Samovar est un contrôleur open source basé sur l’ESP32 pour automatiser un alambic domestique à gnôle, une brasserie et une installation de fabrication de fromage. Le projet est né en 2020 comme une tentative de créer une automatisation pratique et sûre pour la rectification, et en cinq ans il est devenu une plateforme capable de piloter la distillation, le brassage et même la fabrication de fromage selon un programme défini.
Ce que sait faire le contrôleur
Samovar mesure les températures en cinq points (vapeur, élément de colonne, bouilleur, eau de sortie, TCA) ainsi que la pression dans la colonne. Il commande le chauffage via un régulateur de puissance externe, des relais, des vannes, une pompe à eau et un moteur pas à pas avec une pompe péristaltique pour un soutirage précis. Un servomoteur permet de répartir les fractions dans différents récipients — c’est l’une des idées clés du projet.
Vous pouvez le piloter depuis un écran local avec un encodeur, depuis l’interface web intégrée via Wi-Fi, depuis les applications mobiles pour Android et iOS, ou depuis une page du site samovar-tool.ru. Le journal du processus et les messages d’alarme sont enregistrés sur un serveur cloud et sont disponibles sur le site et dans les applications. Si des paramètres sortent des limites autorisées, le processus s’arrête, et l’alarme est envoyée à l’écran, à l’interface web et aux notifications mobiles.
Le firmware est écrit en C++ pour Arduino/PlatformIO, sous licence GPL-3.0, et le dépôt est ouvert sur GitHub (LKosoj/Samovar). La version actuelle est la 7.00.
Modes de fonctionnement
Depuis la première publication de l’article en 2021, le projet s’est beaucoup étoffé. Aujourd’hui, Samovar prend en charge sept modes :
- Rectification — soutirage des têtes, du cœur et des queues selon un programme. Le détecteur intégré de percée d’impuretés surveille la tendance de la température de la vapeur avec correction de pression, choisit lui-même son seuil d’après le bruit de la colonne, réduit le débit de soutirage quand la température monte, et en cas de hausse critique met le soutirage en pause puis le reprend de lui-même dès que tout revient à la normale.
- Distillation — selon la température du bouilleur ou selon la variation de la teneur en alcool dans le bouilleur ou dans la vapeur, avec une prévision du temps restant jusqu’à la fin de la ligne et de tout le processus.
- Colonne à moût — régulation de l’eau de refroidissement selon la consigne de température de la vapeur, automatique ou manuelle.
- Colonne à moût continue — montée en température, réglage, optimisation et fonctionnement ; l’alimentation en moût fermenté est régulée automatiquement, et les paramètres trouvés peuvent être acceptés comme optimaux.
- Brassage — empâtage du malt, paliers de température, ébullition, refroidissement, fermentation, séquences de brassage, commande de l’agitateur et de la pompe à eau, pause manuelle.
- Sous-vide — maintien de la température de l’eau selon un programme.
- Fabrication de fromage — chauffage, maintiens, refroidissement, contrôle de l’acidité par une sonde de pH, agitateur, vanne de vidange de la saumure.
- Lua — un mode dans lequel tout le processus est piloté par un script utilisateur.
Pour en savoir plus sur les modes, consultez le README du projet et la documentation sur le site.
Ce qui fonde l’automatisation de la rectification
L’idée de Samovar est née de la pratique. Voici une analyse du déroulement d’un processus typique avec une colonne de rectification. La terminologie et les valeurs de débit de soutirage proviennent de sources ouvertes sur la distillation domestique (DistillAcademy, AlcoProf, Alcofan, forums spécialisés) et du code source du firmware.
Ce qui entre dans la colonne et comment le séparer
La rectification est la séparation d’un mélange multicomposant par un échange de matière à contre-courant répété entre la vapeur et le liquide. Contrairement à la distillation simple, une colonne de rectification renvoie une partie du condensat dans la colonne (reflux), ce qui donne des dizaines d’étages théoriques de purification. On obtient en sortie un alcool neutre jusqu’à 96–98 % vol., dont la plupart des impuretés ont été retirées. L’alcool éthylique bout à 78,37 °C, et la colonne de rectification « travaille » autour de cette température ; tout ce qui bout plus bas va dans les têtes, tout ce qui bout plus haut dans les queues.
La matière première de la rectification est le brouillis, généralement jusqu’à 40 % vol., obtenu après la première passe de distillation du moût fermenté. La hauteur d’une colonne domestique est d’au moins un mètre ; le diamètre de l’élément de colonne fixe le débit maximal, et la hauteur fixe le degré de purification.
Le brouillis que nous versons dans le bouilleur est un mélange d’alcool éthylique, d’eau et d’impuretés. Les impuretés se répartissent en trois groupes selon leur point d’ébullition :
- Têtes — à bas point d’ébullition : acétone, alcool méthylique, aldéhydes, une partie des esters. Elles bouillent avant l’alcool éthylique.
- Cœur — alcool éthylique avec de l’eau, la principale fraction buvable.
- Queues — impuretés lourdes, avant tout les huiles de fusel (un mélange d’alcools monohydriques supérieurs C3–C10, d’esters et d’autres composés, environ 40 composants au total).
Entre les fractions principales, la pratique domestique distingue généralement les têtes tardives (une fraction intermédiaire entre les têtes et le cœur) et les queues précoces (entre le cœur et les queues). Une frontière nette entre elles ne peut pas être mesurée à la maison — seul un chromatogramme la montrerait — le soutirage se conduit donc d’après des signes indirects : température, débit et odeur. La couche parfois appelée « eau aromatique » lors de la distillation de moût de fruits est un distillat contenant les composants aromatiques légers de la matière première ; dans la littérature scientifique, le même produit s’appelle un hydrolat.
Le processus pas à pas
1. Chauffe et fonctionnement à reflux. Le chauffage est mis en marche et la colonne atteint son régime de travail. D’abord, la colonne est chauffée « sur elle-même » — chauffage allumé et soutirage totalement fermé. La vapeur monte, se condense dans le déflegmateur et redescend sous forme de reflux, et la colonne atteint un régime stable. Dans le code de Samovar, ce sont les états « chauffe terminée / stabilisation » : la température de la vapeur s’est stabilisée, le bruit de fond de la tendance a été collecté, et le détecteur d’impuretés est prêt à réagir. Un repère approximatif est de 10–15 minutes de température de vapeur stable avant de commencer le soutirage du cœur.
Le régime de travail se choisit pour la colonne concernée. Pour un garnissage SPN, la vitesse de vapeur recommandée est de 0,2–0,3 m/s. Pour un élément de colonne de 2 pouces (5,08 cm), cela correspond à une puissance nette d’environ 900 W, et en tenant compte des pertes de chaleur, d’environ 1100 W pendant le soutirage des têtes. Dans ces régimes, la colonne sépare efficacement le mélange et ne s’engorge pas.
2. Soutirage des têtes. Les têtes sont soutirées en régime de film : la vapeur se condense sur les parois du déflegmateur et retourne presque entièrement dans la colonne, et un minimum part au soutirage. Le débit approximatif est d’environ 50 ml par heure pour chaque kilowatt de puissance fournie, généralement pas plus de 350 ml/h au total, soit 1/10 du débit de soutirage du cœur. En pratique, cela représente 1 à 4 gouttes par seconde. La part des têtes dans le brouillis s’estime ainsi : pour un moût de sucre, 3–5 % d’alcool absolu (AA), pour les céréales 5–8 %, pour les fruits jusqu’à 10 % ; en pratique, on rencontre aussi des valeurs plus prudentes de 8–15 % d’AA. Le contrôle se fait d’après le volume calculé et l’odeur. On ne peut pas se fier uniquement à la température pour soutirer les têtes : les chiffres de 63–77 °C se rapportent à la distillation ordinaire et dépendent de l’emplacement du thermomètre ; pour la rectification, la stabilité du régime et le débit de soutirage comptent plus que la lecture d’un seul thermomètre.
3. Têtes tardives. Juste après les têtes vient une fraction intermédiaire. Le thermomètre indique déjà le « plateau » de l’alcool, mais un chromatogramme révélerait encore des traces d’impuretés légères. Les têtes tardives sont soutirées lentement — sinon elles « bavent » sur la coupe et gâtent le cœur. Certains distillateurs les soutirent par portions (par exemple 17–20 ml toutes les 10 minutes), d’autres les combinent avec le cœur et ne séparent que d’après l’odeur. Avec des matières premières de fruits et de céréales, les têtes tardives contiennent souvent de précieux composants aromatiques.
4. Cœur. La principale fraction buvable, environ les 2/3 du volume d’alcool absolu du brouillis. Le soutirage se conduit en régime de pré-engorgement (émulsion) — la colonne travaille à la limite de sa capacité mais ne s’engorge pas encore. Les synonymes sont « au jet » et « fonctionnement sur elle-même ». Le débit du cœur va de 300 à 3000 ml/h selon le diamètre de l’élément de colonne et la puissance fournie ; la règle pratique est d’environ 1 l de soutirage par kW de puissance. Sur un élément de colonne de 2 pouces (diamètre 5,08 cm), un débit réaliste est d’environ 600–1200 ml/h : plus, et le cœur n’a pas le temps d’être « travaillé » ; moins, et le débit global baisse.
5. Queues précoces. Elles apparaissent quand les impuretés lourdes commencent à se mêler au cœur. À la maison, on ne peut pas séparer le cœur et les queues précoces d’après la température — il n’y a pas de frontière nette. On se guide sur la température dans la zone de vapeur et aux 2/3 de l’élément de colonne : tant que la vapeur est stable et que la hausse ne se produit que dans la zone basse de la colonne, c’est encore du cœur. Il n’existe pas de nombre de degrés « correct » unique dans l’élément de colonne — la température varie sur la hauteur de la colonne et dépend de la composition, de la pression, de la puissance et du reflux ; il n’y a pas de critère de température universel pour la transition « cœur → queues précoces ». Le débit de soutirage est réduit de 30–40 % par rapport au cœur et la puissance est diminuée, pour éviter l’engorgement — un état dans lequel la vapeur montante commence à gêner l’écoulement normal du reflux vers le bas à travers le garnissage.
6. Queues. Dès que la température de la vapeur commence à monter, on arrête le soutirage des queues précoces et on passe aux queues. Les queues sont amères et sentent fortement les huiles de fusel — elles ne servent pas à des fins alimentaires. Avec un moût de sucre, les queues passent par une nouvelle rectification ; avec des fruits et des céréales, elles sont la matière première de distillats aromatiques ou de besoins techniques.
7. Fin du processus. Quand les dernières portions d’alcool quittent le bouilleur, la température dans le bouilleur et dans l’élément de colonne monte et le débit de soutirage baisse. Le processus est terminé quand la température de bouilleur fixée est atteinte (généralement jusqu’à 98–99 °C) ou à un débit de soutirage minimal. Dans cette phase, Samovar suit la dynamique et coupe lui-même le chauffage si la distillation atteint le régime « à sec ».
Pourquoi automatiser tout cela
Le processus dure des heures. Pendant ce temps, des vapeurs inflammables d’alcool et d’impuretés traversent la colonne — il faut surveiller l’appareil, sinon on peut manquer le moment où les queues commencent à se glisser dans le cœur, ou laisser l’engorgement se produire. L’hypothèse principale sur laquelle Samovar est construit : l’automatisation ne rendra pas le produit meilleur que ne le permet l’équipement — mais elle supprimera la routine, maintiendra des conditions de soutirage exactes et arrêtera le processus si quelque chose tourne mal (l’eau disparaît, la tension saute, l’engorgement commence).
Le soutirage séparé dans des récipients est un casse-tête à part. Si la colonne peut physiquement séparer les fractions, mais qu’il faut changer les bocaux à la main toutes les 20–40 minutes pendant plusieurs heures d’affilée, la séparation est en fait perdue. Samovar résout cela avec un servomoteur à plusieurs récipients et un programme dans lequel chaque ligne a son propre volume, son débit et sa condition de passage à la suivante.
Ce qu’il est encore important de savoir
Sécurité. Le contrôleur surveille les températures, la pression, la présence d’eau, ainsi que les erreurs du régulateur et des sondes ; en cas d’urgence, le processus s’arrête, et un message est envoyé à l’écran, à l’interface web, aux applications mobiles et au site. Après un redémarrage d’urgence, le firmware restaure le programme et, si le processus est relancé dans les 30 minutes, poursuit la même session de journal.
Extensibilité. L’interpréteur Lua intégré permet de décrire votre propre logique par-dessus les modes de base : accès aux sondes, au chauffage, aux pompes, à l’agitateur et aux relais. Cela transforme Samovar d’un contrôleur de soutirage en une plateforme d’expérimentation.
Configurateur. Pour Windows, macOS et Linux, il existe un configurateur qui compile le firmware, flashe l’ESP32 par USB ou Wi-Fi (OTA), modifie les fichiers sur l’appareil et produit un rapport de configuration. Les réglages locaux, y compris les identifiants Wi-Fi, sont stockés dans user_config_override.h et ne quittent jamais votre machine.
Documentation et communauté. La documentation complète se trouve sur le site du projet. Pour toute question, vous pouvez vous adresser à la section d’assistance du site ou aux forums spécialisés sur la distillation domestique.
Ce qui a changé depuis 2021
La première version de cet article a été écrite en mars 2021 — à cette époque, le contrôleur prenait en charge la rectification, la distillation et le brassage, et c’était déjà un pas notable pour l’automatisation domestique. Depuis, le projet a connu sept versions majeures, ajoutant les modes colonne à moût et colonne à moût continue, le sous-vide, la fabrication de fromage, un interpréteur Lua complet, un journal dans le cloud et des applications mobiles, l’intégration MQTT, un configurateur pour trois systèmes d’exploitation et une seconde pompe I2C de soutirage des têtes. Sur le plan architectural, la base est restée la même : ESP32, cinq sondes DS18B20, un capteur de pression, un régulateur de puissance, des relais, des vannes, des pompes, un servomoteur et un moteur pas à pas avec une pompe péristaltique pour un soutirage précis. Mais la logique s’est étoffée, et aujourd’hui ce n’est plus un contrôleur « uniquement pour la rectification » mais une petite plateforme pour la production domestique.