после возвращения
   в норму.
 * **Дистилляция** — по температуре в кубе или по изменению спиртуозности в кубе
   или в паре, с прогнозом времени до конца строки и всего процесса.
 * **БК (бражная колонна)** — управление водой охлаждения по уставке температуры
   пара, автоматическое или ручное.
 * **НБК (непрерывная бражная колонна)** — прогрев, настройка, оптимизация и работа;
   подача браги регулируется автоматически, найденные параметры можно принять как
   оптимальные.
 * **Пивоварение** — засыпь солода, температурные паузы, кипячение, охлаждение, 
   брожение, варочные порядки, управление мешалкой и насосом воды, ручная пауза.
 * **Сувид** — поддержание температуры воды по программе.
 * **Сыроварение** — нагрев, выдержки, охлаждение, контроль кислотности по датчику
   pH, мешалка, клапан слива рассола.
 * **Lua** — режим, в котором весь процесс ведёт пользовательский скрипт.

Подробнее о режимах — в [README проекта](https://github.com/LKosoj/Samovar/blob/master/README.md)
и [документации на сайте](https://www.samovar-tool.ru/).

## Что лежит в основе автоматики ректификации

Идея «Самовара» родилась из практики. Ниже — разбор того, как устроен типичный процесс
работы с ректификационной колонной. Терминология и значения скоростей взяты из открытых
источников по домашнему винокурению ([DistillAcademy](https://distillacademy.ru/teoriya/rektifikacziya-spirta/),
[AlcoProf](https://alcoprof.ru/stati/samogon/skorost-otbora/), [Alcofan](https://alcofan.com/kak-pravilno-rektifitsirovat-golovy-i-khvosty-ot-samogona.html),
профильные форумы) и из исходного кода прошивки.

### Что попадает в колонну и как это разделить

Ректификация — это разделение многокомпонентной смеси за счёт многократного противоточного
массообмена между паром и жидкостью. В отличие от простой перегонки, ректификационная
колонна возвращает часть конденсата обратно в колонну (флегму), и за счёт этого 
получаются десятки условных ступеней очистки. На выходе — нейтральный спирт крепостью
до 96–98% об., из которого удалена большая часть примесей. Этиловый спирт кипит 
при 78,37 °C, и именно вокруг этой температуры «работает» ректификационная колонна;
всё, что кипит ниже, идёт в головы, всё, что выше — в хвосты.

Сырьём для ректификации служит спирт-сырец крепостью обычно до 40%, полученный после
первой перегонки браги. Высота бытовой колонны — не менее метра; диаметр царги задаёт
предельную производительность, высота — степень очистки.

Спирт-сырец, который мы заливаем в куб, — это смесь этилового спирта, воды и примесей.
Примеси делятся на три группы по температуре кипения:

 * **Головы** — легкокипящие: ацетон, метиловый спирт, альдегиды, часть эфиров. 
   Кипят до этилового спирта.
 * **Тело** — этиловый спирт с водой, основная питьевая фракция.
 * **Хвосты** — тяжёлые примеси, в первую очередь сивушные масла (смесь высших одноатомных
   спиртов C3–C10, сложных эфиров и других соединений, всего около 40 компонентов).

Между основными фракциями в домашней практике принято выделять **подголовники** (
промежуточная фракция между головами и телом) и **предхвосты** (между телом и хвостами).
Чёткой границы между ними в бытовых условиях не измерить — её покажет только хроматограмма,—
поэтому отбор ведут по косвенным признакам: температуре, скорости и запаху. Слой,
который иногда называют «ароматной водой» при перегонке фруктовой браги, — это дистиллят
с лёгкими эфирными компонентами сырья; в академической литературе такой же продукт
называют гидролатом.

### Шаг за шагом по процессу

**1. Разгон и работа «на себя».** Включается нагрев, колонна выходит на рабочий 
режим. Сначала колонну прогревают «на себя» — при включённом нагреве и полностью
закрытом отборе. Пар поднимается, конденсируется в дефлегматоре и возвращается флегмой
вниз, колонна выходит на стабильный режим. В коде «Самовара» это состояния «разгон
завершён / стабилизация»: температура пара устоялась, фоновый шум тренда набран,
детектор примесей готов реагировать. Условный ориентир — 10–15 минут стабильной 
температуры пара перед началом отбора тела.

Рабочий режим подбирают под конкретную колонну. Для насадки СПН рекомендуемая скорость
пара — 0,2–0,3 м/с. Для 2-дюймовой царги (5,08 см) это соответствует чистой мощности
около 900 Вт, а с учётом теплопотерь — около 1100 Вт при отборе голов. На таких 
режимах колонна разделяет смесь эффективно и не захлёбывается.

**2. Отбор голов.** Головы отбирают в плёночном режиме: пар конденсируется на стенках
дефлегматора и почти полностью возвращается в колонну, а в отбор идёт минимум. Ориентировочная
скорость — около 50 мл в час на каждый киловатт подводимой мощности, в сумме обычно
не более 350 мл/ч, либо 1/10 от скорости отбора тела. На практике это 1–4 капли 
в секунду. Долю голов в сырце оценивают так: для сахара — 3–5% от абсолютного спирта(
АС), для зерна — 5–8%, для фруктов — до 10%; на практике встречаются и более консервативные
значения 8–15% от АС. Контроль — по расчётному объёму и по запаху. Полагаться только
на температуру при отборе голов нельзя: цифры 63–77 °C относятся к обычной перегонке
и зависят от места установки термометра; для ректификации важнее стабильность режима
и скорость отбора, а не одно показание термометра.

**3. Подголовники.** Сразу за головами идёт промежуточная фракция. Термометр уже
показывает спиртовую «полку», но хроматограмма ещё выявит следы лёгких примесей.
Подголовники отбирают медленно — иначе они «размажутся» по погону и испортят тело.
Часть винокуров отбирает их порционно (например, по 17–20 мл каждые 10 минут), часть
объединяет с телом и отделяет только по запаху. На фруктовом и зерновом сырье подголовники
часто содержат ценные ароматические компоненты.

**4. Тело.** Основная питьевая фракция, ориентировочно 2/3 от объёма абсолютного
спирта в сырце. Отбор ведут в **предзахлебном (эмульгационном)** режиме — колонна
работает на пределе производительности, но ещё не захлёбывается. Синонимы — «на 
струе», «работа на себя». Скорость тела — от 300 до 3000 мл/ч в зависимости от диаметра
царги и подводимой мощности; практическое правило — около 1 л отбора на 1 кВт мощности.
На 2-дюймовой царге (диаметр 5,08 см) реалистичная скорость — порядка 600–1200 мл/
ч: больше — тело не успевает «прорабатываться», меньше — падает производительность.

**5. Предхвосты.** Появляются, когда к телу начинают подмешиваться тяжёлые примеси.
Делить тело и предхвосты по температуре в бытовых условиях нельзя — чёткой границы
нет. Ориентируются на температуру в зоне пара и в 2/3 царги: пока пар стабилен, 
а рост идёт только в нижней зоне колонны, идёт ещё тело. Одного-единственного «правильного»
числа градусов в царге нет — температура меняется по высоте колонны и зависит от
состава, давления, мощности и орошения; универсального критерия перехода «тело →
предхвосты» по температуре не существует. Скорость отбора снижают на 30–40% относительно
тела и уменьшают мощность, чтобы не допустить захлёба — состояния, при котором восходящий
пар начинает мешать нормальному стеканию флегмы через насадку.

**6. Хвосты.** Как только температура пара начинает подниматься, отбор предхвостов
прекращают и переходят к хвостам. Хвосты горькие и резко пахнут сивушными маслами—
их в пищевых целях не используют. На сахарном сырье хвосты пускают на повторную 
ректификацию, на фруктовом и зерновом — это сырьё для ароматных дистиллятов или 
для технических нужд.

**7. Конец процесса.** Когда из куба выходят последние порции спирта, температура
в кубе и в царге растёт, скорость отбора падает. Процесс завершают по достижении
заданной температуры в кубе (обычно до 98–99 °C) или по минимальной скорости отбора.«
Самовар» в этой фазе отслеживает динамику и сам останавливает нагрев, если дистилляция
выходит на «сухой» режим.

### Зачем всё это автоматизировать

Процесс занимает часы. За это время через колонну проходят легковоспламеняющиеся
пары спирта и примесей — за аппаратом нужно следить, иначе можно пропустить момент,
когда в тело начнут попадать хвосты, или допустить захлёб. Главное допущение, на
котором построен «Самовар»: автоматика не сделает продукт лучше, чем позволяет оборудование,—
но она уберёт рутину, удержит точные условия отбора и остановит процесс, если что-
то пошло не так (пропала вода, скакнуло напряжение, начался захлёб).

Раздельный отбор по ёмкостям — отдельная головная боль. Если колонна физически умеет
разделять фракции, но вручную подставлять банки каждые 20–40 минут несколько часов
подряд — значит, разделение фактически пропадает. «Самовар» решает это сервоприводом
с несколькими ёмкостями и программой, в которой для каждой строки задан свой объём,
скорость и условие перехода к следующей.

## Что ещё важно знать

**Безопасность.** Контроллер следит за температурами, давлением, наличием воды, 
ошибками регулятора и датчиков; при аварии процесс останавливается, а сообщение 
уходит на дисплей, в веб-интерфейс, в мобильные приложения и на сайт. После аварийной
перезагрузки прошивка восстанавливает программу и, если процесс перезапущен в течение
30 минут, продолжает ту же сессию лога.

**Расширяемость.** Встроенный интерпретатор Lua позволяет описывать собственную 
логику поверх базовых режимов: доступ к датчикам, нагреву, насосам, мешалке, реле.
Это превращает «Самовар» из контроллера отбора в платформу для экспериментов.

**Конфигуратор.** Для Windows, macOS и Linux есть конфигуратор, который собирает
прошивку, прошивает ESP32 по USB или по Wi-Fi (OTA), редактирует файлы на устройстве
и формирует отчёт о конфигурации. Локальные настройки, включая реквизиты Wi-Fi, 
хранятся в `user_config_override.h` и не уходят дальше вашей машины.

**Документация и сообщество.** Полная документация — на [сайте проекта](https://www.samovar-tool.ru/).
По любым вопросам можно обратиться в раздел поддержки на сайте или в профильные 
форумы по домашнему винокурению.

## Что изменилось с 2021 года

Первая версия этой статьи была написана в марте 2021 года — тогда контроллер поддерживал
ректификацию, дистилляцию и пивоварение, и это уже было заметным шагом для домашней
автоматики. С тех пор проект прошёл семь мажорных версий, добавились режимы БК, 
НБК, сувид, сыроварение, полноценный Lua-интерпретатор, облачный лог и мобильные
приложения, MQTT-интеграция, конфигуратор для трёх ОС и второй I2C-насос отбора 
голов. Архитектурно основа осталась прежней: ESP32, пять датчиков DS18B20, датчик
давления, регулятор мощности, реле, клапаны, насосы, сервопривод и шаговый двигатель
с перистальтическим насосом для точного отбора. Но логика выросла, и сегодня это
уже не контроллер «только для ректификации», а небольшая платформа домашнего производства.

### Понравилось это:

Нравится Загрузка…

### _Похожее_