Tradicionalmente, o uísque de malte é produzido em destilação em lote usando alambiques de cobre. Depois que o vaso de um alambique é preenchido com o alimento que contém o álcool, as caldeiras movidas a gás natural ou outros combustíveis fósseis fornecem o vapor para os refervedores, que aquecem o alambique. "O processo seguinte de evaporação do álcool geralmente leva várias horas e consome muita energia", diz Gregor Schumm, chefe de engenharia de processos da Piller Blowers & Compressors.

"Além dos altíssimos custos de energia, o aquecimento com caldeiras a vapor à base de combustíveis fósseis está associado a altas emissões de CO2. Infelizmente, a maior parte da energia usada para fornecer o calor para o processo de destilação é liberada no ambiente por meio de torres de resfriamento após o processo de condensação.

"Depois de analisar o processo de destilação para atingir nossa meta de destilação neutra em carbono até 2026, tivemos a ideia de usar a tecnologia de recompressão mecânica de vapor (MVR) de alta eficiência para complementar nossa tecnologia de recompressão térmica de vapor (TVR) amplamente utilizada", diz Neil Fraser, gerente de engenharia da Chivas Brothers.

"A tecnologia de recuperação de calor permite que a Chivas Brothers recupere a energia do vapor do produto que antes era perdida pelas torres de resfriamento e a utilize para ferver o alambique, reduzindo significativamente as emissões de carbono."

"Nosso processo de MVR é baseado em dois componentes principais que constituem o sistema de bomba de calor. Um condensador vertical e um conjunto MVR que consiste em três PILLER VapoFans em série", explica o gerente de engenharia da Chivas Brothers, Neil Fraser. 

Na nova configuração, o calor latente dos vapores do produto que saem do alambique é recuperado pelo condensador vertical. Esse trocador de calor produz vapor de baixa pressão (LPS) com uma temperatura alguns graus mais baixa do que a temperatura de condensação do produto. 

A chave para a alta eficiência é evitar qualquer subresfriamento e perdas de pressão em ambos os lados. Portanto, os evaporadores de película descendente são perfeitos para recuperar o vapor dos overheads de condensação. 
O gerador de vapor está recuperando de 1.500 a 1.600 kg/h de vapor a cerca de 80 graus Celsius.

O vapor de baixa pressão gerado é comprimido por um sistema VapoFan de três estágios e, em seguida, fornecido ao refervedor do alambique para aquecimento em pressão e temperatura mais altas. 

“Em um único vaso, cerca de 1 MW de aquecimento do refervedor é fornecido usando 90 kW de energia elétrica” , acrescenta Gregor Schumm, da PILLER.

A injeção de água incorporada satura o vapor que alimenta os refervedores e amplia a eficiência. 
Vapor compression heat pump technology

O que faz com que a bomba de calor baseada na tecnologia de recompressão mecânica de vapor da PILLER seja perfeita para as necessidades da Chivas Brothers é a grande flexibilidade de operação e os inversores de frequência dos VapoFans.

"O sistema de bomba de calor se adapta às condições de processo em constante mudança durante a destilação, fornecendo a compressão necessária em cada estágio do processo", destaca Gregor Schumm. Começando com uma alta diferença de temperatura ao longo do processo no início do lote, a velocidade é reduzida até o final, onde mais e mais água é condensada no gerador de vapor.

O maior teor de água aumenta a temperatura do destilado e permite uma maior pressão de saturação para a compressão de vapor. "A adaptação contínua às necessidades do processo aumenta ainda mais a eficiência. Começando com um COP de 9, o lote termina com um COP de 20, resultando em um COP médio de 12", diz o engenheiro de processos Oscar Sgrott, da PILLER.

O COP é definido como a relação entre a potência térmica (kW) fornecida por uma bomba de calor para aquecimento e a potência (kW) fornecida ao compressor ou compressores. Assim que um lote é destilado após algumas horas, os VapoFans são simplesmente desacelerados em dois minutos e ficam prontos para o próximo lote a ser destilado. Portanto, a compressão sob demanda em combinação com máquinas MVR de alta eficiência leva a números substanciais de COP.

Neil Fraser, da Chivas Brothers, menciona outra grande vantagem para a Chivas Brothers: "A água como meio de transferência de calor é a maneira ideal de combinar segurança ambiental e do produto com alta eficiência por meio de bombas de calor diretamente na unidade de processo."

Um projeto piloto bem-sucedido da tecnologia MVR foi implementado em 2021 na destilaria Glentauchers em Mulben, na Escócia.

O projeto, financiado em parte pelo Scottish Industrial Energy Transformation Fund, levou a uma redução de 88% no consumo de energia em um único alambique de lavagem. Com base no sucesso, a Chivas Brothers decidiu instalar mais duas bombas de calor MVR em alambiques de lavagem no local da Glentauchers.

O compartilhamento dos dados do projeto piloto com a PILLER resultou no aprimoramento do projeto e da seleção do ventilador e, por fim, no alcance do COP médio de 12 entre a fase 1 e a fase 2.  

Até hoje, as instalações, juntamente com o TVR nos alambiques, reduziram o consumo total de energia quase pela metade (48%) na destilaria Glentauchers da Chivas Brothers, perto de Keith, em Speyside, na Escócia, reduzindo suas emissões totais de carbono em 53% como resultado. As emissões de carbono foram reduzidas de 8.290 toneladas de CO₂ para 3.970 toneladas de CO₂ por ano em plena produção.

Como a tecnologia MVR é considerada um passo importante em direção à ambiciosa meta de destilação de uísque neutra em carbono até 2026 na Chivas Brothers, a empresa anunciou recentemente, como parte de seus resultados financeiros do ano fiscal de 2023, em setembro, um investimento de mais de 60 milhões de libras nos próximos três anos em direção à sua ambição de destilação neutra em carbono.