Ångdestillation - Steam distillation

Ångdestillationsapparat, visande anilin ångdestillation

Ångdestillation är en separationsprocess som består i att destillera vatten tillsammans med andra flyktiga och icke-flyktiga komponenter. Den ånga från det kokande vattnet bär ångan av de flyktiga ämnena till en kondensor ; båda kyls och återgår till flytande eller fast tillstånd, medan de icke-flyktiga resterna ligger kvar i kokbehållaren.

Om de flyktiga ämnena är vätskor som inte är blandbara med vatten, bildar de spontant en distinkt fas efter kondensering, så att de kan separeras genom dekantering eller med en separeringstratt . I så fall kan en Clevenger -apparat användas för att återföra det kondenserade vattnet till kokkolven medan destillationen pågår. Alternativt kan den kondenserade blandningen bearbetas med fraktionerad destillation eller någon annan separationsteknik.

Ångdestillation kan användas när kokpunkten för ämnet som ska extraheras är högre än för vatten och utgångsmaterialet inte kan värmas till den temperaturen på grund av sönderdelning eller andra oönskade reaktioner. Det kan också vara användbart när mängden av den önskade substansen är liten jämfört med mängden av de icke-flyktiga resterna. Det används ofta för att separera flyktiga eteriska oljor från växtmaterial. till exempel för att extrahera limonen (kokpunkt 176 ° C) från apelsinskal .

Ångdestillation var en gång en populär laboratoriemetod för rening av organiska föreningar, men den har i många sådana användningsområden ersatts med vakuumdestillation och superkritisk vätskeextraktion . Det är dock mycket enklare och ekonomiskt än dessa alternativ, och är fortfarande viktigt i vissa industrisektorer.

I den enklaste formen, vattendestillation eller hydrodistillation , blandas vattnet med utgångsmaterialet i kokbehållaren. Vid direkt ångdestillation suspenderas utgångsmaterialet ovanför vattnet i kokkolven, uppburen av ett metallnät eller perforerad sil. Vid torr ångdestillation tvingas ångan från en panna att flöda genom utgångsmaterialet i en separat behållare. Den senare varianten gör att ångan kan värmas upp över kokpunkten för vatten (vilket blir överhettad ånga ) för effektivare extraktion.

Princip

Varje ämne har något ångtryck även under kokpunkten, så i teorin kan det destilleras vid vilken temperatur som helst genom att samla upp och kondensera dess ångor. Emellertid, är vanlig destillation under kokpunkten inte praktiskt eftersom ett skikt av ång-fett luft skulle bildas över vätskan, och avdunstning skulle sluta så snart som den partiella trycket av ångan i det lagret nått ångtrycket. Ångan skulle sedan bara flöda till kondensorn genom diffusion, vilket är en extremt långsam process.

Enkel destillation görs i allmänhet genom att koka ut materialet, eftersom, när dess ångtryck överstiger atmosfärstrycket, kommer det fortfarande ångrika luftlagret att störas, och det kommer att finnas ett betydande och stabilt ångflöde från kokkolven till kondensor.

Vid ångdestillation tillhandahålls det positiva flödet av ånga från kokande vatten, snarare än genom kokning av ämnena av intresse. Ångan bär med sig ångorna från den senare.

Ämnet av intresse behöver inte vara blandbart vatten eller lösligt i det. Det räcker med att det har betydande ångtryck vid ångans temperatur.

Om vattnet bildar en azeotrop med intressanta ämnen kan blandningens kokpunkt vara lägre än kokpunkten för vatten. Till exempel kokar brombensen vid 156 ° C (vid normalt atmosfärstryck), men en blandning med vatten kokar vid 95 ° C. Bildandet av en azeotrop är dock inte nödvändigt för att ångdestillation ska fungera.

Ansökningar

En kokande vattendestiller. Koktank ovanpå och hålltank på botten.

Ångdestillation används ofta vid isolering av eteriska oljor , till exempel i parfymer . I denna metod passerar ånga genom växtmaterialet som innehåller de önskade oljorna. Eukalyptusolja , kamferolja och apelsinolja erhålls med denna metod i industriell skala.

Ångdestillation används också ibland i kemiska laboratorier som en av många metoder för separering av ämnen.

Ångdestillation är också ett viktigt sätt att separera fettsyror från blandningar och för behandling av råprodukter såsom talloljor för att extrahera och separera fettsyror och andra kommersiellt värdefulla organiska föreningar.

Utrustning

Hydrodistillation med ångdestillationsapparat, apparat av Clevenger-typ. (A) Effektregulator; (B) Värmemantel med rundkolv innehållande vatten och aromatiska blad; (C) apparat av Clevenger-typ som återför hydrosolen till stillbilden och bibehåller eterisk oljefas, men bara för eteriska oljor som är mindre täta än vatten och därför flyter; (D) kondensorn.

På en laboratorieskala utförs ångdestillationer med hjälp av ånga som genereras utanför systemet och ledas genom maserad biomassa eller ånga som genereras in situ med hjälp av en apparat av Clevenger-typ .

Se även

Referenser