II. — Principaux organes des appareils distiUatoires

les plus simples.

Dans les pages précédentes nous avons indiqué quels sont les corps qui se trouvent dans le moût fermenté, les points d'ébuUition de ces corps et les principes d'après lesquels doit avoir lieu la séparation de l'alcool du moût et l'obtention d'une vinasse complètement désalcoolisée.

Dans ce qui suit nous allons décrire les diQ*érents dispositifs qui servent pour atteindre ce but, et nous allons tout d'abord nous occuper des appareils les plus simples^ qui se composent uniquement d'une chaudière ou cucurbite, d'un chapiteau, d'un tube de dégagement et d'un réfrigérant ; il sera aussi question du mode de chauffage de la chaudière.

a. La chaudière et son mode de chauffage. — La chaudière dans laquelle a lieu le chauITage du moût est établie sur un foyer, ou bien un courant de vapeur provenant d'un générateur est envoyé dans ce vase, c'est-à-dire dans le moût. On distingue, d'après cela, les appareils à feu direct et les appareils à vapeur.

Pour le chauffage à feu direct, la chaudière est toujours en cuivre et elle présente généralement une forme se rapprochant plus ou moins de celle qui est représentée par la figure 104 (p.391). On évite les angles aigus, parce qu'il s'y accumule facilement des particules solides du moût, qui y brûlent et rendent alors le nettoyage difficile. On donne au fond et au couvercle de la chaudière une légère convexité, afin de les renforcer. L'ouverture, qui est munie d'un rebord de 5 à 7 cm. de hauteur, a généralement une largeur égale au tiers du diamètre de la chaudière. Une ouverture plus petite serait suffisante pour la libre sortie des vapeurs, mais un large orifice facilite l'emploi d'un grand chapiteau qui est toujours plus commode (voy. plus loin) et rend également plus facile le nettoyage de la chaudière, au fond de celle-ci est adapté un tube à robinet de o à 7 cm. de diamètre, qui sert pour évacuer le résidu, c'est-à-dire la vinasse. Afin de protéger ce tube, on l'entoure de maçonnerie, ainsi que le point où il est fixé dans la chaudière.

Le temps dans lequel peut être distillé le contenu d'une chaudière dépend, les quantités de moût étant égales, de la grandeur de la surface de la chaudière exposée au feu. Pour agrandir le plus possible cette surface, on faisait autrefois les chaudières très larges et peu élevées, on leur donnait un très grand diamètre par rapport à leur profondeur. Mais le fond des chaudières à grand diamètre doit être très épais et la chaleur le déforme facilement.

Il vaut mieux se servir de chaudières d'un plus petit diamètre par rapport à leur profondeur. On donne, par exemple, aux petites chaudières un diamètre qui est à la hauteur comme 5 : 2 ; pour les grandes chaudières, on choisit le rapport 3:1.

La disposition du foyer des appareils distillatoires simples est encore fréquemment défectueuse; l'utilisation du combustible est incomplète, si la grille se trouve sous le fond de la chaudière parce qu'alors la flamme poussée en arrière par le courant d*air ne touche que la partie postérieure du vase. C'est pour cela que la grille doit se trouver un peu en avant de la chaudière.

La figure 105 montre un dispositif de grille et de foyer tout à fait pratique. La grille est, comme on le voit, devant la chaudière ; dans le foyer se trouve une languette en maçonnerie, qui

sert en même temps de soutiea pour la chaudière. La flamme, forcée de contouraer la languette, lèche le fond tout entier du vase, puis se dirigeaut d'arrière en avant, elle pénètre dans le caraeau entourant la chaudière et, après l'avoir parcouru, elle paase dans la cheminée. La direction suivie parla flamme et les gaz du foyer est indiquée par des flèches. Les barreaux de la grille sont triangulaires et posés sur un de leurs angles, de hiçoa que les intervalles vont en s'élargissant par en bas. 8i l'on emploie la vapeur pour le chauCfage du moùl, on donne

FIg. i05. — Foyer de chaudière.

à la chaudière une hauteur égale à 1 1/2 à 2 fois son diamètre, parce que le chauffage par la vapeur ne donne pas lieu, comme le chauffage direct, à une ébuUition uniforme au-dessus de toute la surface du fond, mais la produit plutôt en certains points déterminés. Ainsi, lorsque la vapeur arrive par un simple tube ouvert, 1 ebullition a lieu surtout dans te point où s'échappe la vapeur. Oo donne généralement au tube une ouverture de 30 à 40 mm.

L'emploi d'un serpentin à vapeur fermé donne sous beaucoup de rapports un résultat bien meilleur. D'abord, on obtient plus tôt la concentration du moût et aussi de la vinasse, parce que le premier abandonne de la vapeur et ne reçoit pas d'eau. Un autre avantage des serpentins fermés consiste dans la facilité avec laquelle on peut utiliser pour le chauffage la vapeur d'échappement des

machines. Cette vapeur, bien qu'elle ait perdu totalement ou en majeure partie sa tension, renferme encore toute la chaleur latente que Teau a absorbée pour se transformer en vapeur, c*est-à' dire, par conséquent, la majeure partie de celle qui est en général contenue dans la vapeur; cette chaleur, qui devient libre, non pas dans la machine, mais lors de la condensation en eau, est complètement utilisée lorsqu'on emploie la vapeur d'échappement pour chauffer un liquide, le moût, dans le cas qui nous occupe.

La vapeur d'échappement de la machine suffit rarement seule pour la distillation du moût; cela n'a lieu que lorsque la machine a aussi à produire d'autre travail que celui de la distillerie. Il faut donc en général amener aussi dans la chaudière, indépendamment de la vapeur d'échappement, de la vapeur directe du générateur.

Dans la majorité des cas, les chaudières sont faites en cuivre. Les chaudières en bois^ qui se distinguent par la grande modicité de leur prix, mais offrent trop peu de résistance à l'action de la chaleur ou de la vapeur, ont complètement disparu. On ne rencontre aussi que très rarement des chaudières en pierre. L'établissement des orifices pour les différentes conduites et l'étanchéité absolument indispensable rendent extrêmement difficile la confection des chaudières en pierre, qui sont formées de six plaques de grès (quatre pour les côtés, deux pour le fond). Jusqu'à présent, la fonte n'a pour ainsi dire pas été employée pour la construction des petits appareils distillatoires les plus simples, qui fréquemment servent pour la préparation d'eau-de-vie destinée à la boisson, tandis que, depuis quelque temps, on s'en sert avec succès pour la confection d'appareils continus, comme, par exemple, lappareil automatique d'iLGÈs.

b. Le chapiteau de la chaudière offre une plus grande importance que cela ne semble au premier abord ; il ferme l'ouverture de la chaudière et conduit les vapeurs dans le réfrigérant. Pour ce dernier objet, un tube recourbé, modérément large, partant du couvercle de la chaudière, serait suffisant, mais comme il doit y avoir nécessairement une large ouverture pour le nettoyage du vase, on place le chapiteau sur cette dernière dans l'appareil simple représenté par la figure 104, afin de ne pas avoir besoin d'une fermeture

particulière, et alors on se sert aussi de cette ouverture pour le remplissage de la chaudière. Les joints eutre celle-ci et le chapiteau, le bec du chapiteau et le tube réfrigérant sont recouverts avec une pâte faite avec de la farine d'orge, du son ou de la poudre de tourteaux de lin et de Teauou avec une pâte d'argile.

Comme le moût en bouillant donne lieu à des projections de particules liquides et qu'il mousse notamment au début de iébullition^ par suite du dégagement de Tacide carbonique absorbé, un grand chapiteau empêche la projection, le débordement, la pénétration du moût dans le tube réfrigérant, et il permet de mettre dans la chaudière une plus grande quantité de moût.

Mais la grandeur du chapiteau a aussi une très grande influence sur la qualité, notamment sur la force du distillatum. Les vapeurs dégagées du moût sont naturellement un peu refroidies dans le chapiteau, parce que celui-ci est entouré par Tair plus froid que les vapeurs, et celles-ci sont d'autant plus refroidies que le chapiteau a plus de surface, qu'il est plus grand. 11 se produit ce qu'on appelle une déphlegmation (ou précipitation}. Celte précipitation est d'autant plus abondante que le refroidissement est plus intense. C'est pour cela qu'une chaudière avec un grand chapiteau fournit un distillatum plus fort qu'une chaudière avec un petit chapiteau. Mais aussi elle donne un distillatum plus pur, moins chargé d'huiles odorantes, parce que celles-ci, dont le point d'ébuUition est encore plus élevé que celui de l'eau, sont également en partie séparées par le refroidissement.

e. Le réfrigérant ne doit pas seulement condenser complètement à l'état liquide les vapeurs qui y pénètrent, il doit aussi refroidir le liquide condensé, le distillatum, de façon qu'il ne s'en évapore rien ou au moins aussi peu que possible, ce qui a lieu lorsque sa température est abaissée à lo'^-iS^TS.

Pour que la condensation des vapeurs et le refroidissement du distillatum aient lieu à un degré suffisant, il faut que la surface du réfrigérant absorbant la chaleur ait une grandeur en rapport avec la température de l'eau de réfrigération, qui entoure cette surface, c'est-à-dire que plus la température de l'eau sera basse, plus la surface réfrigérante pourra être petite. Car la rapidité avec laquelle ont lieu la condensation et le refroidissement est d'au-

tantplusgrande que la différeoce entre la température des vapeurs et celle de l'eau de réfrigération est elle-même plus grande.

Le dispositif de réfrigératioD toujours le meilleur et le plus avantageux est celui dans lequel l'eau est échaufTée aussi fortement que possible, c'est-à-dire utilisée aussi complètement qu'il est possible, dans lequel par conséquent on consomme le moins d'eau. L'étude de quelques réfrigérants facilitera riatelligeace de ce qui vient d'être dit et permettra de reconnaître à quelles exigeances doit en outre répondre l'appareil en question. Disons encore, mais seulement à litre d'indication générale, que le réfrigérant pour la même température moyenne de l'eau de réfrigération doit être d'autant plus grand que le distillatum est plus riche en eau, par conséquent plus pauvre en alcool.

L'appareil réfrigérant le plus ancien et encore le plus répandu dans les petites usines est un tube contourné en spirale, dit s>r/>entin,iéili Fig lOU.-SerpentinetréfrigéraDl. mentionné et représenté précédemment, mais qui peut encore être ici l'objet d'un nouvel examen (fig. lUG). Il est en cuivre et soudé avec de la soudure dure avec le plus grand soin. Grâce à la courbure spiraliforme, un tube même très long peut être logé dans un petit espace, d'autant plus que l'inclinaison des spires n'a pas besoin d'être bien forte, afin que le liquide n'y coule pas trop rapidement et reste pendant un temps suffisant en contact avec la surface réfrigérante. L'étamage de la surface intérieure du serpentin n'est point à recommander.

Le serpentin doit être plus large supérieurement qu'inférieurement, il doit aller en se rétrécissant, parce qu'il se produit une condensation graduelle des vapeurs qui y pénèlrent et par suite une diminution de volume. Si le serpentin ne se rétrécit pas, il y pénètre, après la condensation des vapeurs une grande quantité d'air par l'orifice inférieur, et alors il se produit, que la marcbe de la distillation soit rapide ou lente, un courant d'air intense continu, qui entraîne des vapeucs alcooliques.

Comine le montre la figure, le serpentin est placé daiis ub réservoir rempli d*eau froide. Ce dernier consiste soit en un tonnera vertical ou une cuve, soit en un bassin formé de pierres plates, qui alors naturellement est quadrangulaire. Si nous nous figuroos que dans Tun ou Tautre de ces réservoirs Teau demeure immobile, la condensation des vapeurs et le refroidissement du liquide con»densé donneront lieu au processus suivant. Les vapeurs pénétrant dans le serpentin abandonnent de la chaleur à celui-ci et à Teau, et par conséquent ne tardent pas à échauffer beaucoup cette dernière. La portion des vapeurs qui n'est pas immédiatement coa<densée continue son chemin et est condensée plus bas dans le serpentin, en échauffant en ce point Teau ambiante. Le liquide condensé coule lenteatent dans le serpentin, et il est peu à peu refroidi à la température de Teau dans laquelle plonge le serpentin. Comme Teau échaufTée a un poids spécifique plus faible que Teau froide, qu'elle flotte sur celle-ci et qu'elle s'élève à travers sa masse, il se rassemble bientôt dans la partie supérieure du vase réfrigérant de Teau chaude, formée pour une partie de celle qui s'est échaufTée au contact des circonvolutions supérieures du serpentin, et pour l'autre partie de celle qui est montée après son échauffement par les circonvolutions inférieures. Les circonvolutions supérieures du serpentin sont ainsi peu à peu dépouillées de toute action réfrigérante ; la condensation des vapeurs finit par ne plus avoir lieu que dans les spires inférieures, la surface réfrigérante devient de plus en plus petite et enfin elle ne suffit plus pour la condensation complète et le refroidissement du liquide condensé. C'est pour cela qu'il faut que, dans un réfrigérant disposé comme celui que représente la figure précédente, de l'eau froide arrive continuellement, et que l'eau échaufTée soit entraînée. L'eau froide doit naturellement être amenée par un tuyau au fond du réfrigérant, et celui-ci doit être* pourvu à sa partie supérieure d'un tube pour l'écoulement de Teau chaude. Ordinairement, on alimente le réfrigérant à l'aide d'un réservoir à eau froide, qui est établi à un étage supérieur.

Dans certains cas, il n'est pas possible d'avoir un courant d'eau continu dans le réfrigérant, parce qu'on n'a pas de réservoir à eau placé à un niveau élevé ou, d'une manière générale, qu'on manqua

d*eau courante ; dans d^autres, Teau échauffée doit périodiquement, généralement après la distillation d*une chaudière, être remplacée par de Teau froide envoyée dans le réfrigérant à Taide d'une pompe ; dans ce cas, il doit y avoir dans le réfrigérant au-dessus du serpentin un espace suffisamment grand pour qu'on puisse enlever Teau chaude qui monte à la partie supérieure. Le serpentin reste alors continuellement entouré d'eau froide.

Fréquemment aussi, on emploie des réfrigérants qui consistent, non pas en serpentins, mais en vases cylindriques rétrécis inférieurement, qui sont placés dans l'eau de réfrigération et offrent intérieurement un espace creux, également traversé par de l'eau froide. Ces réfrigérants ont donc quatre parois cylindriques, dont les deux moyennes forment un anneau pour le passage des vapeurs. La vapeur pénètre dans cet anneau par sa partie supérieure, l'alcool s'écoule par sa partie inférieure ; l'eau entre dans les espaces intérieur et extérieur par en bas et en sort par en haut.