Destillatieapparatuur wordt veel gebruikt in de brouwerij-industrie en speelt een belangrijke rol in de productieprocessen van zowel voedingsmiddelen als dranken. Of je nu een ervaren distilleerder bent of een beginner die net begint, het kiezen van de juiste leverancier van distillatieapparatuur is cruciaal voor het behalen van de gewenste resultaten. De aanschaf van duurzame distilleerapparatuur vormt de basis voor het runnen van een succesvolle distilleerderij. Om de juiste apparatuur voor je distilleerderij te vinden, moet je eerst distillatie in grote lijnen begrijpen.
Wat is alcoholdistillatie?
Destillatie vindt meestal plaats in een toren waar alcohol wordt gescheiden van de wasvloeistof door middel van meerdere condensatie- en verdampingscycli. Alcoholdamp uit de verwarmde ketel stijgt op in de toren waar het door de bubbler gaat en, afhankelijk van waar je je bevindt, een laag alcoholbed op een plaat ontmoet. Terwijl de hete damp het vloeibare bed ontmoet, wordt de warmte verspreid, waardoor de temperatuur van het vloeibare bed stijgt en er meer damp wordt geproduceerd.
Dit fenomeen van warmteoverdracht vindt plaats op elke plaat. De temperatuur van de vloeistof is lager. De temperatuur van de damp is hoger. Het zuiverdere ethanol wordt damp en condenseert in de volgende cyclus (elke plaat telt als één cyclus). Hoe meer plaatsegmenten per toren, hoe hoger de zuiverheid.
Soorten distilleerders
- Spiegeldistilleerder: De spiegeldistilleerder is een van de oudste en meest traditionele soorten distillatieapparatuur. Hij bestaat meestal uit een grote pot (spiegel) en een condensor. De grondstof wordt verwarmd in de pot, en de damp stijgt op en gaat door de condensor om vloeibaar te worden. Dit type apparatuur is geschikt voor het maken van sterke gedistilleerde dranken met één smaak.
- Kolomonderzoeker: De kolomonderzoeker, ook bekend als een continu distilleertoestel, is een zeer efficiënt apparaat. Hij bestaat uit meerdere continu werkende kolommen, elk met een specifieke functie zoals destillatie, fractionering en condensatie. Kolom distilleertoestellen worden meestal gebruikt voor grootschalige productie en produceren een helderdere en neutralere alcohol.
- Pot distilleerketel: bestaat uit een grote pot, een zwanenhalsbuis (ook wel Lane-arm genoemd) en een condensor. De distilleerketel verhit de alcohol in de distilleerketel en perst de dampen door de zwanenhalsbuis, waarbij een deel van de vloeistof terug in de distilleerketel druppelt en een deel van de dampen naar de condensor stroomt.
- Reflux-distillatiekolom: bestaat uit een pot, een distillatiekolom met koperen platen, een Steegarm en een condensor. Hoe meer distillatieplaten, hoe zuiverder de alcohol. Hoe minder distillatieplaten, hoe smaakvoller de alcohol.
De basiseenheid van een destillatie-eenheid
- Ketel of verdamper: De ketel is het centrale onderdeel van een destillatie-eenheid, die wordt gebruikt om de grondstof te verwarmen en de dampen te produceren. Het kan een eenvoudig verwarmingselement zijn of een verdamper met een complexe structuur, afhankelijk van de grootte en de vereisten van de destillatie.
- Condensor: De condensor wordt gebruikt om de dampen die uit de ketel opstijgen af te koelen en te condenseren tot een vloeistof. Hij bestaat meestal uit buizen of spoelen waar een koelmedium (bijv. koud water of koelvloeistof) doorheen stroomt om de dampen te laten condenseren.
- Opvangvat: Het opvangvat wordt gebruikt om het gecondenseerde vloeibare product te ontvangen, zoals alcohol of andere destillatieproducten. Dit is het verzamel- en opslaggedeelte van het eindproduct van het destillatieproces.
- Thermometers en manometers: Thermometers worden gebruikt om temperatuurveranderingen tijdens het destillatieproces te bewaken, zodat de destillatie binnen het juiste temperatuurbereik wordt uitgevoerd. Drukmeters worden aan de andere kant gebruikt om de dampdruk te controleren en de verwarmings- en koelomstandigheden te regelen.
- Andere hulpapparatuur: Hieronder vallen afzuigsystemen, filters, pompen, enzovoort, die worden gebruikt om het distillatieproces te vergemakkelijken.
Het destillatieproces
Destillatie is het proces waarbij elementen of stoffen van een vloeistof worden gescheiden door een proces van koken en condensatie. Elk element moet een ander kookpunt hebben om een effectieve scheiding te krijgen. Hoe dichter de kookpunten van de elementen in de vloeistof bij elkaar liggen, hoe complexer het destillatieproces wordt.
Destillatiemethoden:
- Eenvoudige destillatie: Wanneer twee vloeistoffen verschillende kookpunten hebben, gebruiken we het eenvoudige destillatieproces. Dit destillatieproces wordt gebruikt om de vloeistof te scheiden van de vaste of niet-vluchtige componenten. Bij eenvoudige destillatie wordt het vloeibare mengsel verhit tot het kookpunt en worden de gevormde dampen gecondenseerd.
- Fractionele destillatie: Met behulp van dit destillatieproces kunnen we de vloeistoffen in een mengsel met hetzelfde kookpunt scheiden. In een gefractioneerde destillatiekolom zijn verdampings- en condensatiestappen nodig. In dit proces begint, wanneer het mengsel wordt verwarmd, de stof met een lager kookpunt te verdampen, waardoor de vloeistof condenseert en wordt gescheiden. Daarna stijgt de temperatuur en veranderen de kookpunten van de componenten van lage naar hoge kookpunten.
- Stoomdestillatie: Stoomdestillatie wordt gebruikt om de warmtegevoelige componenten van een mengsel te scheiden. Om een deel lichtjes te verwarmen en te verdampen, laten we stoom door het mengsel stromen. De gevormde damp condenseert en we krijgen het benodigde destillaat. Met behulp van dit proces kunnen we essentiële oliën en kruidendistillaten van veel aromatische bloemen of kruiden verkrijgen.
- Vacuümdestillatie: We moeten een vacuümdestillatieproces gebruiken om de vloeistoffen in het mengsel met een hoger kookpunt te scheiden. In plaats van deze verbindingen bij hoge temperaturen te verhitten om ze te laten koken, minimaliseren we de druk in de omgeving. Door de lage druk zullen de componenten bij lage temperaturen koken.
- Wanneer de dampdruk van de verbindingen gelijk is aan die van de omgeving, veranderen de verbindingen in dampen. Deze dampen condenseren en worden verzameld als destillaat. We kunnen dit destillatieproces gebruiken om sterk gezuiverde monsters van verbindingen te verkrijgen.
- Luchtgevoelige vacuümdestillatie: Bepaalde verbindingen reageren wanneer ze aan lucht worden blootgesteld. Dit luchtgevoelige vacuümdestillatieproces is geschikt voor verbindingen die luchtgevoelig zijn en met lucht reageren. Nadat het proces is voltooid, moeten we het vacuüm echter vervangen door een inert gas.
Destillatieapparatuur verwarmingsmethoden
Er zijn verschillende verwarmingsmethoden voor destillatieapparatuur en de keuze van deze methoden hangt af van het specifieke destillatieproces, de materiaaleigenschappen en het ontwerp van de apparatuur. De meest gebruikelijke zijn de volgende twee verwarmingsmethoden: directe verwarming, indirecte verwarming en stoomverwarming.
Directe verwarming
Dit is een van de meest voorkomende manieren om distillatieapparatuur te verwarmen, vooral in traditionele spiegelstilleerketels. Directe verwarming brengt warmte over op de grondstof door brandstof (bijv. aardgas, brandhout, kolen, enz.) direct in een ketel of verdamper te verbranden, of door een elektrisch verwarmingselement te gebruiken, dat de grondstof opwarmt en damp produceert.
Indirecte verwarming
Indirecte verwarming betekent dat de verwarmingsbron niet direct op de vloeistof inwerkt, maar de warmte overdraagt aan de vloeistof via warmtewisselaars, verwarmingsmantels en andere apparatuur. Deze manier kan plaatselijke oververhitting voorkomen en de verdampingsefficiëntie verbeteren, maar de verwarmingssnelheid is relatief laag. Indirecte verwarming realiseert het destillatieproces door het verwarmingsmedium (bijv. thermische olie of stoom) rond de omtrek van de ketel of verdamper te laten circuleren, zodat de warmte van het medium wordt overgedragen op de grondstof binnenin.
Stoom Verwarming
Stoomverwarming is een gebruikelijke optie bij sommige industriële en grootschalige gedistilleerde brouwsels. Deze methode maakt gebruik van stoom van buitenaf om de ketel of verdamper te verwarmen, waarbij warmte via geleiding en convectie wordt overgedragen op de grondstof om het distillatieproces te bereiken.
Hoe kies je brouwapparatuur voor distillatie?
- Bepaal de productievraag: Bepaal op basis van de productieschaal en de productvraag de verwerkingscapaciteit van de benodigde apparatuur. Houd rekening met het dagelijkse productievolume, de piekproductieperiode en de back-up van de apparatuur om ervoor te zorgen dat de verwerkingscapaciteit van de apparatuur voldoet aan de productiebehoeften. Bijvoorbeeld welk type vloeistof u moet verwerken, de vereiste scheidingszuiverheid, de grootte van uw bedrijf, enz.
- Soorten en maten destillatieapparatuur: Er zijn verschillende soorten destillatieapparatuur, zoals traditionele spiegelstills, kolomstills, enzovoort. De keuze van het type apparatuur hangt af van het type en de grootte van het product dat je wilt gaan maken. Wat de grootte betreft, moet je de grootte van de apparatuur kiezen op basis van je productievolume. Bepaal de verwerkingscapaciteit en capaciteit van de destillatieapparatuur op basis van de grootte van de productie of het laboratorium. De capaciteit van de apparatuur moet geschikt zijn voor het volume vloeistof dat per batch moet worden verwerkt en rekening houden met mogelijke toekomstige uitbreidingsvereisten.
- Budgettaire overwegingen: Budget speelt een belangrijke rol bij de keuze van apparatuur. Hoewel het belangrijk is om de uitrusting te vinden die het beste bij je behoeften past, is het net zo belangrijk om binnen de budgettaire beperkingen te blijven. Vergelijk prijzen, maar lever niet in op kwaliteit en veiligheid.
- Houd rekening met scheidingsefficiëntie en zuiverheidseisen: Selecteer de juiste destillatieapparatuur op basis van de vereisten voor productzuiverheid en scheidingsefficiëntie. De scheidingsefficiëntie en het energieverbruik kunnen variëren tussen verschillende soorten apparatuur en moeten holistisch worden bekeken.
- Houd rekening met de corrosiebestendigheid van het materiaal en de bedrijfsomstandigheden: Selecteer corrosiebestendige materialen op basis van de chemische aard van de verwerkte vloeistof en de bedrijfsomstandigheden om de stabiele werking op lange termijn en de veiligheid van de apparatuur te garanderen. Veelgebruikte materialen zijn roestvrij staal, met glasvezel versterkt plastic, speciale legeringen enzovoort.
- Automatiseringsbesturingssysteem: apparatuur kiezen met een hoge mate van automatisering kan de productie-efficiëntie verbeteren en de arbeidskosten verlagen. Het gebruik van geavanceerde besturingssystemen, zoals PLC (Programmable Logic Controller), touchscreen, enz., is handig voor operators om parameters in te stellen, de bedrijfsstatus van de apparatuur te controleren en om te gaan met abnormale situaties.
- Reputatie van leveranciers: Kies leveranciers met een goede reputatie en mond-tot-mondreclame om ervoor te zorgen dat de kwaliteit van de apparatuur en de dienst na verkoop gegarandeerd is. Los het after-sales servicebeleid van de leverancier op, inclusief installatie en inbedrijfstelling van apparatuur, technische training, onderhoud en andere ondersteuningsaspecten.