맥주에서 알코올을 제거하려면 왜 진공이 필요한가? 무알콜 맥주 생산 공정의 설계가 진행되면서 한 가지 중요한 질문이 등장했습니다. "맥주에 포함된 알코올을 제거하려면 반드시 높은 온도로 가열해야 할까요?" 맥주에서 알코올을 제거하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그중 증류를 이용하는 방식에서는 에탄올과 물의 휘발도 차이를 활용해 알코올을 분리합니다. 하지만 맥주를 높은 온도로 가열하면 알코올뿐 아니라 향미 성분에도 영향을 줄 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나가 바로 진공(Vacuum)을 이용한 감압 증류입니다. 압력을 낮추면 액체의 끓는점도 낮아집니다. 이를 활용하면 대기압에서보다 낮은 온도에서 액체를 증발시킬 수 있으므로, 열에 민감한 성분을 다루는 공정에서 유용할 수 있습니다. ..

맥주에서 알코올을 분리하고, 증발한 알코올을 응축기를 통해 회수하는 공정을 설계했다고 가정해 보겠습니다. 이제 회수된 액체를 저장탱크로 보내거나, 다시 다른 공정으로 이송해야 합니다. 그런데 여기서 새로운 질문이 등장합니다. 액체를 목적지까지 보내려면 펌프는 얼마나 커야 할까요? 단순히 배관에 펌프를 설치한다고 해서 액체가 원하는 유량으로 이동하는 것은 아닙니다. 펌프가 공급하는 에너지는 배관의 마찰, 밸브와 피팅의 저항, 장비 내부의 압력 손실, 그리고 액체를 더 높은 위치로 이동시키는 데 사용됩니다. 따라서 펌프를 선정하려면 먼저 공정에서 요구하는 유량을 결정하고, 액체가 이동하는 전체 경로에서 필요한 양정을 계산해야 합니다. 이후 펌프의 성능곡선과 동력, 흡입 조건을 검토하여 실제 운전이 가능한 장..

1. 공정에서 빠져나가는 증기를 붙잡아야 한다 무알코올 맥주 생산 공정에서 알코올을 제거하는 설비를 설계했다고 가정해 보겠습니다. 앞선 공정에서 맥주에 포함된 알코올을 분리했습니다. 가열과 증발, 또는 다른 분리 기술을 통해 알코올을 포함한 증기 흐름을 만들어 냈습니다. 하지만 여기서 공정설계가 끝나는 것은 아닙니다. 증기로 분리된 알코올은 여전히 기체 상태입니다. 이를 그대로 배출한다면 회수할 수 있는 원료를 잃게 될 뿐만 아니라, 공정 조건에 따라 제품 손실과 배출 관리 문제까지 발생할 수 있습니다. 그렇다면 다음 단계에서는 무엇을 해야 할까요? 바로 증기를 냉각해 액체로 바꾸는 것입니다. 이 역할을 수행하는 장비가 응축기(Condenser)입니다. 응축기는 기체가 가진 열을 냉각 매체로 전달해 기체..

1. 같은 열교환기인데 왜 크기가 다를까? 앞선 Part 34에서는 공정에서 사용하는 장비의 크기를 결정하는 방법을 살펴보았습니다. 탱크라면 필요한 저장용량이 얼마인지, 펌프라면 얼마의 유량을 보내야 하는지, 증류탑이라면 얼마의 처리량을 감당해야 하는지를 결정해야 했습니다. 그런데 열교환기는 조금 다릅니다. 열교환기의 이름에는 탱크처럼 몇 m³, 펌프처럼 몇 m³/h라는 하나의 숫자만으로 크기를 표현하기 어렵습니다. 열교환기에서 가장 중요한 질문은 이것입니다.얼마나 많은 열을, 얼마나 작은 온도차에서 전달해야 하는가? 예를 들어 같은 10,000 kg/h의 맥주를 냉각한다고 하더라도, 80℃ → 40℃로 냉각하는 경우20℃ → 10℃로 냉각하는 경우냉각수와 온도차가 충분히 큰 경우냉각수와 제품의 온도가 ..

앞선 Part 33에서는 공정 조건을 계산했습니다. 원료가 얼마만큼 들어오고, 각 장비를 지나면서 온도와 압력이 어떻게 변하며, 최종적으로 얼마만큼의 제품이 나오는지를 Process Simulation을 통해 확인했습니다. 그런데 여기서 새로운 질문이 하나 생깁니다.“그래서 이 공장을 실제로 만들려면 장비가 얼마나 커야 하는가?” 공정도면 위에 그려진 Tank 하나, Pump 하나, Heat Exchanger 하나가 실제 공장에서는 어느 정도 크기가 되어야 하는지를 결정해야 합니다. 예를 들어 하루 100 ton의 맥주를 처리해야 한다고 가정해 보겠습니다. 그렇다면 단순히 “100 ton/day이니까 100 ton짜리 탱크를 설치하면 되겠지.”라고 생각할 수 있습니다. 하지만 실제 Process Desi..

앞선 Part 28에서 우리는 드디어 공정을 그리기 시작했습니다. 맥주가 원료 탱크에서 들어오고, 전처리와 알코올 분리 공정을 거쳐 최종적으로 무알코올 제품으로 나가는 흐름을 정했습니다. 그리고 Part 31에서는 한 가지 질문을 던졌습니다."맥주 속에 있던 성분들은 공정을 지나면서 어디로 이동하는가?" Material Balance를 통해 각 Stream의 유량과 조성을 계산했습니다. Part 32에서는 질문이 조금 달라졌습니다."그 과정에서 필요한 열은 어디에서 들어오고, 어디로 빠져나가는가?" Energy Balance를 통해 Heater와 Cooler, 열교환기 등에 필요한 열량을 계산했습니다. 그런데 여기에서 한 가지 문제가 생깁니다. 계산을 해보니 숫자는 나왔습니다. 그렇다면 이 숫자들이 실제..