عمود ثابت

تعمل أجهزة التقطير العمودية كسلسلة من أجهزة التقطير الفردية ، مُشكّلة في أنبوب رأسي طويل. يُملأ الأنبوب إما بحشوة مسامية أو بألواح فقاعية. يبدأ البخار المتصاعد، ذو المحتوى الكحولي المنخفض، بالتكثف في المستوى الأعلى والأكثر برودة من العمود. تكون درجة حرارة كل مرحلة أعلى لاحقة أقل قليلاً من المرحلة السابقة، لذا فإن البخار المتوازن مع السائل في كل مرحلة يكون أكثر غنىً بالكحول تدريجيًا. في حين أن جهاز التقطير الفردي المملوء بالنبيذ قد يُنتج بخارًا غنيًا بنسبة 40-50% من الكحول، يمكن لجهاز التقطير العمودي أن يحقق محتوى كحولي في البخار يصل إلى 96%؛ وهو مزيج أزيوتروبي من الكحول والماء. لا يمكن زيادة الإثراء إلا عن طريق امتصاص الماء المتبقي باستخدام وسائل أخرى، مثل المواد الكيميائية المحبة للماء أو التقطير الأزيوتروبي ، أو عمود من المناخل الجزيئية 3A ، مثل الزيوليت 3A . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

في عام 1805، قام جان إدوارد آدم بتطوير جهاز تقطير تجزيئي غير مستمر. ^{[ 5 ]}

في عام 1806، قام بيرارد بتطوير جهاز يسمح بالتكثيف الجزئي ^{[ 5 ]}

ركز عمل آدم وبيرار على مبدأين أساسيين: ^{[ 5 ]}

1. زيادة تركيز أحد المكونات ذات درجة الغليان المنخفضة في البخار المتصاعد
2. إثراء البخار عن طريق التكثيف الجزئي والارتداد إلى جهاز التقطير

في عام ١٨١٣، قام جان بابتيست سيلييه بلومنتال (١٧٦٨-١٨٤٠) بتطوير هذه الأفكار ودمجها، وحصل على براءة اختراع لأول عمود تقطير يعمل بشكل مستمر. ^{[ ٥ ]} كان هذا العمود يشبه غلاية التقطير التقليدية، ولكنه استبدل ذراع التقطير التقليدي وقناة التبريد بعمود رأسي من الصفائح المثقبة. ^{[ ٧ ]} على الرغم من تحسين العديد من تفاصيل عمود سيلييه بلومنتال في السنوات اللاحقة، إلا أن الفكرة العامة كانت توفير الأساس لتصاميم أعمدة التقطير المستقبلية. ^{[ ٥ ]} في عام ١٨٢٠، انتقل إلى كوكيلبيرغ في بروكسل، بلجيكا، حيث أجرى أولى تجاربه على عمود التقطير. وسرعان ما بدأ البلجيكيون التقطير باستخدام تصميمه رغبةً منهم في الابتكار في مصانع التقطير الخاصة بهم.

في عام 1817، حصل هاينريش بيستوريوس، وهو ألماني، على براءة اختراع لجهاز تقطير الكحول من هريس البطاطس. ^{[ 5 ]} أنتج جهاز بيستوريوس مشروبًا كحوليًا بنسبة تتراوح بين 60 و80%، وكان يُستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء ألمانيا حتى سبعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 5 ]}

كان السير أنتوني بيرير (1770-1845) مديرًا لمصنع تقطير سبرينغ لين (مصنع غلين للتقطير) في كورك، أيرلندا، منذ عام 1806. وفي عام 1822، حصل على براءة اختراع لأحد أوائل أجهزة التقطير المستمر للويسكي في أوروبا. احتوى جهاز التقطير على شبكة معقدة من الحواجز، مما سمح بتدفق السائل المخمر تدريجيًا وبشكل مستمر فوق مصدر الحرارة، مع زيادة التلامس بين طوري البخار والسائل للمقطر. بالإضافة إلى ذلك، احتوى جهاز التقطير على "حواجز" تشبه صواني الفقاعات الحديثة. ^{[ 5 ]} هذا يعني أن أجزاءً صغيرة من السائل المخمر تلقت أكبر قدر من الحرارة، مما زاد من كمية الكحول الصالح للشرب التي تم جمعها. ^{[ 8 ]}

في عام ١٨٢٣، انتقل جان جاك سان مارك، وهو جراح بيطري فرنسي كان يعمل ضمن طاقم نابليون الخاص، إلى إنجلترا حيث سعى إلى جذب مستثمرين لشركته "شركة تقطير حاصلة على براءة اختراع"، والتي كانت تهدف إلى تقطير براندي البطاطس. أقامت الشركة معمل تقطير في فوكسهول، أطلق عليه اسم معمل تقطير بلمونت، لكنه لم يحقق النجاح المرجو. ^{[ ٩ ]} خلال تلك الفترة، عمل سان مارك على تطوير جهاز تقطير مستمر. في عام ١٨٢٧، حصل على براءة اختراع، وعاد إلى فرنسا. ^{[ ١٠ ]} استُخدم جهاز التقطير لاحقًا بنجاح في إنجلترا وأيرلندا وجزر الهند الغربية. ^{[ ١٠ ] [ ١١ ]}

في عام 1828، حصل الاسكتلندي روبرت شتاين على براءة اختراع لجهاز تقطير مستمر يُغذي "السائل المخمر" عبر سلسلة من الأواني المتصلة. استُخدمت ضربات المكبس لتبخير السائل المخمر وتغذيته إلى أسطوانة أفقية مُقسّمة إلى سلسلة من الحجرات باستخدام القماش. ^{[ 6 ] [ 12 ]} تميّز جهاز شتاين بكفاءة أعلى في استهلاك الوقود مقارنةً بجهاز التقطير التقليدي، وكان أول جهاز تقطير مستمر يُستخدم تجاريًا في اسكتلندا، حيث استُخدم في مصانع تقطير كيركليستون (1828)، وكاميرون بريدج (1830)، ويوكر (1845)، وجلينوكيل (1845). ^{[ 6 ]} مع ذلك، ولأن جهاز التقطير لم يسمح بسحب زيوت الفيوزل النفاذة، لم يكن الكحول المُنتَج عالي النقاوة، وكان لا يزال بحاجة إلى التوقف بشكل متكرر للتنظيف. ^{[ 6 ]}

في عام 1830، حصل الأيرلندي إينياس كوفي على براءة اختراع لجهاز التقطير المستمر ذي العمودين، والذي يحمل اسمه، وتُستخدم نسخ منه الآن على نطاق واسع في صناعات التقطير. ^{[ 7 ]} وقد سمح هذا الجهاز بإنتاج مشروبات كحولية بنسبة إيثانول تزيد عن 90%، على الرغم من أن النسخ الحديثة منه تصل إلى حوالي 95%. ^{[ 7 ]}

تلقى كوفي تعليمه في كلية ترينيتي في دبلن ، وقد أتيحت له فرص كثيرة لمشاهدة جميع أنواع تصميمات أجهزة التقطير بعد أن عمل كجامع لضرائب الإنتاج في مصانع التقطير لمدة ربع قرن.

لم تُكلل تصاميم كوفي المبكرة، التي استندت إلى تعديلات على جهاز التقطير من نوع سيلييه-بلومنتال، بالنجاح. ^{[ 7 ]} ولأنها مصنوعة من الحديد، فقد تأثرت بالأحماض الموجودة في المقطر الساخن، مما أدى إلى إنتاج مشروب كحولي رديء. ^{[ 7 ]} ومع ذلك، فقد أثبت تصميمه النهائي، الذي تضمن عناصر تصميمية من بيريه وفورنييه وسان مارك، نجاحه. ^{[ 6 ]}

في طلب براءة الاختراع الخاص به، ادعى كوفي أن تصميمه أدخل ثلاثة تحسينات جديدة على التصاميم السابقة: ^{[ 13 ]}

1. إجبار الغسيل على المرور بسرعة عبر أنبوب أو أنابيب ذات قطر صغير، أثناء اكتسابه للحرارة وقبل أن يصل إلى درجة غليانه.
2. مما يؤدي إلى تدفق السائل، بعد ملامسته للأبخرة، في تيار مستمر وغير منقطع فوق العديد من الصفائح المعدنية المزودة بصمامات.
3. طريقة التحقق مما إذا كان الغسيل قد استنفد الكحول أم لا عن طريق الجهاز الموصوف هنا أو أي جهاز مماثل، حيث يخضع البخار المراد اختباره لعملية تحليل أو تقطير، ويتم حرمانه من جزء كبير من الجزء المائي قبل تقديمه للاختبار.

بالإضافة إلى ذلك، أدخل التصميم صواني مثقبة كهياكل غربالية لتلامس البخار والسائل. ^{[ 5 ]}

أنتجت طريقة التقطير المستمر الجديدة هذه الويسكي بكفاءة أعلى بكثير من أجهزة التقطير التقليدية ، ^{[ 14 ]} دون الحاجة إلى التنظيف بعد كل دفعة. ^{[ 15 ]}

نظرًا لعدم قدرة محركات البخار الترددية في ذلك الوقت على تزويد جهاز التقطير بالبخار ذي درجة الحرارة والضغط العاليين اللازمين، استغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يهيمن جهاز كوفي على صناعة التقطير. ^{[ 6 ]} ومع ذلك، ومع التحسينات التكنولوجية، ولا سيما إدخال منظمات البخار في عام 1852، ظل جهاز كوفي يُستخدم على نطاق واسع في إنتاج الكحول في جميع أنحاء أوروبا والأمريكتين. ^{[ 6 ]} على الرغم من ذلك، فقد واجه مقاومة داخل صناعة الويسكي الأيرلندية، التي كانت آنذاك القوة المهيمنة في إنتاج الويسكي العالمي، حيث اعتبروا أن المشروب الروحي عالي التركيز أقل جودة في المذاق من المشروب المقطر في أواني التقطير التقليدية الأقل تركيزًا. ^{[ 7 ]}

في غضون خمس سنوات من حصوله على براءة اختراعه، تلقى كوفي طلبات كافية لتأسيس شركة "إينياس كوفي وأولاده" في لندن، وهي شركة لا تزال تعمل حتى اليوم تحت اسم "جون دور وشركاه المحدودة". أغلق معمل تقطير "دوك" بعد أربع سنوات، وكرّس كل وقته لبناء وتركيب أجهزة التقطير في معامل تقطير مملوكة لآخرين.