KR102428170B1 - 증류주 자동 분획 증류장치 - Google Patents

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박준성
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Abstract

본 발명은 증류 공정 시에 배출되는 주정(酒精)을 초류, 본류, 후류로 자동 분획하여 효율적이고 표준화된 증류주를 얻을 수 있는 증류주 자동 분획 증류장치에 관한 것이다.
본 발명은 초류, 본류 및 후류의 3단계로 증류주의 분획 시, 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어오는 증류주 유입량을 미리 설정 및 세팅하여, 각각의 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 증류주가 자동 분획되면서 들어오도록 하는 새로운 증류주 분획 시스템을 구현함으로써, 증류 공정의 효율성 확보는 물론 증류주 품질의 표준화를 도모할 수 있고, 증류 공정과 자동 분획 과정에서 얻어지는 모든 디지털 데이터를 축적하여 빅데이터로 활용할 수 있는 증류주 자동 분획 증류장치를 제공한다.

Description

증류주 자동 분획 증류장치{MANUFACTURING APPARATUS OF DISTILLED LIQUOR USING AUTO FRACTION}
본 발명은 증류주 자동 분획 증류장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증류 공정 시에 배출되는 주정(酒精)을 초류, 본류, 후류로 자동 분획하여 효율적이고 표준화된 증류주를 얻을 수 있는 증류주 자동 분획 증류장치에 관한 것이다.
일반적으로 증류주는 원료를 발효시킨 양조주를 증류하여 알코올의 도수를 높인 술을 의미하며, 이러한 양조주에 포함된 수분과 알코올은 끓는점에 따라 기화되는 온도가 달라지므로 가열온도 및 시간을 조절하면 원하는 도수의 증류주를 제조할 수 있다.
즉, 증류주는 원료를 당화시켜 발효한 양조주를 증류하여 알코올의 도수를 높인 술을 의미하며, 양조주에 포함되어 있는 수분과 알코올은 그 끓는점에 따라 기화하는 온도가 다르므로, 가열온도 및 시간을 조절하면서 알코올을 포함하는 증기를 냉각하여 회수하는 방식으로 원하는 도수 및 향미를 가지는 증류주를 제조할 수 있다.
이와 같이, 증류주 제조 과정에서 만들어진 증류주는 초류, 본류 및 후류로 구분할 수 있으며, 초류는 증류 초기에 회수한 증기를 냉각한 것이고, 본류는 실질적으로 증류주로 이용되는 것으로서 초류와 후류 사이에 회수한 증기를 냉각한 것이며, 후류는 증류 후기에 회수한 증기를 냉각한 것이다.
이때, 초류는 메탄올 함량이 상대적으로 높기 때문에 유독성을 방지하기 위해 사용하지 않고, 후류는 맛이 좋지 않아 품질 향상을 위해서 폐기하고 사용하지 않는다.
보통 증류주 제조 과정에서는 증류의 시작 시점에서부터 전체 증류주의 중량에 대해 약 5% 정도가 되는 시점까지 만들어진 것을 초류로 지정하여 이를 폐기하며, 일정 중량의 본류 회수 후에 만들어진 약 5% 정도의 것을 후류로 지정하여 이를 폐기한다.
그러나, 종래의 증류주 제조 과정에서는 초류, 본류 및 후류를 구분할 때, 작업자가 직접 중량 및 도수를 측정하기 때문에 초류 또는 후류로 분리되는 증류주의 손실이 클 뿐만 아니라 제조된 증류주에 메탄올, 아세트알데히드, 에틸카바메이트 등과 같은 유해 물질이 허용치 이상 포함될 수 있는 문제점이 있다.
예를 들면, 증류주 제조를 위해서 초류, 본류, 후류의 3단계로 나누어 증류 원액을 얻게 되는데, 이때의 초류, 본류, 후류의 분획은 대부분 작업자의 수동조작에 의해 이루어지고 있는 실정이다.
즉, 작업자가 밸브를 열고 닫으면서 원액을 나누는 방법을 사용하고 있다.
이렇게 작업자가 수작업으로 분획하는 경우 정확한 분획이 어렵고, 표준화된 품질의 증류주를 얻기 어려우며, 객관적인 데이터 수집에도 어려움이 있다.
또한, 증류공정 시간은 증류대상 물질의 양에 따라 유동적이나 증류시간(예컨대, 약 3∼4 시간) 동안 정확한 분획을 위하여 작업자가 상주하거나 수시로 증류공정 상태를 확인해야 하는 불편함이 있다.
공개실용신안공보 제20-2021-0000140호 등록실용신안공보 제20-0471677호 등록특허공보 제10-1783224호 등록특허공보 10-2300858호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 초류, 본류 및 후류의 3단계로 증류주의 분획 시, 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어오는 증류주 유입량을 미리 설정 및 세팅하여, 각각의 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 증류주가 자동 분획되면서 들어오도록 하는 새로운 증류주 분획 시스템을 구현함으로써, 증류 공정의 효율성 확보는 물론 증류주 품질의 표준화를 도모할 수 있고, 증류 공정과 자동 분획 과정에서 얻어지는 모든 디지털 데이터를 축적하여 빅데이터로 활용할 수 있는 증류주 자동 분획 증류장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 증류주 자동 분획 증류장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 증류주 자동 분획 증류장치는 술덧을 증류하는 수단으로서 술덧 입구와 증기 출구를 가지는 동시에 외벽 둘레에는 스팀 재킷이 설치되어 있는 증류 탱크와, 상기 증류 탱크에서 배출되는 증기를 응축하는 수단으로서 증기 입구 및 증류주 출구는 물론 냉각수 입구와 냉각수 출구를 가지는 응축 탱크와, 상기 증류 탱크의 증기 출구와 응축 탱크의 증기 입구 사이에 연결되는 증기 배관과, 증류주를 저장하는 수단으로서 응축 탱크의 증류주 출구와 연결되는 각각의 증류주 입구와 증류주 배출구는 물론 증류주 단속을 위한 증류주 밸브를 각각 가지는 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크와, 상기 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크에 설치되어 탱크 내에 채워지는 증류주의 양을 측정하는 플로트 스위치와, 상기 플로트 스위치로부터 입력되는 신호에 기초하여 증류주 밸브의 개폐 작동을 제어하면서 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어가는 증류주의 양을 제어하는 콘트롤 판넬을 포함한다.
따라서, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어가는 증류주의 양을 미리 설정한 후, 각 탱크 내의 증류주 유입량이 기 설정값에 도달하면, 콘트롤 판넬에 의한 증류주 밸브의 개폐 제어를 통해 각 탱크로 들어가는 증류주를 단속하는 방법으로 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어가는 증류주를 자동 분획할 수 있는 것이 특징이다.
여기서, 상기 증기 배관은 냉각수 입구와 냉각수 출구를 가지는 냉각수 재킷을 포함하며, 이에 따라 증기 배관에서는 응축 탱크 내부에서 본격적인 증기의 냉각이 이루어지기 전에 미리 증기를 냉각한 후에 응축 탱크로 보낼 수 있다.
그리고, 상기 응축 탱크의 증류주 출구와 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크의 각 증류주 입구 사이를 연결하는 증류주 라인 상에는 각 탱크로 들어가는 증류주의 알콜 도수를 확인할 수 있는 주정계가 설치될 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크에 진공을 조성하여 감압 증류를 구현하는 수단으로서, 진공 펌프와, 상기 진공 펌프와 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크 사이에 설치되는 진공 라인과, 상기 진공 라인 상에 설치되는 진공 밸브와, 상기 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크에 설치되는 진공 센서로 구성되는 감압 유니트를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 응축 탱크로 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 수단으로서, 응축 탱크의 냉각수 입구로 연장되는 공급측 냉각수 라인 상에 설치되는 펌프 및 터빈 유량계와, 응축 탱크의 냉각수 입구로 연장되는 공급측 냉각수 라인 및/또는 응축 탱크의 냉각수 출구에서 연장되는 회수측 냉각수 라인 상에 설치되는 온도 센서로 구성되는 유량조절 유니트를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 온도 센서에서 감지한 냉각수의 온도에 따라 콘트롤 판넬의 제어를 통해 펌프의 토출 용량을 증가 또는 감소시킴으로써, 증류주의 도수와 배출량을 조절할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 증류주 자동 분획 증류장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 초류, 본류 및 후류의 3단계로 증류주를 분획할 때, 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어오는 증류주 유입량을 기 설정값으로 세팅한 후, 각각의 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어오는 증류주를 자동으로 분획하는 새로운 형태의 증류주 분획 시스템을 적용함으로써, 증류 공정의 효율성 확보는 물론 증류주 품질의 표준화를 도모할 수 있고, 증류 공정과 자동 분획 과정에서 얻어지는 모든 디지털 데이터를 축적하여 빅데이터로 활용할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크의 전(前) 단계에 주정계를 배치하여 각 탱크로 들어가는 증류주의 알콜 도수를 확인할 수 있도록 함으로써, 설비 운용의 편의성과 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
셋째, 증류 탱크와 열교환 탱크 사이에 연결 설치되는 증기 배관에 냉각수 순환 구조를 적용하여 응축 탱크에서 본격적인 증기의 냉각이 이루어지기 전에 미리 증기를 냉각하는 전처리 냉각방식을 적용함으로써, 증류주의 응축량을 늘리고 응축시간을 단축할 수 있는 등 전반적인 응축 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
넷째, 온도 센서에서 감지한 냉각수의 온도에 따라 콘트롤 판넬의 제어를 통해 펌프의 토출 용량을 증가 또는 감소시켜서 증류주의 도수와 배출량을 조절함으로써, 설비의 증류처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 상압 또는 감압 환경에서 모두 운전이 가능한 탱크를 채택하여 다양한 운전 조건에서 열원(스팀 등)의 온도, 증류주의 종류 및 생산량 등을 적절히 제어하면서 설비를 경제적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증류주 자동 분획 증류장치를 나타내는 플로차트
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증류주 자동 분획 증류장치를 나타내는 플로차트이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어가는 증류주의 양을 미리 설정한 후, 각 탱크 내의 증류주 유입량이 기 설정값에 도달하면, 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어가는 증류주의 양을 순차적으로 차단하는 방법으로 각 탱크로 들어가는 증류주를 자동 분획할 수 있는 시스템으로 이루어지게 된다.
이를 위하여, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 숫덧을 가열하여 증류하는 증류 탱크(13)를 포함한다.
상기 증류 탱크(13)는 소정의 용량(예컨대, 약 60ℓ정도)을 가지는 탱크로서, 내부에 투입되는 술덧을 스팀의 열로 간접 가열하여 증류하는 역할을 한다.
이러한 증류 탱크(13)의 측면부 일측에는 술덧의 유입을 위한 슬덧 입구(10)가 형성되는 동시에 상단부에는 증류 과정에서 발생하는 증기를 배출시키기 위한 증기 출구(11)가 형성된다.
그리고, 상기 증류 탱크(13)의 외벽 둘레, 예를 들면 탱크 하단부의 외벽 둘레에는 스팀 재킷(12)이 설치되며, 이렇게 설치되는 스팀 재킷(12)에는 외부의 열원(미도시)으로부터 제공되는 약 100∼110℃ 정도의 스팀이 공급된다.
이에 따라, 상기 증류 탱크(13)의 내부로 술덧이 투입되고, 이와 더불어 스팀 재킷(12)의 내부로 고온의 스팀이 공급되면, 증류 탱크(13)의 내부에서는 술덧의 증류 과정이 진행되고, 이러한 증류 과정에서 만들어진 증기는 증기 출구(11)를 빠져나가 증기 배관(19)으로 보내질 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 증류 탱크(13)의 하단부에는 드레인(42)이 형성되며, 이때의 드레인(42)은 증류 후에 남은 찌꺼기, 즉 술지게미를 배출하는 용도로 사용된다.
이와 같은 증류 탱크(13)에는 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 설치되며, 이렇게 설치되는 플로트 스위치(26a,26b,26c)는 증류 탱크(13)의 내부에 채워지는 술덧의 양을 측정한 후, 이때의 측정값을 콘트롤 판넬(27)측에 제공하는 역할을 하게 되며, 이러한 술덧의 양을 측정한 값은 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에 각각 채워지는 증류주의 양을 설정할 때 기준값으로 사용될 수 있게 된다.
물론, 상기 증류 탱크(13)에는 술덧의 온도, 스팀의 온도 등을 측정할 수 있는 온도 센서, 탱크 내부의 압력을 측정할 수 있는 압력 센서, 탱크 내부의 증류과정을 확인할 수 있는 확인창 등이 구비될 수 있다.
바람직한 실시예로서, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 증류 탱크(13)에는 탱크 내부의 진공 조성을 위한 감압 유니트(예컨대, 진공 펌프, 진공 라인, 진공 밸브, 진공 센서 등을 포함하는 감압 유니트)가 구비될 수 있으며, 이에 따라 증류 탱크(13)는 상압 증류 방식은 물론 감압 증류 방식으로 운영될 수 있게 된다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 증류 탱크(13)에서 배출되는 증기를 응축하는 수단으로 응축 탱크(18)를 포함한다.
상기 응축 탱크(18)는 증기와 냉각수를 열교환시켜서 증기를 응축하는 역할을 한다.
이러한 응축 탱크(18)의 상단부와 하단부에는 각각 증기 입구(14)와 증류주 출구(15)가 형성되고, 이때의 증기 입구(14)는 증기 배관(19)측과 연결되는 동시에 증류주 출구(15)는 증류주 라인(29)측과 연결된다.
이에 따라, 상기 응축 탱크(18)의 내부로 유입된 증기는 응축 탱크(18)의 내부를 흐르는 냉각수와의 열교환에 의해 응축되고, 이렇게 응축되는 증류주는 증류주 출구(15)를 통해 빠져나가 증류주 라인(29)으로 보내질 수 있게 된다.
그리고, 상기 응축 탱크(18)의 측면 일측과 상단부에는 각각 냉각수 입구(16a)와 냉각수 출구(17a)가 형성되고, 이때의 냉각수 입구(16a)와 냉각수 출구(17)의 경우, 응축 탱크(18)의 내부에는 지그재그 형태로 설치되는 냉각수 배관(43)에 의해 서로 연결되며, 응축 탱크(18)의 외부에는 공급측 냉각수 라인(36)과 회수측 냉각수 라인(39)에 각각 연결된다.
이에 따라, 상기 응축 탱크(18)의 내부로 증기가 유입됨과 더불어 냉각수가 공급되면, 응축 탱크(18)의 내부를 흐르는 증기는 냉각수가 흐르는 냉각수 배관(43)과 접촉하면서 열교환 작용에 의해 응축될 수 있게 된다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 증류 탱크(13)에서 배출되는 증기를 응축 탱크(18)까지 유도하는 수단으로 증기 배관(19)을 포함한다.
이러한 증기 배관(19)은 증류 탱크(13)의 증기 출구(11)와 응축 탱크(18)의 증기 입구(14) 사이에 연결되면서 응축 탱크(18)측을 향해 하향 경사진 구조로 설치된다.
특히, 상기 증기 배관(19)에서는 응축 탱크(18)에서 본격적인 증기의 냉각이 이루어지기 전에 미리 증기를 냉각시키는 과정이 이루어질 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 증기 배관(19)의 외벽 둘레에는 냉각수 입구(16b)와 냉각수 출구(17b)를 가지는 냉각수 재킷(28)이 설치되고, 이때의 냉각수 입구(16b)는 응축 탱크(18)측으로 향하는 공급측 냉각수 라인(36)에서 분기되는 냉각수 라인이 연결되는 동시에 냉각수 출구(17b)에서 연장되는 냉각수 라인은 회수측 냉각수 라인(39)과 합류된다.
이에 따라, 상기 증기 배관(19)의 내부를 따라 증기가 흐르는 상태에서, 냉각수 재킷(28)으로 냉각수가 공급되면, 이때의 증기는 냉각수와의 열교환에 의해 응축되면서 증기 배관의 내부 벽면에 맺히게 되고, 결국 증기 배관의 내부 벽면에 맺힌 응축수, 즉 증류주는 경사진 구조의 증기 배관(19)을 따라 흘러내린 후에 응축 탱크(18)의 내부로 유입될 수 있게 된다.
물론, 상기 증기 배관(19)으로 공급되는 냉각수는 냉각수 재킷(28) 이외에도 증기 배관(19)의 내부에 설치되는 지그재그 형태의 냉각수 배관(미도시), 즉 증기 배관(19)의 내부에서 냉각수 입구(16b)와 냉각수 출구(17b) 사이에 연결되는 냉각수 배관을 따라 흐르면서 증기와의 열교환을 수행할 수도 있게 된다.
이렇게 응축 탱크(18)에서 증기에 대한 본격적인 응축이 이루어지기에 앞서 증기 배관(19)에서 어느 정도 증기를 응축하는 방식을 채택함으로써, 증류주의 응축량을 늘리고 응축시간을 단축할 수 있는 등 응축 효율은 물론 전체적인 증류 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 실질적으로 증류주를 모아서 저장하는 수단으로 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)를 포함한다.
상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)는 각각 소정의 용량을 가지면서 나란하게 설치되는 탱크로서, 각각의 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 상단부와 하단부에는 각각 증류주 입구(20a,20b,20c)와 증류주 배출구(21a,21b,21c)가 형성된다.
이때, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 증류주 입구(20a,20b,20c)에는 응축 탱크(18)측에서 연장되는 증류주 라인(29)이 연결되어, 응축 탱크(18)에서 응축된 증류주는 증류주 라인(29) 및 증류주 입구(20a,20b,20c)를 통해 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 내부로 들어올 수 있게 된다.
여기서, 상기 증류 탱크(13)의 용량을 약 60ℓ정도의 용량으로 설정하는 경우, 이와 관련하여 초류 탱크(23)의 용량은 약 5ℓ정도, 본류 탱크(24)의 용량은 약 45ℓ정도, 후류 탱크(25)의 용량은 약 15ℓ정도로 설정하는 것이 바람직하다.
이와 더불어, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 증류주 배출구(21a,21b,21c)는 일종의 드레인 역할을 하는 곳으로서, 증류주 배출구(21a,21b,21c)에 있는 밸브를 조작하면 탱크 내부의 증류주를 탱크 밖으로 빼낼 수 있으며, 이때의 본류 탱크(24)에서 회수한 증류주는 제품화할 수 있고, 초류 탱크(23) 및 후류 탱크(25)에서 회수한 증류주는 폐기하거나 증류 탱크(13)로 보내서 재증류하는데 사용할 수 있게 된다.
그리고, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 각 증류주 입구(20a,20b,20c)로 연결되는 증류주 라인(29) 상에는 증류주 밸브(22)가 각각 설치되며, 이렇게 설치되는 증류주 밸브(22)는 콘트롤 판넬(27)에 의해 출력 제어되어 열리거나 닫히면서 각 탱크로 보내지는 증류주를 단속할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 응축 탱크(18) 내의 증류주는 증류주 라인(29)을 따라 이송되면서 각각의 증류주 밸브(22)의 개폐 여부에 따라 기 설정된 양만큼 분획되어 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어갈 수 있게 된다.
그리고, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 내부에는 증류주 입구(20a,20b,20c)로부터 연장되면서 탱크 바닥 근처까지 연장되는 수직의 증류주 유도관(43)이 설치된다.
이에 따라, 상기 증류주 입구(20a,20b,20c)를 통해 들어온 증류주는 증류주 유도관(43)을 따라 곧바로 유도되면서 탱크 바닥에서부터 채워질 수 있게 되므로서, 증류주가 탱크 벽면, 탱크 내의 기타 부품 등에 비산되면서 묻게 되는 것을 막을 수 있게 되고, 결국 탱크 내에 들어온 증류주의 양이 손실없이 전량 그대로 탱크 내에 채워질 수 있게 됨에 따라 탱크 내에 모인 증류주의 양을 정확하게 측정할 수 있는 등 각 탱크로의 정확한 분획이 가능한 이점이 있다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 탱크 내부에 채워지는 증류주의 양을 측정하는 수단으로 플로트 스위치(26a,26b,26c)를 포함한다.
상기 플로트 스위치(26a,26b,26c)는 수위를 감지하는 일종의 레벨 센서로서, 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25) 내에 각각 설치되어 각 탱크 내에 채워지는 증류주의 양을 측정할 수 있게 된다.
그리고, 상기 플로트 스위치(26a,26b,26c)와 콘트롤 판넬(27)은 전기적으로 연결되어 있으며, 이에 따라 플로트 스위치(26a,26b,26c)에서 탱크 내의 증류주의 양을 측정하면, 이때의 측정값은 콘트롤 판넬(27)측에 제공되고, 결국 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 탱크 내로 유입되는 증류주의 양이 조절될 수 있게 된다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어가는 증류주의 분획 과정 등을 제어하는 수단으로 콘트롤 판넬(27)을 포함한다.
즉, 상기 콘트롤 판넬(27)은 각 탱크측의 플로트 스위치(26a,26b,26c)에서 입력되는 신호에 기초로 하여 각 탱크측의 증류주 밸브(22)의 개폐 작동을 제어하면서 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어가는 증류주를 분획하는 역할을 하게 된다.
이러한 콘트롤 판넬(27)은 증류장치에 속해 있는 각종 펌프류, 밸브류, 센서류 등의 작동을 제어함은 물론, 특히 각 탱크측으로 증류주를 자동 분획하는 일을 제어하는 특징이 있다.
이를 위하여, 상기 콘트롤 판넬(27)은 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에 설치되어 있는 각각의 플로트 스위치(26a,26b,26c)로부터 제공되는 신호를 입력받고, 이렇게 입력받은 신호를 바탕으로 하여 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)측에 속해 있는 각각의 증류주 밸브(22)의 개폐 작동을 제어할 수 있게 된다.
즉, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 각각 분획되어 들어가는 증류주의 양을 미리 설정해놓은 상태에서, 초류 탱크(23)로 들어간 증류주의 양을 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 측정하여 이때의 측정값이 기 설정값에 도달하게 되면, 예를 들면 증류 탱크(13)에 투입한 술덧의 양(부피, 중량, % 등) 100%를 기준으로 약 5% 정도에 도달하게 되면, 콘트롤 판넬(27)은 초류 탱크(23)측에 속해 있는 증류주 밸브(22)을 OFF(닫힘) 작동시키는 동시에 본류 탱크(24)에 속해 있는 증류주 밸브(22)를 ON(열림) 작동시킨다.
계속해서, 본류 탱크(24)로 들어간 증류주의 양을 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 측정하여 이때의 측정값이 기 설정값에 도달하게 되면, 예를 들면 증류 탱크(13)에 투입한 술덧의 양(부피, 중량, % 등) 100%를 기준으로 약 30∼40% 정도에 도달하게 되면, 콘트롤 판넬(27)은 본류 탱크(24)측에 속해 있는 증류주 밸브(22)을 OFF(닫힘) 작동시키는 동시에 후류 탱크(25)에 속해 있는 증류주 밸브(22)를 ON(열림) 작동시킨다.
마찬가지로, 후류 탱크(25)로 들어간 증류주의 양을 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 측정하여 이때의 측정값이 기 설정값에 도달하게 되면, 예를 들면 증류 탱크(13)에 투입한 술덧의 양(부피, 중량, % 등) 100%를 기준으로 약 10% 정도에 도달하게 되면, 콘트롤 판넬(27)은 후류 탱크(25)측에 속해 있는 증류주 밸브(22)을 OFF(닫힘) 작동시킨다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 응축 탱크(18)에서 나와서 각각의 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어가는 증류주의 도수를 측정하는 수단으로 주정계(30)를 포함한다.
이러한 주정계(30)는 응축 탱크(18)의 증류주 출구(15)와 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 각 증류주 입구(20a,20b,20c) 사이에 연결되는 증류주 라인(29) 상에 설치된다.
이에 따라, 상기 증류주 라인(29)을 따라 흐르는 증류주가 주정계(30)를 거치게 되면, 이때의 주정계(30)에는 증류주 속에 포함되어 있는 알콜의 양(도수)가 표시되고, 결국 작업자는 주정계(30)에 표시되어 있는 증류주의 도수를 확인하여 현재 설비 가동 중의 증류 상태를 손쉽게 점검할 수 있게 된다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 감압 증류를 가능하게 하는 수단으로 감압 유니트(25)를 포함한다.
이러한 감압 유니트(25)는 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에 진공을 조성하여 감압 증류가 이루어지도록 하는 역할을 한다.
이를 위하여, 상기 감압 유니트(25)는 진공 펌프(31)가 구비됨과 더불어 이때의 진공 펌프(31)와 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25) 사이에는 진공 라인(32)이 연결 설치되고, 이렇게 설치되는 진공 라인(32) 상에는 각각의 진공 밸브(33), 즉 솔레노이드 밸브 타입의 진공 밸브(33)가 설치되며, 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에는 진공 센서(34)가 각각 설치된다.
이에 따라, 상기 진공 펌프(31)의 작동 시 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 내부에는 진공압이 조성되면서 각 탱크 내에서는 감압 증류가 이루어질 수 있게 된다.
여기서, 상기 감압 유니트(25)의 진공 펌프(31)는 공급측 냉각수 라인(36)측과 서브 냉각수 라인(44)으로 연결되는 수봉식 진공 펌프를 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 증류주 자동 분획 증류장치는 증류주의 응축에 사용되는 냉각수의 양을 제어하는 수단으로 유량조절 유니트(41)를 포함한다.
상기 유량조절 유니트(41)는 온도 센서(40)에서 감지한 냉각수의 온도에 따라 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 펌프(37)의 토출 용량(예컨대, 응축 탱크로 공급되는 냉각수의 유량)을 증가 또는 감소시키는 방식으로 증류주의 도수와 배출량을 조절하는 역할을 하게 된다.
이를 위하여, 상기 응축 탱크(18)의 냉각수 입구(16a)로 연장되는 공급측 냉각수 라인(36) 상에는 펌프(37)와 터빈 유량계(38)가 설치되고, 응축 탱크(18)의 냉각수 입구(16a)로 연장되는 공급측 냉각수 라인(36) 및/또는 응축 탱크(18)의 냉각수 출구(17a)에서 연장되는 회수측 냉각수 라인(39) 상에는 온도 센서(40)가 설치된다.
여기서, 상기 펌프(37)는 콘트롤 판넬(27)에 의해 제어되는 가변용량 펌프로 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 상기 펌프(37)의 토출 용량은 온도 센서(40)와 터빈 유량계(38)의 신호를 입력으로 하는 콘트롤 판넬(27)의 출력 제어에 의해 증가 또는 감소될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 온도 센서(40)에서 감지한 냉각수 온도가 기 설정된 온도 상한값(예컨대, 응축 탱크의 운전과 관련하여 다양한 냉각수 온도에 따른 증류주 도수 및 배출량을 연계시켜서 산출하는 반복적인 캘리브레이션을 통해 획득한 온도 상한값)을 벗어나는 경우 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 펌프(37)의 토출 용량을 증가시키거나, 또는 온도 센서(40)에서 감지한 냉각수 온도가 기 설정된 온도 하한값(마찬가지로, 응축 탱크의 운전과 관련하여 다양한 냉각수 온도에 따른 증류주 도수 및 배출량을 연계시켜서 산출하는 반복적인 캘리브레이션을 통해 획득한 온도 하한값)을 벗어나는 경우 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 펌프(37)의 토출 용량을 감소시킨다.
이렇게 응축 탱크(18)로 공급되는 냉각수 유량을 적절히 제어함으로써, 응축 탱크(18)에서 발생하는 증류주의 도수와 배출량을 다양한 소비자들의 기호에 맞춘 적정 수준으로 조절할 수 있게 된다.
일 예로서, 상기 온도 센서(40)에서 감지한 냉각수 온도가 기 설정된 온도 상한값 위로 올라가게 되면, 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 펌프(37)의 토출 용량[예컨대, 냉각탑(미도시)을 경유하여 온도가 떨어진 냉각수의 유량]을 기 설정된 유량 하한값(예컨대, 응축 탱크의 운전과 관련하여 다양한 냉각수 온도에 따른 증류주 도수 및 배출량을 연계시켜서 산출하는 반복적인 캘리브레이션을 통해 획득한 유량 하한값) 대비 상대적으로 증가시켜주게 되고, 결국 응축 탱크(18)에서 배출되는 증류주의 도수를 올려줄 수 있으며, 이와 더불어 증류주의 배출량을 늘려줄 수 있게 된다.
다른 예로서, 상기 온도 센서(40)에서 감지한 냉각수 온도가 기 설정된 온도 하한값 아래로 떨어지게 되면, 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 펌프(37)의 토출 용량[예컨대, 냉각탑(미도시)을 경유하여 온도가 떨어진 냉각수의 유량]을 기 설정된 유량 상한값(예컨대, 응축 탱크의 운전과 관련하여 다양한 냉각수 온도에 따른 증류주 도수 및 배출량을 연계시켜서 산출하는 반복적인 캘리브레이션을 통해 획득한 유량 상한값) 대비 상대적으로 감소시켜주게 되고, 결국 응축 탱크(18)에서 배출되는 증류주의 도수를 내려줄 수 있으며, 이와 더불어 증류주의 배출량을 줄여줄 수 있게 된다.
따라서, 이와 같이 구성되는 증류주 자동 분획 증류장치를 이용하여 증류주를 증류하는 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 증류주 자동 분획 증류장치를 가동하기에 앞서 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 증류주 유입량을 각각 설정한다.
예를 들면, 증류 탱크(13)에 투입되는 술덧의 양(100%) 기준으로 초류 탱크(23)의 증류주 유입량은 약 5% 정도, 본류 탱크(24)의 증류주 유입량은 약 30∼40% 정도, 후류 탱크(25)의 증류주 유입량은 약 10% 정도로 설정한다.
먼저, 상기 증류 탱크(13)의 내부에 일정량의 술덧, 예를 들면 약 60ℓ정도의 술덧을 투입하고, 이와 동시에 스팀 재킷(12)으로 약 100∼110℃의 스팀을 공급하여 일정시간(예컨대, 3∼4 시간 정도) 동안 술덧을 상압 또는 감압 증류한다.
다음, 증류 과정에서 발생하는 증기는 증기 출구(11)를 통해 빠져나간 후, 계속해서 증기 배관(19)을 따라 진행되면서 응축 탱크(18)로 보내지게 된다.
이때, 상기 증기 배관(19)의 내부를 흐르는 증기는 냉각수와의 열교환에 의해 온도가 낮아지거나 일부 응축되면서 1차 응축수, 즉 증류주로 만들어진 후에 응축 탱크(18)로 흘러 들어갈 수 있게 된다.
다음, 증기 배관(19)을 거친 증기는 응축 탱크(18)로 유입되고, 응축 탱크(18)의 내부에는 증기와 냉각수 간의 열교환 작용에 의해 본격적으로 증류주가 만들어지게 된다.
다음, 응축 탱크(18)에서 만들어진 증류주는 증류주 라인(29)을 따라 이송되면서 주정계(30)를 거친 후, 초류 탱크(23)의 내부로 들어가게 된다.
이때, 초류 탱크(23)의 증류주 밸브(22)는 ON 상태, 본류 탱크(24)와 후류 탱크(25)의 증류주 밸브(22)는 OFF 상태이다.
다음, 초류 탱크(23)의 내부에 기 설정된 유량의 증류주(예컨대, 약 5% 정도의 초류)가 채워지게 되면, 이를 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 감지하여 콘트롤 판넬(27)로 정보를 보내게 되고, 이와 동시에 초류 탱크(23)의 증류주 밸브(22)가 닫히면서 초류 탱크(23)로는 더 이상의 증류주가 유입되지 않게 되며, 계속해서 콘트롤 판넬(27)의 제어에 의해 본류 탱크(24)의 증류주 밸브(22)가 열리면서 이때부터는 증류주 라인(29)을 따라 이송되는 증류주가 본류 탱크(24)의 내부로 들어가게 된다.
물론, 이때의 초류 탱크(23)와 후류 탱크(25)의 증류주 밸브(22)는 OFF 상태이다.
이때, 초류 탱크(23)에 모인 증류주는 증류주 배출구(21a,21b,21c)를 통해 회수하여 폐기 또는 술덧과 함께 재사용할 수 있게 된다.
다음, 본류 탱크(24)의 내부에 기 설정된 유량의 증류주(예컨대, 약 30∼40% 정도의 본류)가 채워지게 되면, 이를 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 감지하여 콘트롤 판넬(27)로 정보를 보내게 되고, 이와 동시에 본류 탱크(24)의 증류주 밸브(22)가 닫히면서 본류 탱크(24)로는 더 이상의 증류주가 유입되지 않게 되며, 계속해서 콘트롤 판넬(27)의 제어에 의해 후류 탱크(25)의 증류주 밸브(22)가 열리면서 이때부터는 증류주 라인(29)을 따라 이송되는 증류주가 후류 탱크(25)의 내부로 들어가게 된다.
이렇게 본류 탱크(24)의 내부에 모인 증류주(본류)는 증류주 배출구(21a,21b,21c)를 통해 회수하여 포장 등을 통해 제품으로 만들어지게 된다.
물론, 이때의 초류 탱크(23)와 본류 탱크(24)의 증류주 밸브(22)는 OFF 상태이다.
다음, 후류 탱크(25)의 내부에 기 설정된 유량의 증류주(예컨대, 약 10% 정도의 후류)가 채워지게 되면, 이를 플로트 스위치(26a,26b,26c)가 감지하여 콘트롤 판넬(27)로 정보를 보내게 되고, 이와 동시에 후류 탱크(25)의 증류주 밸브(22)가 닫히면서 후류 탱크(25)로는 더 이상의 증류주가 유입되지 않게 된다.
이때, 후류 탱크(25)에 모인 증류주는 증류주 배출구(21a,21b,21c)를 통해 회수하여 폐기 또는 술덧과 함께 재사용할 수 있게 된다.
이렇게 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로부터 해당 증류주를 회수하고, 또 증류 탱크(13)에 잔존해 있는 술지게미를 회수하면 증류 과정이 모두 완료된다.
이와 같이, 본 발명에서는 증류주의 분획 시, 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 들어오는 증류주 유입량을 미리 설정한 후에 이를 제어하여 각각의 초류 탱크, 본류 탱크 및 후류 탱크로 유입되는 증류주를 자동으로 분획하는 새로운 증류장치를 제공함으로써, 자동 분획에 따른 증류 공정의 효율성 확보와 더불어 증류주 품질의 표준화를 확립할 수 있으며, 또한 증류 공정과 자동 분획 과정에서 얻어지는 모든 디지털 데이터를 축적하여 증류주 제조공정에서의 빅데이터로 활용할 수 있다.
10 : 술덧 입구
11 : 증기 출구
12 : 스팀 재킷
13 : 증류 탱크
14 : 증기 입구
15 : 증류주 출구
16a,16b : 냉각수 입구
17a,17b : 냉각수 출구
18 : 응축 탱크
19 : 증기 배관
20a,20b,20c : 증류주 입구
21a,21b,21c : 증류주 배출구
22 : 증류주 밸브
23 : 초류 탱크
24 : 본류 탱크
25 : 후류 탱크
26a,26b,26c : 플로트 스위치
27 : 콘트롤 판넬
28 : 냉각수 재킷
29 : 증류주 라인
30 : 주정계
31 : 진공 펌프
32 : 진공 라인
33 : 진공 밸브
34 : 진공 센서
35 : 감압 유니트
36 : 공급측 냉각수 라인
37 : 펌프
38 : 터빈 유량계
39 : 회수측 냉각수 라인
40 : 온도 센서
41 : 유량조절 유니트
42 : 드레인
43 : 증류주 유도관
44 : 서브 냉각수 라인

Claims (5)

  1. 술덧을 증류하는 수단으로서 술덧 입구(10)와 증기 출구(11)를 가지는 동시에 외벽 둘레에는 스팀 재킷(12)이 설치되어 있는 증류 탱크(13)와, 상기 증류 탱크(13)에서 배출되는 증기를 응축하는 수단으로서 증기 입구(14) 및 증류주 출구(15)는 물론 냉각수 입구(16a)와 냉각수 출구(17a)를 가지는 응축 탱크(18)와, 상기 증류 탱크(13)의 증기 출구(11)와 응축 탱크(18)의 증기 입구(14) 사이에 연결되는 증기 배관(19)과, 증류주를 저장하는 수단으로서 응축 탱크(18)의 증류주 출구(15)와 연결되는 각각의 증류주 입구(20a,20b,20c)와 증류주 배출구(21a,21b,21c)는 물론 증류주 단속을 위한 증류주 밸브(22)를 각각 가지는 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)와, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에 설치되어 탱크 내에 채워지는 증류주의 양을 측정하는 플로트 스위치(26a,26b,26c)와, 상기 플로트 스위치(26a,26b,26c)로부터 입력되는 신호에 기초하여 증류주 밸브(22)의 개폐 작동을 제어하면서 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어가는 증류주의 양을 제어하는 콘트롤 판넬(27)을 포함하며,
    상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어가는 증류주의 양을 미리 설정한 후, 각 탱크 내의 증류주 유입량이 기 설정값에 도달하면, 콘트롤 판넬(27)에 의한 증류주 밸브(22)의 개폐 제어를 통해 각 탱크로 들어가는 증류주를 단속하는 방법으로 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)로 들어가는 증류주를 자동 분획할 수 있으며,
    상기 응축 탱크(18)의 증류주 출구(15)와 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 각 증류주 입구(20a,20b,20c) 사이를 연결하는 증류주 라인(29) 상에는 각 탱크로 들어가는 증류주의 알콜 도수를 확인할 수 있는 주정계(30)가 설치되고,
    상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)의 내부에는 증류주 입구(20a,20b,20c)로부터 연장되면서 탱크 바닥 근처까지 연장되는 수직의 증류주 유도관(43)이 설치되고, 상기 증류주 입구(20a,20b,20c)를 통해 들어온 증류주는 증류주 유도관(43)을 따라 곧바로 유도되면서 탱크 바닥에서부터 채워질 수 있게 되므로서, 증류주가 탱크 벽면, 탱크 내의 기타 부품에 비산되면서 묻게 되는 것을 막을 수 있게 되고, 탱크 내에 들어온 증류주의 양이 손실없이 전량 그대로 탱크 내에 채워질 수 있게 됨에 따라 탱크 내에 모인 증류주의 양을 정확하게 측정할 수 있어 각 탱크로의 정확한 분획이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 증류주 자동 분획 증류장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증기 배관(19)은 냉각수 입구(16b)와 냉각수 출구(17b)를 가지는 냉각수 재킷(28)을 포함하며, 응축 탱크(18)에서 본격적인 증기의 냉각이 이루어지기 전에 미리 증기를 냉각할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 증류주 자동 분획 증류장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에 진공을 조성하여 감압 증류를 구현하는 수단으로서, 진공 펌프(31)와, 상기 진공 펌프(31)와 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25) 사이에 설치되는 진공 라인(32)과, 상기 진공 라인(32) 상에 설치되는 진공 밸브(33)와, 상기 초류 탱크(23), 본류 탱크(24) 및 후류 탱크(25)에 설치되는 진공 센서(34)로 구성되는 감압 유니트(35)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증류주 자동 분획 증류장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축 탱크(18)로 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 수단으로서, 응축 탱크(18)의 냉각수 입구(16a)로 연장되는 공급측 냉각수 라인(36) 상에 설치되는 펌프(37) 및 터빈 유량계(38)와, 응축 탱크(18)의 냉각수 입구(16a)로 연장되는 공급측 냉각수 라인(36) 및/또는 응축 탱크(18)의 냉각수 출구(17a)에서 연장되는 회수측 냉각수 라인(39) 상에 설치되는 온도 센서(40)로 구성되는 유량조절 유니트(41)를 더 포함하며, 상기 온도 센서(40)에서 감지한 냉각수의 온도에 따라 콘트롤 판넬(27)의 제어를 통해 펌프(37)의 토출 용량을 증가 또는 감소시킴으로써, 증류주의 도수와 배출량을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 증류주 자동 분획 증류장치.
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