Optimisation of a traditional gin distillation process

Gin is a beloved spirit appreciated all over the world, with its consumption growing steadily in the last years. This renewed popularity caused a considerable increase in the number of small production facilities, the so-called “microdistilleries”, each characterized by its unique products and processes. This thesis work aims to optimize one such process, a traditional batch distillation performed in a relatively small copper pot still, to increase its productivity and reduce its utility usage, within the limits of a small business’ means, with important economic, strategic, and sustainability implications. The optimisation process begins with proper understanding of the phenomena at hand, which is aided by an experimental phase consisting in the acquisition of characteristic measurements of the process and the assessment of their dependence from distillation parameters such as charge volume, charge composition, and cooling regime. Modelling of the ethanol-water mixture distillation provides insight on the peculiarities of the process – i.e., the presence of packing in the column of the still and the natural reflux on the still’s surfaces – and its deviation from the theoretical behaviour. The best distillation strategies developed in the experimental phase are then evaluated via sensory analysis of the final product by the distillery’s sensory panel to ensure conformity to the distillery’s quality standards, representing the most important acceptance criterion to any solution proposed. The final distillation strategy selected consists in a change in charge properties by reducing the amount of water added – thus increasing charge strength and reducing its volume - and in the adoption of a bimodal cooling regime to accommodate the behaviour of a high-strength charge distillation. This allows to perform two distillation runs per working day considering same-sized production lots, effectively doubling the output of the distillery, saving considerable amounts of total distillation time, LPG, and cooling water used compared to the current distillation methods, while maintaining current quality and efficiency standards. The proposed solution represents an inexpensive approach that does not require any changes to the current production equipment or practices, and can be immediately and seamlessly implemented in the operation of the distillery.

Il gin è una bevanda spiritosa apprezzata in tutto il mondo, e il suo consumo è aumentato stabilmente negli ultimi anni. Questa rinnovata popolarità ha causato un ragguardevole aumento nel numero di piccoli impianti di produzione, le cosiddette “microdistillerie”, ognuna caratterizzata da prodotti e processi unici. Questa tesi mira all’ottimizzazione di uno di questi processi, una distillazione batch tradizionale eseguita in un alambicco di rame relativamente piccolo, per incrementarne la produttività e ridurre l’uso di utenze, nei limiti permessi dai mezzi di una piccola impresa, con importanti conseguenze a livello economico, strategico, e di sostenibilità. L’iter di ottimizzazione inizia con un’adeguata comprensione dei fenomeni in corso, aiutata da una fase sperimentale consistente nell’acquisizione di misure caratteristiche del processo e la verifica della loro dipendenza da parametri di distillazione quali volume della carica, composizione della carica, e regimi di raffreddamento. La modellazione della distillazione acqua-etanolo fornisce informazioni sulle peculiarità del processo – i.e., la presenza di impaccamenti nella colonna dell’alambicco e il reflusso naturalmente sviluppato dalle superfici dell’alambicco – e la sua deviazione dal comportamento teoretico. Le migliori strategie sviluppate nella fase sperimentale sono quindi valutate tramite analisi sensoriale del prodotto finito per garantire conformità con gli standard della distilleria, costituenti il più importante criterio di accettabilità per qualsiasi soluzione proposta. La strategia di distillazione proposta consiste in un cambiamento delle caratteristiche della carica tramite una riduzione del volume di acqua aggiunta – aumentandone la gradazione e riducendone il volume – e nell’adozione di un regime di raffreddamento bimodale che si adatti al comportamento di una distillazione con carica ad alta gradazione. Questo permette di eseguire due distillazioni nell’arco di una giornata lavorativa di 8 ore considerando lotti produttivi di uguali dimensioni, de facto raddoppiando l’output della distilleria, risparmiando tempo di distillazione, GPL, ed acqua di raffreddamento utilizzata rispetto ai metodi attualmente in uso, mantenendo gli standard di qualità ed efficienza attuali. La soluzione proposta rappresenta un approccio conveniente che non richiede modifiche alla strumentazione o alle pratiche correnti, e può essere immediatamente ed agevolmente implementata nelle operazioni della distilleria.