JP3527918B2 - スチームエジェクターを利用した単式蒸留装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼酎、ウイスキー、ブ
ランディーその他の蒸留酒の単式蒸留装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】焼酎は、酒税法により甲類焼酎と乙類焼
酎に分類され、甲類焼酎は、連続式蒸留機により不純物
を除去して得られるアルコールを水で36度以下に割った
ものであり、一方乙類焼酎は、連続式蒸留機以外の蒸留
機で（以下、単式蒸留機と呼ぶ）で蒸留されたアルコー
ル分45度以下のもので、原料や微生物由来の種々の微量
香味成分を含むことを特徴とする。この乙類焼酎は、例
えば、米麹と酵母、そして水からなるモロミを発酵させ
て得られる１次モロミに、サツマイモ、米、麦等の主原
料を加えて、更に発酵させて得られる熟成モロミを単式
蒸留機で蒸留して製造される。

【０００３】単式蒸留装置は、一般に図２に示すよう
に、前記熟成モロミを蒸留釜21中で水蒸気加熱し、アル
コールを含むベーパーを発生させている。この場合、分
縮によりアルコール濃度を高めるための精留部22を蒸留
釜21の頂部に設け、ベーパーを凝縮器24に導くために、
導管23（以下、スワンネックと呼ぶ）を凝縮器24に連設
させている。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】上述のような従来の
蒸留装置は、次のような欠点を有する。単式蒸留装置に
おいては、熟成モロミを蒸発させるために多量の熱エネ
ルギーを与えなければならず、同時にアルコール含有ベ
ーパーを凝縮するために多量の熱エネルギーを奪い去ら
なければならない。このため、多量のボイラー蒸気を消
費するとともに多量の冷却水を必要とする。これまで、
発明者らは、この欠点を解消するために、前記単式蒸留
装置の蒸留釜と凝縮器との間に、ヒートポンプシステム
を組み込み、熱エネルギー回収用熱交換器を通過した後
の冷却水の一部を蒸発させて、その蒸発潜熱を利用して
アルコール含有ベーパーの凝縮を行なうとともに、蒸発
させた水蒸気を圧縮して、該圧縮水蒸気を蒸留釜内の吹
き込み蒸気として再利用するシステムを開発した。然し
ながら単式蒸留では、蒸留中の蒸発温度、蒸発量等が経
時的に変化するため、制御が複雑になり、作業者に専門
の知識が要求され、更にヒートポンプ本体が非常に高価
であるだけでなく、消費電力の増大により、場合によっ
ては、受電設備の見直しの必要が生じる等、広く普及さ
せるには問題が多いと考えられてきた。

【０００５】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
み、高価なヒートポンプを必要とする事なく、而も簡単
な方法で、熱エネルギーを再利用できるとともに、アル
コール含有ベーパーを冷却する冷却水の削減を図った省
エネルギー節水型の蒸留装置を提供する事を目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸留装置の蒸
留釜と凝縮器との間に、平衡分縮器を設け、当該平衡分
縮器の冷却側を、スチームエジェクターで減圧にさせ、
蒸留釜により熟成モロミから蒸発するアルコール含有ベ
ーパーから潜熱を受け取り、該平衡分縮器の冷却側を通
過する減圧下の冷却水の一部を蒸発させ、低圧水蒸気に
する。当該低圧水蒸気は、スチームエジェクターに吸引
され、該スチームエジェクターの吐出圧まで圧縮し、再
利用可能な蒸気とするとともに、アルコール含有ベーパ
ーを平衡分縮させることを特徴とするものである。蒸留
装置には、通常ボイラーから比較的高圧の蒸気が供給さ
れ、減圧弁等で吹き込み蒸気圧まで調圧した後蒸留釜の
加熱に用いられているが、この比較的高圧の蒸気をスチ
ームエジェクターの駆動蒸気として供給すれば、吐出圧
は上記減圧弁等と同様に、吹き込み蒸気圧まで下げるこ
とが出来、同時に、上記低圧水蒸気を吸入し再利用でき
る事に着目したものである。また、スチームエジェクタ
ー自体、運動部分を有せず、簡単な構造を持ち、且つ大
容量の気体を吸入し、吐出圧まで圧縮できる性能をも
ち、また電力を必要とせず、なによりもスチームエジェ
クター本体が安価である事に着目したものである。ま
た、スチームエジェクターには、吸入する気体の吸入量
が多くなる程、その真空度が下がってしまうという真空
特性があるが、単式蒸留では、蒸留の進行に伴ない、ア
ルコールベーパーの温度も上昇するため、平衡分縮器冷
却側を循環する低圧水の温度も、蒸留の進行と共に上昇
し、低圧水蒸気の蒸発量も増加する。即ち、平衡分縮器
冷却側の低圧水は、低沸点少蒸発量から高沸点多蒸発量
へ移行するという特性を有する。この低圧水側の特性に
スチームエジェクターの真空特性を合致させるように選
択、或いは設計すれば、熱エネルギー回収のために、複
雑な制御機構を必要としないことに着目したものであ
る。

【０００７】

【作用】上記技術手段によれば、蒸留釜より蒸発するア
ルコール含有ベーパーは、平衡分縮器により、潜熱を該
平衡分縮器冷却側に受け渡し、一部凝縮して気液平衡状
態にすることができるため、比較的アルコール濃度の低
い凝縮液とアルコール濃度の高いベーパーを得ることが
できる。前記凝縮液の液温は沸点に近く、例えば、蒸留
釜頂部の精留部に戻し入れ、これを蒸留釜により蒸発し
てくるアルコール含有ベーパーと気液接触させれば、効
率の良い環流を行なうことができ、更には常温まで冷却
すれば、低アルコール濃度の原酒を得ることができる。

【０００８】アルコール濃度の高いベーパーは、蒸留釜
より蒸発してくるアルコール含有ベーパーに較べ、流
量、温度共低下しているため、凝縮器によって常温まで
冷却する上で多量の冷却水を必要としない。また、これ
によって、高アルコール濃度の原酒を得ることができ
る。前記低アルコール濃度の原酒と混合すれば、従来と
同等の原酒にすることができる。

【０００９】又、本発明によれば、平衡分縮器の冷却側
はスチームエジェクターにより減圧下にあり、冷却水
は、例えば、80℃のような低い温度でも沸騰できる状態
にある。このため、冷却水は、当該平衡分縮器に流入す
るアルコール含有ベーパーから熱エネルギーを受け取
り、気化して低圧水蒸気が発生する。更に、前記低圧水
蒸気は、スチームエジェクターに吸引され、吐出圧まで
圧縮され、使用可能な水蒸気として再利用できる。

【００１０】従って、本発明においては、複雑な制御機
構を必要とせず、簡単で而も安価な装置により、省エネ
ルギー節水型の単式蒸留装置を実現できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但し、実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。図１
は、本発明の実施例に係わる乙類焼酎の蒸留装置を示
し、図中１は、熟成モロミが投入される蒸留釜で、熟成
モロミ１Ａの加熱を行なうために、蒸留釜１の下部に設
けた水蒸気吹き込み管２からボイラー蒸気を吹き込む。
従来の蒸留機では、蒸留釜１からアルコール含有ベーパ
ーを導出する導出管を介して凝縮器３に導き、冷却水に
よって凝縮、冷却させるが、本システムにおいては、こ
の蒸留釜１と凝縮器３との間に平衡分縮器４を設け、導
出管を介して平衡分縮器４に導かれるように構成してあ
る。

【００１２】平衡分縮器４の内部には、多数の伝熱チュ
ーブ（図示せず）が設けられている。平衡分縮器４から
導かれる低圧気液分離器６中の低圧温水を、導出路12に
よって連設された管路を経て、伝熱チューブ内部に空間
を有しながら、上部より内壁を濡らすように落下させる
と、アルコール含有ベーパーの熱を奪って気化し、この
低圧水蒸気は、伝熱チューブ内の空間に移行する。一
方、アルコール含有ベーパーは、蒸発潜熱を奪われて凝
縮する。この場合、低圧下の温水は、熱エネルギーを主
に蒸発潜熱として受け取り、大きな温度上昇を伴なうこ
とはない。一方、アルコール含有ベーパーは、主に潜熱
を奪われ、平衡分縮し、比較的低濃度のアルコール凝縮
液と比較的高濃度のアルコール組成を持ったベーパーと
になる。この過程も大きな温度低下を伴なわない。前記
アルコール含有ベーパー奪熱によって気化した低圧水蒸
気は、再び低圧気液分離器６へ導かれる。13は、平衡分
縮器４と低圧気液分離器６との間に冷却水を循環させる
ポンプである。

【００１３】平衡分縮器４によって平衡分縮された比較
的低濃度のアルコール凝縮液は、プレート式熱交換器９
により、30℃前後まで冷却され、低アルコール区分とし
て回収される。また、凝縮せずに比較的高濃度のアルコ
ール組成を持つベーパーは、凝縮器３に導かれ、ここで
凝縮され、30℃前後まで冷却され、メートルボックス
（アルコール検液器）10を経て、高アルコール区分とし
て回収される。一方、発生した低圧水蒸気は、低圧気液
分離器６からスチームエジェクター７により吸引圧縮さ
れ、使用可能な水蒸気として、スチームヘッダー８に供
給され、蒸気吹き込み管２を経て、蒸留釜１に吹き込ま
れる。これにより蒸留釜１内の加熱された熟成モロミか
ら出てくるアルコール含有ベーパーの持つエネルギー
は、再利用されたことになる。

【００１４】次に、前記実施例の説明で既に明らかにし
たが、本実施例の動作をサツマイモ製焼酎製造の蒸留行
程の実施手順に従って、再度概略的に説明する。単式蒸
留機の蒸留釜には、所定量の発酵モロミが投入される。
そして該蒸留により生成されたアルコール含有ベーパー
は、蒸留釜１よりスワンネック11を介して平衡分縮器４
に導かれる。平衡分縮器４内に導入されたアルコール含
有ベーパーは、導出経路12と連設する伝熱チューブ14内
壁を濡らすように落下する低圧下の冷却温水と熱交換さ
れ、気液平衡関係に従って平衡分縮する。そして平衡分
縮器４を通過した後の液層は、熱交換器９で冷却され、
低アルコール区分の原酒になる。凝縮しきれなかった気
相は、水冷型シェルアンドチューブ式の凝縮器３に導入
され、凝縮と冷却を受け、高アルコール区分の原酒にな
る。

【００１５】一方、アルコール含有蒸気の奪熱により加
熱された冷却水は、平衡分縮器４内の伝熱チューブ14の
内壁で一部蒸発して、低圧気液分離器６に導かれる。低
圧蒸気配管15によって低圧気液分離器６から導入された
スチームは、エジェクター７に吸引され、吐出圧まで圧
縮を受け、再利用可能な水蒸気として、スチームヘッダ
ー８内に導かれ、蒸留釜下部に設けられた水蒸気吹き込
み管２より吹き込まれ、熟成モロミ加熱用の熱エネルギ
ーとして再利用される。表１に本実施例に於ける水蒸気
消費量と回収蒸気量及び冷却水量を示す。

【表１】

【００１６】

【発明の効果】

（１）本発明によれば単式蒸留装置において熱エネルギ
ーを回収しながら蒸留する事ができる。本件実施例にお
ける留出後の吹き込み蒸気量に対する回収蒸気量は60％
になった。 （２）また本発明は、エネルギー回収にスチームエジェ
クターを使うため設備費が安価である。 （３）更に本発明は、留出ベーパーを凝縮及び冷却する
ための冷却水を削減する事ができる。本件実施例におけ
る冷却水の削減率は39.5％になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる焼酎の蒸留装置を示
す。

【図２】従来の単式蒸留装置を示す。

【符号の説明】 １ 蒸留釜 １Ａ 熟成モロミ ２ 水蒸気吹き込み管 ３ 凝縮器 ４ 平衡分縮器 ５ 気液分離器 ６ 低圧気液分離器 ７ スチームエジェクター ８ スチームヘッダー １０ メートルボックス（検液器） １１ スワンネック １２ 導出管 １３ ポンプ １４ 伝熱チューブ １５ 導出管

フロントページの続き (72)発明者 小峯 修一 鹿児島県枕崎市立神本町26番地 薩摩酒 造株式会社内 (72)発明者 森山 正宗 鹿児島県枕崎市立神本町26番地 薩摩酒 造株式会社内 (72)発明者 鮫島 吉廣 鹿児島県枕崎市立神本町26番地 薩摩酒 造株式会社内 (72)発明者 松村 博久 鹿児島県鹿児島市原良町1778の４ (72)発明者 高沢 雄次 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式 会社前川製作所内 (56)参考文献 特開 平７−16090（ＪＰ，Ａ) 団法人化学工学協会，化学工学便覧, 1976年 ３月，第２版，1286−1296 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C12G 1/00 - 3/12 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単式蒸留装置において、 (1) 単式蒸留釜と凝縮器との間に設けられた平衡分縮
   器であって、内部に低圧温水を落下させ、落下する低圧
   温水と前記単式蒸留釜から平衡分縮器内に供給されるア
   ルコール含有ベーパーとを接触させることによりアルコ
   ール含有ベーパーを低濃度アルコール凝縮液と高濃度ア
   ルコール組成を有するベーパーとに分離する平衡分縮器
   と、 (2) 前記平衡分縮器内に供給された前記低圧温水が平
   衡分縮器内を通過して一部蒸発してなる冷却水を気液分
   離することにより生じた低圧温水を平衡分縮器に供給す
   る低圧気液分離器と、 (3) 前記低圧気液分離器において気液分離により発生
   したスチームを吸引し、使用可能な水蒸気として前記単
   式蒸留釜に送り込むスチームエジェクターと、 を備えて成ることを特徴とする蒸留装置。
2. 【請求項２】前記凝縮器は、平衡分縮器により分離され
   た、高濃度アルコール組成を有するベーパーを凝縮する
   前記請求項１に記載の蒸留装置。