Hồi lưu trong chưng cất: cổ thiên nga, ống lyne và bộ hồi lưu

Hồi lưu làm gì với dòng hơi

Hơi bốc lên từ nồi không chỉ có ethanol và nước. Nó mang theo cả hợp chất dễ bay hơi lẫn hợp chất cần nhiệt độ cao hơn mới bay. Khi gặp bề mặt kim loại nguội hơn, phần nặng ngưng trước, chảy xuống, có thể sôi lại rồi ngưng lần nữa trước khi tới đỉnh. Mỗi vòng như thế là một lần chưng cỡ nhỏ: phần đi lên tiếp tục giàu chất nhẹ, phần rơi xuống mang theo chất nặng. Lý do hai pha có thành phần khác nhau được giải thích ở bài nguyên lý chưng cất rượu.

Whisky Magazine tóm lại: mức hồi lưu quyết định tỷ lệ hợp chất nhẹ và hợp chất đậm đi vào rượu; hồi lưu nhiều thì phần nhẹ chiếm ưu thế. Kích thước, hình dáng nồi và tốc độ đun cùng nhau quyết định mức hồi lưu.

Các chữ "nặng", "nhẹ" ở đây là ngôn ngữ cảm quan của nghề chưng cất, chỉ lượng hợp chất thơm đi theo cồn.

Hồi lưu tự nhiên: cổ nồi, bầu giãn hơi và cổ thiên nga

Hồi lưu tự nhiên sinh ra từ chênh nhiệt: phần vỏ kim loại trên cao luôn mất nhiệt ra môi trường, nên mát hơn giữa luồng hơi.

Chiều cao và bề rộng cổ. Cổ dài tạo chênh nhiệt lớn từ chân lên đỉnh, nên nhiều hơi ngưng và quay về hơn; cổ ngắn cho ít hồi lưu. Cổ rộng và cao cũng tăng hồi lưu vì mát hơn và có nhiều diện tích cho hơi đọng lại (Whisky Magazine, "Fluid Dynamics").

Bầu giãn hơi (boil ball) và eo thắt (lantern). Bầu giãn hơi là khoang phình giữa nồi và cổ: hơi nở ra vào vùng mát hơn, phần đậm ngưng rồi rơi về nồi; bầu càng rộng, hồi lưu càng lớn. Eo thắt ép hơi qua chỗ hẹp rồi cho giãn ra vùng mát phía trên, hiệu ứng tương tự.

Cổ thiên nga. Ở nồi kiểu Cognac, đoạn ống cong nối mũ nồi sang ống xoắn được gọi là cổ thiên nga (quy chuẩn AOC Cognac). Spaho (IntechOpen 2017) ghi nhận một phần hơi đọng lại ngay trong mũ nồi và rơi xuống sôi tiếp; kiểu dáng và cỡ mũ vì thế góp phần định hình hương rượu.

Hồi lưu đổi theo thời gian của mẻ. Khi hơi ngưng trên thành, kim loại nhận nhiệt và nóng dần, nên hồi lưu giảm khi mẻ tiếp diễn và càng về cuối càng nhiều hợp chất đậm tới bộ ngưng tụ. Tốc độ cấp nhiệt tác động cùng chiều: đun nhẹ giữ cổ mát, hồi lưu tăng, rượu nhẹ; đun mạnh làm cổ nóng, hồi lưu giảm, rượu đậm. Bài báo còn dẫn ý kiến trong ngành rằng cách đun có khi quan trọng hơn cả thiết kế nồi.

Ống lyne: dốc lên, nằm ngang hay dốc xuống

Ống lyne là đoạn dẫn hơi từ đỉnh cổ sang bộ ngưng tụ. Điều quan trọng là giọt lỏng hình thành bên trong ống sẽ trôi theo hướng nào — và hướng đó do độ dốc quyết định:

Góc ống lyne	Phần ngưng trong ống	Kết quả thường gặp
Dốc lên (về phía bộ ngưng tụ cao hơn)	Chảy ngược về cổ và nồi	Hồi lưu nhiều, rượu thanh hơn
Nằm ngang	Chia đôi	Mức trung gian
Dốc xuống	Trôi sang bộ ngưng tụ	Hồi lưu ít, rượu đậm hơn, có khi nhiều dầu nặng

Chuyên mục hỏi đáp của scotchwhisky.com ghi thêm: khúc cong chữ S ở đỉnh cũng làm tăng hồi lưu; một số nơi dùng ống dốc xuống nhưng lắp bình lọc hơi (purifier) — một trống đồng nhỏ trên ống lyne làm mát hơi để phần nặng ngưng và quay về nồi. Vì vậy không nên đọc góc ống tách rời khỏi phần còn lại của thiết bị: ống lyne ảnh hưởng tới tính cách rượu nhưng không quyết định một mình.

Hồi lưu chủ động: bộ hồi lưu (dephlegmator)

Muốn chủ động chỉnh hồi lưu chứ không chỉ trông vào dáng nồi, nhà thiết kế bổ sung một bề mặt có nước làm mát ngay trên lối hơi đi. Dạng phổ biến là bộ hồi lưu (dephlegmator): một áo hoặc chùm ống có nước làm mát đặt trên đỉnh cột.

Spaho mô tả cấu hình quen thuộc trong sản xuất rượu trái cây: nồi đồng gắn cột có đĩa và bộ hồi lưu phía trên; cột thường có ba đĩa. Bộ hồi lưu hóa lỏng một phần dòng hơi rồi cho chất lỏng đó chảy xuống đĩa, còn mức hồi lưu được chỉnh bằng cường độ làm mát. Nước ngưng ưu tiên hơn ethanol, nên hơi đi tiếp sang bộ ngưng tụ chính có độ cồn cao hơn.

Khác biệt hiện rõ ở độ rượu: theo cùng nguồn, lần chưng đầu bằng nồi alembic thường cho rượu thô khoảng 15–25% thể tích, còn nồi gắn cột đĩa và bộ hồi lưu cho rượu bắt đầu chảy ra ở 70–87% thể tích sau một lượt.

Hồi lưu nhìn từ kỹ thuật cột

Ở góc nhìn kỹ thuật hóa học, hồi lưu là phần lỏng ngưng ở đỉnh được trả về cột. Với cùng số tầng lý thuyết, hồi lưu nhiều hơn tách tốt hơn chất sôi thấp khỏi chất sôi cao; với cùng mức tách yêu cầu, hồi lưu nhiều hơn thì cần ít tầng hơn (Wikipedia, mục Reflux). Cái giá phải trả là sản lượng theo giờ thấp đi, do một phần hơi phải quay vòng. Ở tháp nhiều tầng, hồi lưu lặp lại trên từng đĩa — xem bài tháp chưng cất nhiều tầng.

Tách nhiều hơn chưa chắc là rượu ngon hơn. Spaho lưu ý: càng nhiều đĩa, cồn càng cao và hợp chất phụ càng ít, nhưng nhiều hợp chất phụ là chất thơm dễ chịu, nên người vận hành thường không cho chạy hết mọi đĩa.

Khi nào nên tăng hồi lưu / không nên

Nên chọn cấu hình nhiều hồi lưu (cổ cao, ống dốc lên, có bộ hồi lưu, có đĩa) khi:

• Bạn cần rượu độ cao hơn sau một lượt đun, giảm số lần chưng lại.
• Kiểu rượu hướng tới vị thanh, nhẹ hương.
• Bạn có người vận hành chịu học cách chỉnh nước làm mát và nhiệt nồi.

Không nên đẩy hồi lưu cao khi:

• Mục tiêu là rượu giữ đậm mùi gạo, ngô hay trái cây — hồi lưu lớn tách bớt chính các hợp chất ấy.
• Cần sản lượng lít mỗi giờ cao mà công suất nhiệt có hạn.
• Nguồn nước làm mát không ổn định, vì bộ hồi lưu chỉ phát huy khi kiểm soát được lượng làm mát.

Các cấu hình có cột đĩa và bộ hồi lưu chỉnh được nằm trong nhóm tháp chưng cất rượu. Gửi ThietBiNauRuou.vn nguyên liệu và số kg mỗi mẻ để được tư vấn mức hồi lưu phù hợp.