La storia la conosciamo molto bene.
Da sei / sette secoli distilliamo fermentati per la produzione di spiriti “da bere”. Da quella pentola di rame, riscaldata con una fiamma diretta, si sprigionano i vapori alcoli che raccogliamo grazie ad un “cappello”, che dirigiamo verso un condensatore attraverso un tubo piegato a forma di “collo di cigno” che si trasforma progressivamente in una serpentina che viene immersa in acqua fredda.
In sei / sette secoli poche sono state le innovazioni apportate al potstill, sicuramente la alimentazione non più diretta ma interna attraverso una serpentina percorsa da vapore, sicuramente la condensazione che non viene più effettuata nel worm tub, ma in una più efficace colonna shell & tube.
Oggi entrando in una qualsiasi distilleria di Single Malt, ci imbattiamo in un alambicco che sfrutta lo stesso principio di funzionamento di quell’apparecchio magico utilizzato dagli alchimisti secoli fa. Lo fa solo su una scala più grande, molto più grande.
Analizzo, in tre articoli, come si sia arrivati al primo brevetto di distillazione continua che abbia registrato un successo commerciale, quello di Aeneas Coffey. Non sarà un trattato sulla distillazione, non ne ho le competenze, ma la ricostruzione dei vari passaggi storici e tecnologici che hanno portato alla prima vera grande rivoluzione nel mondo della distillazione.
Perché solo distillazione a lotti?
Il potstill permette di effettuare una distillazione discontinua. Si parte da tutto freddo, si inserisce il wash (la birra) all’interno dell’alambicco, si accende la fiamma e si attende la fuoriuscita dei vapori. Si tagliano teste e code, il cuore verrà accudito per essere consumato bianco o affinato in botte, si svuota l’alambicco, lo si pulisce e, il giorno successivo, si riparte da capo.
Il tutto funziona perché alcol e acqua, le due principali componenti della miscela, hanno temperature di ebollizione diverse e sufficientemente distanti. 78.4°C per l’alcol etilico 100°C per l’acqua.
Un procedimento che – grazie a quel certosino taglio del cuore – consente di produrre un distillato di elevata qualità. Un procedimento altamente inefficace, oggi – merito una maggiore attenzione verso il risparmio energetico – definiamo la distillazione una attività che spreca energia e tempo senza criterio.
La prima rivoluzione industriale (Inghilterra, 1760-1830) ha portato all’accelerazione dello sviluppo tecnico e tecnologico basato su una maggiore conoscenza dei materiali e dei processi, e su un metodo scientifico iniziato da Galileo Galilei. Sono gli stessi anni in cui l’uomo ha iniziato a chiedersi se il processo di distillazione poteva essere migliorato, se si poteva risparmiare energia, e se si poteva creare un macchinario il più possibile automatico.
La distillazione flash
L’idea che sta alla base della nascita della distillazione continua in colonna è molto semplice: caricare continuamente il potstill con nuovo wash, andando a compensare la parte di liquido fuoriuscita dall’alambicco sotto forma di vapore.
Il primo problema da affrontare è legato alla temperatura: se inserisco il nuovo liquido a temperatura ambiente, vado ad abbassare la temperatura della pentola e a rompere il delicato equilibrio che permette all’alcol di evaporare. Soluzione? Preriscaldare il wash prima del suo inserimento in pentola, magari grazie a scambiatori di calore che sfruttano il calore che si spreca durante la distillazione o quello prelevato durante la condensazione.
Secondo problema: come mantenere il perfetto equilibrio tra flusso di entrata e flusso di uscita? Qui serve un bravo ingegnere, il che rende l’impianto molto più tecnico del potstill, che è di estrazione “contadina”.
Terzo problema, quello più difficile da risolvere: come tagliare le teste e le code in un procedimento continuo che non ha un inizio e non ha una fine? È questo il blocco tecnologico che ha rallentato la transizione dalla distillazione discontinua a quella continua. Scopriremo come i primi brevetti abbiano introdotto un secondo dispositivo, una seconda colonna, pensata per la suddivisione delle frazioni dei vapori alcolici.
Un passo alla volta.
Diamo per scontato che ai tre problemi sia stata trovata una soluzione e concentriamoci sulla distillazione continua in potstill. La chiameremo distillazione flash, un procedimento con cui una miscela liquida viene riscaldata e immessa, con portata costante, in un impianto di distillazione potstill in modo tale che flusso, temperatura e pressione rimangano perfettamente equilibrati.
Partendo da una gradazione alcolica del wash attorno all’8% abv viene facile calcolare quella che sarà la gradazione del distillato in uscita dall’alambicco. Ci viene in aiuto il grafico che rappresenta – in modo approssimato – la linea di equilibrio dell’evaporazione di una miscela di due liquidi (acqua e alcol etilico nel nostro caso, riproduco una linea di un ipotetico potstill), una volta raggiunta la temperatura di ebollizione. Cerchiamo il valore dell’8% sull’ascissa, tiriamo una linea verticale, e scopriamo che la componente alcol nel distillato raggiungerà in uscita il 23% abv.
Una batterie di pentole
Capito che abbiamo creato un dispositivo in grado di distillare, in modo continuo, un fermentato, ci accorgiamo immediatamente che una distillazione non è sufficiente per raggiungere la gradazione alcolica necessaria per il suo imbottigliamento e per garantirne la necessaria pulizia (non dimentichiamo che il rame – ancora oggi utilizzato per la costruzione dei potstill – è in grado di rimuovere le impurità dai vapori alcolici).
La tradizionale distillazione discontinua prevedeva la tecnica del ripasso. Lo spirito in uscita dal primo alambicco veniva ridistillato una seconda volta, raramente anche una terza, per giungere ad una concentrazione attorno al 75-85% abv. Il dispendio energetico del potstill ed i tempi di distillazione venivano quindi moltiplicati per due o per tre.
Diversa la situazione per la distillazione flash. Un secondo potstill può serenamente essere messo in serie al primo, non facendone neanche condensare i vapori e creando così una catena continua di due lavorazioni senza tempi morti e senza necessità di raffreddare e riscaldare. Si ottiene una sorta di double retort, che viene però alimentato continuamente con nuovo fermentato.
La linea di equilibrio ci viene nuovamente in aiuto. Partiamo dal 23% e vediamo che il nostro distillato raggiungerà dopo la seconda distillazione una concentrazione alcolica attorno al 48% abv. Per semplificare la nostra analisi andiamo a cercare il valore del 23% semplicemente tirando una linea orizzontale sino ad incrociare la diagonale del 50-50 e da quel punto ci spostiamo in verticale.
Facile, come è facile capire che il valore del 48% può non bastare per ottenere la pulizia del distillato e che si consiglia l’aggiunta di un terzo potstill, un quarto e così via. Una batterie di pentole che lavorano in modo continuo i vapori alcolici, e che ci consente di superare abilmente la concentrazione del 90% abv, con un flusso continuo che non spreca energia e tempo.
Ogni singolo passaggio di distillazione viene chiamato fase o stadio.
Ed ecco la colonna
A questo punto i giochi sono fatti. Anziché mettere un potstill di fianco all’altro, possiamo semplicemente impilare le pentole una sopra l’altra e sfruttare la naturale corrente che porta i vapori verso l’alto per far attraversare tutti gli stadi della distillazione. Soluzione che ha un piacevole effetto collaterale: non è necessario riscaldare ogni singola pentola, ma è il vapore stesso che, salendo, porta il calore negli stadi superiori.
Risolto il problema del preriscaldamento del wash, stabilito (con maggiore difficoltà) l’equilibrio dei flussi in entrata con quelli in uscita, rimane da risolvere l’eliminazione delle frazioni di testa e di quelle di coda.
È da queste basi che, Robert Stein prima, e Aeneas Coffey poi, hanno sviluppato i loro studi e hanno dimensionato i primi alambicchi brevettati della storia dell’umanità.
Settimana prossima analizzeremo questi passaggi storici.
LA COLONNA COFFEY
Parte 1: la distillazione continua in potstill
Parte 2: il passaggio alla colonna
Parte 3: I primi brevetti e Coffey
