Appareils distillatoires périodiques composés
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Appareils distillatoires périodiques composés
Les appareils simples, dont il a été question dans les pages précédentes peuvent être employés pour la préparation d'eau-de-vie destinée à la boisson, mais pour ce but spécial les appareils plus compliqués doivent même sans hésitation être préférés, parce qu'ils permettent d'obtenir un distillatum avec un goût plus fin. Avec les appareils simples la préparation d'un produit à haut degré est beaucoup trop coûteuse, car pour obtenir avec un moût contenant 10 p.100 environ d'alcool un alcool fort, quatre ou cinq distillations seraient nécessaires.
On a remédié à cet inconvénient en construisant des appareils plus compliqués, à l'aide desquels on obtient en une seule opération un produit à haut degré, en condensant à plusieurs reprises et en volatilisant les produits passant à la distillation.
Avec des mélanges d'alcool et d'eau, les vapeurs qui se dégagent sont toujours plus riches en alcool que le liquide primitif ; c'est sur ce fait qu'est basée la séparation de l'alcool et de l'eau, par conséquent l'augmentation de force de l'alcool. Une distillation fréquemment répétée, qui équivaut à une rectification, a pour conséquence un accroissement de la force de l'alcool.
Rectification et déflegmation
Les rectificateurs consistent en un certain nombre de compartiments superposés, qui sont traversés par un courant ascendant de vapeurs alcooliques. Les vapeurs qui se dégagent dans un compartiment et traversent le liquide du compartiment immédiatement supérieur subissent une condensation partielle. La chaleur qui est ainsi rendue libre provoque à son tour la formation de vapeurs dans le liquide, suivie d'une condensation partielle dans le compartiment qui vient immédiatement après, et ainsi de suite.
Mais avec la rectification seule, la force de l'alcool obtenu est toujours restreinte dans certaines limites, parce qu'elle dépend de la force du liquide volatilisé.
On ne peut obtenir un produit à haut degré qu'à l'aide de la déflegmation, opération dans laquelle une partie des vapeurs alcooliques venant du rectificateur est condensée soit par l'eau de réfrigération, soit par le moût à réchauffer et ramenée au rectificateur sous forme de flegme. La teneur alcoolique du liquide à rectifier devient ainsi plus grande et de leur côté les vapeurs qui s'en dégagent subissent un enrichissement en alcool.
Comme on le voit, les deux dispositifs pour la rectification et la déflegmation forment un tout organique, s'il s'agit d'obtenir un produit à haut degré. Au moyen d'un nombre convenable d'éléments rectificateurs, combiné avec un dispositif rationnel de déflegmation, on peut obtenir un distillatum contenant de 91 à 96 p.100 d'alcool en poids.
Dans la figure 109, dont le but est de mettre en évidence, par une représentation schématique, la rectification et la déflegmation, A est une chaudière à moût, B et C sont deux vases vides clos et D le réfrigérant. Le robinet a est fermé.
Si le moût contenu dans la chaudière A est chauffé à l'ébullition et distillé, les vapeurs alcooliques qui s'en dégagent passent naturellement dans le vase B, où, parce que le vase est froid, elles sont condensées en un liquide alcoolique. Mais les vapeurs qui s'échappent continuellement du moût ne tardent pas à chauffer à l'ébullition le liquide condensé en B ; de B il se dégage alors des vapeurs, qui arrivent en C, où elles se condensent tout d'abord. Mais les vapeurs venant de B portent aussi bientôt à l'ébullition le liquide de C, et les vapeurs qui se dégagent de C pénètrent maintenant dans le serpentin, où elles se condensent pour former le distillatum. Ces distillations ou vaporisations répétées en B et en C ont lieu avant que tout l'alcool de A soit volatilisé ; elles sont par conséquent produites non pas par de la vapeur d'eau, mais par de la vapeur d'eau chargée d'alcool, et c'est précisément ce qui produit l'économie.
Comme les liquides alcooliques au commencement de la distillation dégagent des vapeurs d'autant plus riches en alcool qu'ils sont eux-mêmes plus riches en alcool, cela explique comment un liquide qui au début se condense en B est plus riche en alcool que le moût. Le liquide condensé en C est à son tour plus riche que celui de B ; le liquide qui s'écoule du serpentin est encore plus riche en alcool que le liquide de C.
Les vases B et C se nomment rectificateurs, et ce sont des organes d'un appareil distillatoire, où les vapeurs alcooliques qui y pénètrent se condensent à l'état liquide, mais dans lesquels le liquide condensé est à son tour chauffé par les vapeurs plus pauvres en alcool qui y pénètrent ensuite et est ainsi distillé.
Si maintenant la distillation du moût dans la chaudière A a lieu avec le robinet a ouvert pendant tout le temps de l'opération, il se passe le processus suivant. Les vapeurs qui se dégagent de A pénètrent en B, où tout d'abord elles sont complètement condensées, parce que B est froid.
Le liquide condensé ne peut pas se rassembler, il retourne immédiatement vers A, dans la chaudière. Mais la condensation complète des vapeurs pénétrant en B ne dure qu'un instant, car le vase B est réchauffé par les vapeurs, qui alors n'arrivent plus dans un espace froid, mais dans un espace chauffé, où a lieu une condensation partielle fréquemment répétée et par suite un renforcement des vapeurs alcooliques.
La forme donnée aux vases B et C de la figure 109 n'a été choisie que pour mieux faire comprendre en quoi consistent la rectification et la déflegmation. Les appareils distillatoires usités dans la pratique sont munis dans ce but de dispositifs de formes différentes et variées.
Bassin de PISTORIUS
La figure 110 montre un dispositif dû à PISTORIUS. Dans un vase circulaire en cuivre AA est suspendu un autre vase semblable, mais plus étroit et moins profond BB, de façon qu'il reste entre les parois verticales des deux vases un espace étroit aa et entre leurs fonds un intervalle plus grand bb. Le fond de A est traversé par le tube c, qui est recouvert par le capuchon d, fixé sur le fond de B. B renferme du moût, c'est le réchauffeur. Les vapeurs arrivant par c sont forcées, par le capuchon d, de suivre la direction indiquée par les flèches et au début elles se condensent dans l'espace bb. Mais le liquide condensé est de nouveau porté à l'ébullition par les nouvelles vapeurs venant de la chaudière et traversent sa masse, et il dégage alors des vapeurs plus riches en alcool, qui montent dans l'intervalle aa.
La figure 111 représente le dispositif de déflegmation très répandu en Allemagne sous le nom de bassin de PISTORIUS.
Les vapeurs alcooliques arrivant par a sont forcées par le disque qui se trouve dans le bassin de parcourir les surfaces inférieure et supérieure de ce dernier. La surface inférieure est refroidie par le courant d'air ; le refroidissement de la surface supérieure a lieu au moyen d'eau courante, et à cet effet le bassin est muni supérieurement d'un rebord. Le flegme précipité par le refroidissement rétrograde par a ou par un tube particulier.
Rectificateur à tubes recourbés de PERRIER
Dans un autre appareil de déflegmation, les vapeurs à enrichir sont disséminées dans un grand nombre de tubes verticaux étroits, qui sont entourés de tubes plus larges fermés supérieurement. Les premiers partent d'un fond qui ferme la colonne de rectification, tandis que le fond avec les tubes larges forme en même temps le fond du réservoir à eau, qui entoure ces tubes. Les tubes étroits amènent les vapeurs dans la partie supérieure des tubes larges et ceux-ci les conduisent, en les dirigeant par en bas, dans l'espace qui se trouve entre les deux tubes. De ces espaces, qui sont assez grands, les vapeurs sont conduites en vue de l'obtention d'eau-de-vie, directement dans le réfrigérant ou, si l'on veut avoir un produit plus fort, on les envoie encore dans un deuxième déflegmateur tubulaire semblable au précédent.
Nous rencontrerons plus tard un dispositif de déflegmation très répandu, le réchauffeur des appareils à colonne continus.
Rectificateur à cloches
Les figures 112 et 113 représentent des dispositifs de rectification, tels qu'ils sont en usage dans les appareils à colonne ; ce sont des bassins plats, en cuivre, dont souvent un grand nombre sont superposés. Les vapeurs alcooliques arrivant par les tubes a sont forcées, par la courbure des tubes (fig. 112) ou par les cloches fixées au-dessus de ces derniers (fig. 113), de passer à travers le liquide, qui au début s'accumule dans les bassins. Autant il y a de pareils bassins superposés, autant il se produit de rectifications. Le niveau du liquide dans les bassins est déterminé par les tubes b ; de chaque bassin, le liquide descend dans celui qui est au-dessous, lorsqu'il s'est rempli jusqu'à la hauteur de ces tubes. La ligne blanche indique le niveau du liquide ; les tubes a s'élèvent au-dessus de cette ligne, le tube b venant du bassin supérieur descend au-dessous d'elle. Comme on le voit, le rectificateur à cloches n'est qu'une modification de l'appareil de PISTORIUS représenté par la figure 110.
Appareil de PISTORIUS à chauffage à feu direct
PISTORIUS fut le premier qui, en Allemagne, employa, à la place des appareils à une seule chaudière, des dispositifs à double chaudière et combina entre elles convenablement la déflegmation et la rectification. L'appareil qui porte son nom et est représenté par la figure 114, est encore aujourd'hui employé en Allemagne dans un grand nombre de petites distilleries agricoles.
Dans cette figure :
- A est la première chaudière ;
- B est la deuxième chaudière ; elle est établie à un niveau plus élevé que la première, parce que le moût est évacué de la deuxième chaudière dans la première ;
- C est le réchauffeur ou chauffe-vin avec le rectificateur C' ;
- D représente un des deux ou trois bassins composant le déflegmateur.
Les chaudières ne reçoivent le moût que du réchauffeur, qu'il faut, au début de la distillation, remplir trois fois de moût par le tuyau h' .
Le moût de la première chaudière est, pendant qu'on le brasse avec l'agitateur f, porté à l'ébullition à l'aide d'un feu vif ; on modère ensuite le feu, en fermant partiellement le registre de la cheminée, afin d'empêcher le débordement du moût.
Les vapeurs qui se dégagent de la première chaudière passent dans la seconde par le chapiteau b et le tuyau g, qui descend dans le moût contenu dans cette dernière (i) ; là elles sont d'abord condensées, mais au bout de quelque temps elles y portent le moût à l'ébullition.
Les vapeurs qui se dégagent passent dans l'espace étroit u qui se trouve entre les parois du chauffe-vin et celles du rectificateur, espace dans lequel a déjà lieu une condensation, et par les deux tubes vv, qui viennent se réunir à w elles se rendent dans le bassin inférieur D, où le diaphragme c' a' c' les force à s'étaler ; elles sont précipitées par la surface inférieure du bassin qui est entourée d'air froid ; la partie non condensée passe au-dessus du diaphragme en subissant la même action au contact de la face supérieure du bassin refroidie avec de l'eau (amenée par le tube g' ), le reste passe ensuite dans un deuxième bassin disposé exactement de la même manière, puis de ce dernier dans un troisième et arrive enfin par d' dans le réfrigérant. Le tube recourbé p, adapté sur n, est un tube de sûreté.
Appareil de PISTORIUS à deux chaudières pour chauffage direct à la vapeur
La figure 115 représente une forme plus moderne des appareils de PISTORIUS, forme dans laquelle le chauffage à feu direct est remplacé par le chauffage à la vapeur. Dans cet appareil, où le moût n'arrive pas en un courant continu et n'est pas désalcoolisé sans interruption, mais dans lequel les chaudières sont remplies, puis chargées à nouveau après la distillation d'une première charge et ainsi de suite (appareil périodique), les deux chaudières A et C ne sont pas établies l'une à côté de l'autre, mais sont directement superposées. F est le rectificateur, G le chauffe-vin ; J1 et J2 sont des déflegmateurs. Les vapeurs arrivent de A par B dans C, puis par les tuyaux D dans le rectificateur F ; de ce dernier, elles passent par H dans les bassins et enfin par K dans le réfrigérant.
Pour remplir les chaudières des appareils périodiques, on peut se servir, au lieu d'une pompe, d'un injecteur à jet de vapeur, comme celui qui est représenté par la figure 116.
Cet injecteur peut aussi servir pour remplir les appareils de rectification, pour monter la vinasse dans le bac qui lui est destiné, etc.
Le principe de cet appareil est très simple : par une buse, on fait arriver de la vapeur dans une conduite, suivant la direction à donner au liquide qui doit passer par la conduite. Plus est grande la force vive avec laquelle arrive la vapeur, plus aussi est grande la vitesse avec laquelle le liquide est refoulé.
Le remplissage de la chaudière à l'aide de l'injecteur a lieu très rapidement (dans l'espace de deux à cinq minutes). Indépendamment de l'économie de temps que procure cet appareil pour l'opération de la distillation, le moût arrive dans la chaudière tout réchauffé par la vapeur, avantage qui a bien son importance. Le maniement de l'appareil est extrêmement simple : pour le mettre en activité ou arrêter son travail, il suffit d'ouvrir ou de fermer une soupape de vapeur. Pour que l'appareil fonctionne toujours uniformément et d'une manière irréprochable, il convient de relier le tuyau d'aspiration de l'injecteur à la conduite qui se prolonge au-dessous de la cuve de fermentation, de façon que le moût coule de lui-même dans l'injecteur.
Appareils demi-continus de LINKE et HENTZE
Les appareils dont il vient d'être question ne peuvent pas fournir des produits à haut degré ; c'est pour cela que, depuis quelque temps, les constructeurs cherchent à établir, même pour les petites distilleries, des appareils périodiques fournissant un distillatum à 80-90 p.100 en volumes.
Les figures 117 et 118 représentent deux appareils distillatoires de ce genre, établis d'après les idées les plus récentes et construits par la société LINKE et HENTZE, de Stadtamhof, près Regensburg.
Ces appareils conviennent pour les distilleries avec 1000 et 2000 litres de capacité de cuve, et ils se composent d'une double chaudière à moût, de la chaudière à produits de queue avec régulateur, de la colonne rectificatrice, du déflegmateur tubulaire et du réfrigérant.
Les deux appareils représentés par les figures 117 et 118 se distinguent avantageusement de ceux que nous avons décrits précédemment en ce que les produits de queue ne s'accumulent pas, mais sont continuellement distillés pendant le travail et amenés à l'égout complètement désalcoolisés par un régulateur d'écoulement.
Grâce à cet arrangement, non seulement on parvient à séparer, comme on le désire, la vinasse et les produits de queue, mais encore on obtient, tout en rendant plus rapide le travail de la distillation, un alcool avec une richesse moyenne de 80 p.100 en poids.
Pour obtenir un produit avec un degré uniforme, les chaudières ne doivent être distillées que jusqu'à 80 p.100 Tralles, parce qu'alors la chaudière inférieure est complètement exempte d'alcool. C'est pour cela qu'il est très avantageux, lors de la production d'un alcool à haut degré, de choisir les chaudières à moût aussi grandes que possible.
Dans la figure 118, le déflegmateur est séparé de la colonne à produits de queue, ce qui doit être préféré lorsque le local n'est pas très haut, parce qu'alors le déflegmateur est installé sur le sol ; en second lieu, on peut, en revanche, élever la colonne, ce qui n'est qu'avantageux pour l'obtention d'un alcool à haut degré. Dans la figure 117, le déflegmateur se trouve au contraire directement sur la colonne ; cet arrangement n'est adopté que lorsqu'on a un espace suffisamment haut, et lorsque le déflegmateur ne peut pas être établi séparément ; mais alors la colonne rectificatrice n'est pas aussi haute et on n'obtient qu'un alcool à 83-84 p.100 en poids.
