روش های تقطیر و کاربرد تقطیر
مطالب مهم :
درباره تقطیر :
تقطیر خانگی
از زمان شروع خود راه طولانی را پیموده است و اعتقاد بر این است که تقطیر از ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد توسط جابر بن حیان آغاز شده است.
بدیهی است که این یک شکل بسیار خام از صنایع دستی است که امروزه می شناسیم، و تقریباً مشابه روش هایی است که هزاران سال پیش به معنای واقعی کلمه استفاده می شد.
دستگاه تقطیر امروزی
تجهیزات و دستور العمل های بسیار پیچیده تری دارد و مجموعه ای از مواد اولیه با کیفیت عالی در دسترس است.
به این دلیل است که هیچ ترتیب مشخصی برای ایجاد برخی از انواع تجهیزات وجود ندارد و به احتمال زیاد سبک های مختلفی از تجهیزات به طور همزمان در نقاط مختلف جهان توسعه یافته اند.
علاوه بر این، برخی از سبک‌های درباره تقطیر که زمانی تصور می‌شد مقصد کتاب‌های تاریخ باشد، اخیراً به شدت بازگشته‌اند، به احتمال زیاد به دلیل علاقه مجدد به تقطیر سرگرمی که امروزه در حال تحقق است.
درباره تقطیر :
یکی از چیزهایی که مسلم است این است که علاقه جدید به احتمال زیاد به زودی از بین نمی رود. علاقه به تقطیر سرگرمی به معنای واقعی کلمه در حال رونق است،
چه در میان آبجوسازان خانگی و چه در میان شراب سازانی که آن را مرحله منطقی بعدی در سرگرمی های خود می دانند و هم در میان کسانی که تجربه کمی دارند اما علاقه زیادی به سرگرمی تقطیر دارند.
درست مانند تخمیر، روش‌های مختلفی برای درباره تقطیر وجود دارد و نتایج بسیار متفاوتی را به همراه خواهند داشت. این به این دلیل است که روش های مختلف تقطیر درجه متفاوتی از جداسازی بخارات مختلف را ارائه می دهند.
پس چرا روش تقطیر را دنبال نمی‌کنید
که بهترین جداسازی را ارائه می‌دهد تا بتوانید خالص‌ترین الکل را جمع‌آوری کنید؟ زیرا اگر فقط خالص ترین الکل را جمع آوری کنید، در نهایت ودکا خواهید داشت.
با تقطیر روش های مختلف، می توانید کنترل کنید که چه اجزایی از مایع تخمیر شده را جمع آوری می کنید. این به شما امکان می دهد ترکیبات طعم و عطر را جمع آوری کنید و تقریباً هر نوع الکل یا مشروب را درست کنید، از براندی گرفته تا ویسکی، رام، ودکا و… .
روش های درباره تقطیر :
با تمام انواع مختلف عرقیات تقطیر شده،روش های زیادی برای تقطیر وجود دارد، مانند تقطیر در زمان قدیم و تقطیر رفلاکس , تقطیر آلمبیک ,تقطیر جزءبه جزء , تقطیر با بخار آب و تقطیر در خلاء که در جزوه قبلی در مورد آنها بحث کردم،اما همانطور که در ادامه می خوانید، متوجه می شوید که به چه صورت از آنها استفاده میشود.
تقطیر سنتی چیست و چه کاربردی دارد ؟!
این روش تقطیر سنتی تر است
در حالی که می توان از آن برای تولید الکل های خنثی استفاده کرد، به طور کلی برای تهیه الکل هایی مانند ویسکی، براندی و سایر الکل های طعم دار استفاده می شود.
این به این دلیل است که در تقطیر سنتی جداسازی کمتری نسبت به سایر اشکال تقطیر صورت می گیرد.
در حالی که این یک روش تقطیر سنتی قدیمی تر و بسیار کمتر پیشرفته است، اما همچنان بهترین گزینه برای تولید الکل های طعم دار در نظر گرفته می شود. در طول فرآیند تقطیر، مایع داخل کتری را به جوش می آورید.
تقطیر سنتی
از آنجایی که الکل نقطه جوش کمتری نسبت به آب دارد، سریعتر از آب موجود در محلول تبخیر می شود و در نتیجه بخار حاوی درصد بیشتری الکل و درصد کمتری از آب است.
ترکیبات طعم و عطر مختلف دارای نقاط جوش متفاوتی بین ترکیبات الکل و آب هستند و بنابراین سریعتر از آب می جوشند.
دستگاه تقطیرسنتی :
ستون بلندی ندارد که در آن بتوانید بخار را بیشتر تصفیه کنید و در عوض تقریباً تمام بخار تولید شده را می گیرد و دوباره به مایع تبدیل می کند و سپس به یک ظرف جمع آوری می رود. اگرچه این روش تقطیر بسیار خام و نادرست به نظر می رسد،
اما با دانستن دمای بخار در هر زمان و جمع آوری تنها در یک محدوده خاص، می توانید الکل، طعم و ترکیبات معطری را که می خواهید و در عین حال ترک می کنید، جذب کنید.
در پشت بسیاری از آب و سایر محصولات جانبی تشکیل شده در طی تخمیر, اینجاست که پیشرفت ها در دستگاه تقطیر ساده واقعاً به تقطیر کننده سرگرمی کمک کرده است،
زیرا بسیاری از دستگاه های تقطیر جدید دارای دماسنج هستند که به شما امکان می دهد دمای بخار را در طول کل فرآیند مشاهده کنید و آنچه را که بر اساس تغییرات دما جمع آوری می کنید کنترل کنید.
تقطیر رفلاکس چیست ؟
رفلاکس
اساساً یک اصطلاح فانتزی برای تغلیظ مجدد بخارهایی استکه در ستون تقطیر بالا می آیند و سپس به سیستم باز می گردند.
این فرآیند در یک ستون بلند انجام می شود که در آن اجزای نقاط جوش متفاوت به طور طبیعی از هم جدا می شوند.
مانند تقطیر سنتی، مایعات با نقطه جوش پایین تر نسبت به مایعاتی که نقطه جوش بالاتری دارند، سریعتر می جوشند.
با این حال، در یک ستون می‌توانیم هر یک از آن مؤلفه‌ها یا کسری‌ها را جدا کرده و تنها اجزای جداگانه را جمع‌آوری کنیم. همانطور که بخار وارد ستون می شود و شروع به بالا رفتن می کند، گرما را از دست می دهد.
هنگامی که یک جزء جداگانه به زیر نقطه جوش خود می رسد، متراکم می شود و مایع شروع به عقب نشینی ستون می کند. به این حالت رفلاکس می گویند. این کار با بالا رفتن بخار در ستون ادامه می‌یابد،
تا زمانی که در قسمت بالایی از مخلوطی که در کتری می‌جوشد، به یک تکه کاملاً خالص‌شده برسید.
هدف شما این است که این بخار خالص را جمع آوری کرده و آن را متراکم کنید و تا جایی که می توانید آب و فرآورده های جانبی آن را به جا بگذارید.
ستون‌هایی با خنک‌کننده اضافی تعبیه شده‌اند که به انجام رفلاکس کمک می‌کند. این ها به عنوان ستون های رفلاکس اجباری شناخته می شوند، اگرچه اکثر مردم به سادگی آنها را ستون های رفلاکس می نامند.
برخی افراد نیز از این ستون ها به عنوان ستون های تقسیم شونده یاد می کنند، اما همه نام ها به یک نوع کلی از ستون ها اشاره دارد. در حالی که هنوز در مقیاس بسیار بزرگ استفاده می شود.
تقطیر رفلاکس روشی است :
که معمولاً در آزمایشگاه‌های شیمیایی و محیط‌های صنعتی برای دستیابی به جداسازی و تصفیه مؤثرتر مایعات استفاده میشود.
این شامل استفاده از یک راه اندازی رفلاکس است که از یک ستون عمودی به نام ستون رفلکس یا ستون شکافی، همراه با یک کندانسور و یک فلاسک جمع آوری تشکیل شده است.
فرآیند تقطیر رفلاکس شامل مراحل زیر است :
۱. دستگاه رفلاکس را راه اندازی کنید :
این دستگاه شامل یک فلاسک تقطیر حاوی مخلوط مایع برای تقطیر، یک ستون تکه تکه متصل به بالای فلاسک، یک کندانسور متصل به بالای ستون و یک فلاسک جمع آوری برای جمع آوری مواد است. محصول مورد نظر
۲. مخلوط مایع را گرم کنید :
مخلوط در ظرف تقطیر حرارت داده می شود و باعث تبخیر آن می شود. دما معمولاً برای حفظ جوش ملایم کنترل می شود.
۳. چگالش و رفلاکس :
هنگامی که بخار از طریق ستون شکنش بالا می رود، با سطح خنک تر کندانسور مواجه می شود. کندانسور با خنک کردن بخار، بخار را دوباره به حالت مایع تبدیل می کند.
با این حال، به جای جمع آوری محصول مایع در فلاسک جمع آوری، آن را به فلاسک تقطیر برمی گردانند. این بازگشت مایع تغلیظ شده به عنوان رفلاکس شناخته می شود.
رفلاکس به حفظ حالت ثابت و بهبود کارایی جداسازی کمک می کند.
۴. چرخه های چندگانه تبخیر – تراکم :
مایع رفلکس شده در فلاسک تقطیر دوباره گرم می شود و تحت تبخیر بیشتر قرار می گیرد. بخار دوباره از ستون شکنش بالا می‌آید و با کندانسور خنک‌تر مواجه میشود و تحت چگالش قرار می‌گیرد. این چرخه مکرر تبخیر و تراکم باعث افزایش جداسازی اجزا در مخلوط مایع می شود.
۵. جداسازی و جمع‌آوری :
از آنجایی که مخلوط مایع تحت سیکل‌های چندگانه تبخیر-تراکم قرار می‌گیرد، اجزای با نقطه جوش پایین‌تر تمایل دارند در فاز بخار متمرکز شده و در ستون بالاتر بروند، در حالی که اجزای با نقطه جوش بالاتر تمایل دارند در مایع باقی بمانند.
فاز کرده و در بالن تقطیر جمع آوری کنید. مولفه(های) مورد نظر را می توان در فلاسک جمع آوری بر اساس موقعیت آنها در ستون شکنش جمع آوری کرد.
تقطیر رفلاکس مخصوصاً زمانی مفید است که با مخلوط‌های پیچیده یا مخلوط‌هایی با اجزای دارای نقطه جوش مشابه سروکار داریم.
این جداسازی دقیق تری را با اجازه دادن به چرخه های تبخیر و تراکم مکرر فراهم می کند که منجر به جداسازی بهتر اجزای مختلف می شود.
تنظیم رفلاکس به حفظ یک ترکیب ثابت در فلاسک تقطیر کمک می کند و کارایی جداسازی را افزایش می دهد.
به طور کلی، تقطیر رفلاکس یک تکنیک قدرتمند است که جداسازی و تصفیه مایعات را بر اساس نقطه جوش آنها امکان پذیر می کند و آن را به یک ابزار ضروری در فرآیندهای مختلف شیمیایی و صنعتی تبدیل می کند.
تقطیر جزء به جزء چیست و کاربرد آن :
تقطیر جزء به جزء
که طی آن اجزا موجود در یک مخلوط شیمیایی با توجه به نقاط جوش متفاوت به قسمتهای مختلف (جزء به جزء) تقسیم می شوند. از تقطیر جزء به جزء برای تصفیه مواد شیمیایی و جداسازی مخلوط ها برای بدست آوردن اجزای آنها استفاده می شود.
از این روش برای تصفیه آب و همچنین جداسازی استون و آب و بسیاری از موارد دیگر استفاده می شود و در صنایع مختلف مانند پالایشگاه های نفت و کارخانه های شیمیایی عمدتاً برای تصفیه و جداسازی بسیاری از ترکیبات آلی استفاده می شود.
این روش برای جداسازی اجزاء هوا (مایع شده) نیز استفاده می شود. اجزایی مانند نیتروژن مایع ، اکسیژن و همچنین آرگون غلیظ به عنوان محصول به دست می آید.
این روش در آزمایشگاه ها و در صنایع بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و دارای اهمیت تجاری زیادی است. صنایع شیمیایی و پالایشگاه های نفت برای تولید فرآورده های خود به تقطیر جز به جز متکی هستند.
تقطیر جز به جز یک روش جداسازی است که برای جداسازی مخلوطی از مایعات بر اساس نقاط جوش متفاوت آنها استفاده می شود. این روش تقطیر دقیق تر و کارآمدتر از تقطیر ساده است. تقطیر جزئی معمولاً در فرآیندهای صنعتی مانند پالایش نفت و همچنین در محیط‌های آزمایشگاهی استفاده میشود.
فرآیند تقطیر جز به جز:
راه اندازی دستگاه تقطیر: این دستگاه از یک ستون تقسیم کننده، یک کندانسور و یک فلاسک جمع آوری تشکیل شده است. ستون شکنش یک لوله عمودی طولانی است که با موادی بسته بندی شده است که سطح بزرگی را برای فعل و انفعالات بخار و مایع فراهم می کند
مانند دانه های شیشه ای یا صفحات فلزی. کندانسور به بالای ستون شکنش متصل می شود و بخار را دوباره به شکل مایع خنک می کند.
مخلوط را گرم کنید :
مخلوط مایعات را در یک فلاسک تقطیر قرار داده و حرارت داده می شود. همانطور که مخلوط گرم می شود، ابتدا اجزای با نقطه جوش پایین تر تبخیر می شوند.
بخار از طریق ستون شکنش بالا می رود :
اجزای بخار شده از ستون شکاف بالا می روند. در هنگام صعود با مواد بسته بندی در ستون تماس پیدا می کنند. مواد بسته بندی سطح تماس بین بخار بالارونده و مایع نزولی را افزایش می دهد و جداسازی کارآمدتری را افزایش می دهد.
چگالش و جمع آوری :
با رسیدن بخار به بالای ستون، وارد کندانسور می شود و در آنجا خنک می شود. خنک شدن باعث می شود که بخار دوباره به شکل مایع متراکم شود. مایع تغلیظ شده، غنی شده در جزء نقطه جوش پایین تر، در فلاسک گیرنده جمع آوری می شود.
فرآیند تقطیر را تکرار کنید:
فرآیند تقطیر با باقی مانده مایع در فلاسک تقطیر ادامه می یابد. دما به تدریج افزایش می یابد و این روند تکرار می شود. هر چرخه گرمایش، تبخیر، صعود از طریق ستون، تراکم و جمع‌آوری به جداسازی بیشتر اجزای مختلف در مخلوط کمک می‌کند.
ستون تکه تکه با فراهم کردن مراحل متعدد تماس بخار و مایع، نقش مهمی در فرآیند جداسازی ایفا می کند. این امکان جداسازی موثرتر اجزا را بر اساس نقطه جوش آنها فراهم می کند.
اجزای با نقطه جوش پایین تر تمایل به متراکم شدن و جمع آوری بالاتر در ستون دارند، در حالی که آنهایی که نقطه جوش بالاتری دارند متراکم شده و پایین تر جمع می شوند.
تقطیر کسری مخصوصاً در برخورد با مخلوط هایی که دارای اجزایی با نقاط جوش نسبتا نزدیک به هم هستند مفید است
جداسازی این اجزا را با دقت بیشتری امکان پذیر می کند و در مقایسه با تقطیر ساده، بخش های خالص تری به دست می دهد. با کنترل دما و راندمان ستون شکنش، می توان به راندمان جداسازی بالاتری دست یافت و کسرهای مورد نظر با ترکیبات خاص را به دست آورد.
تقطیر با بخار آب چیست و چه کاربردی دارد ؟!
نوع خاصی از تقطیر برای مواد حساس به دما همانند خصلت آروماتیکی طبیعی است. بسیاری از ترکیبات آلی تمایل به تجزیه در دماهای بالا دارند؛ بنابراین جداسازی به وسیله تقطیر معمولی گزینه خوبی نمی‌باشد.
به همین جهت در دستگاه تقطیر از آب یا بخار آب استفاده می‌کنند. به وسیله اضافه کردن آب به بخار، نقطه جوش ترکیبات کاهش می‌یابد و امکان تبخیر در دمای کمتر فراهم میشود که این دما کمتر از دمایی است که در آن خراب شدن ماده قابل توجه میشود.
تقطیر با بخار روشی است
که برای جداسازی ترکیبات فرار، به ویژه اسانس ها یا ترکیبات معطر، از مواد غیر فرار با استفاده از بخار استفاده می شود. معمولاً در استخراج اسانس از گیاهان و گیاهان استفاده می شود.
فرآیند تقطیر با بخار شامل مراحل زیر است :
۱. راه اندازی دستگاه تقطیر :
دستگاه از یک فلاسک تقطیر یا دیگ بخار، یک ستون عمودی به نام کندانسور، یک فلاسک گیرنده و لوله های اتصال تشکیل شده است. فلاسک تقطیر حاوی آب است و مواد گیاهی یا ماده معطر را در ظرف جداگانه ای به نام «استیل» یا «اسانسیر» قرار می دهند.
۲. آب را گرم کنید :
آب موجود در فلاسک تقطیر معمولاً توسط یک منبع حرارتی مانند مشعل Bunsen یا بخاری برقی گرم می شود. با رسیدن آب به نقطه جوش، بخار تولید می شود.
۳. بخار از مواد گیاهی عبور می کند :
بخار از فلاسک تقطیر بالا می رود و از روی ماده گیاهی یا ماده معطر عبور می کند. گرما باعث می شود که ترکیبات فرار موجود در مواد گیاهی تبخیر شده و در بخار جابجا شوند.
۴. مخلوط بخار و بخار از کندانسور عبور می کند :
سپس مخلوط بخار و بخار وارد کندانسور می شود که معمولاً یک لوله سیم پیچی یا یک سری لوله است.
کندانسور با گردش آب سرد یا خنک کننده دیگری در اطراف آن خنک می شود. خنک شدن باعث می شود که مخلوط بخار و بخار دوباره به شکل مایع متراکم شود.
۵. جداسازی و جمع آوری :
مایع تغلیظ شده، متشکل از آب و ترکیبات فرار، از کندانسور جریان می یابد و در فلاسک گیرنده جمع می شود. با این حال، از آنجایی که روغن و آب با هم مخلوط نمی شوند،
ترکیبات فرار، مانند اسانس ها، در بالای مایع جمع آوری شده شناور می شوند. این اسانس ها را می توان با تخلیه یا با استفاده از قیف جداکننده از آب جدا کرد.
۶. پردازش و ذخیره سازی بیشتر :
اسانس های جمع آوری شده یا ترکیبات معطر می توانند برای حذف ناخالصی ها یا اجزای ناخواسته تحت پردازش یا فیلتراسیون بیشتری قرار گیرند. سپس آنها را به طور معمول در ظروف شیشه ای تیره و بدون هوا نگهداری می کنند تا کیفیت و قدرت خود را حفظ کنند.
تقطیر با بخار روشی موثر برای استخراج اسانس است زیرا امکان جداسازی ترکیبات فرار از مواد گیاهی را در دماهای پایین‌تر فراهم می‌کند و خطر آسیب یا تخریب ترکیبات معطر را کاهش می‌دهد. استفاده از بخار به جلوگیری از گرمای بیش از حد کمک می کند و فرآیند استخراج ملایم تری را تضمین می کند.
شایان ذکر است که تقطیر با بخار آب ممکن است برای همه انواع مواد یا محصولات مورد نظر مناسب نباشد.
برخی از ترکیبات ممکن است به دماهای بالا حساس باشند یا با استفاده از این روش به طور موثر استخراج نشوند. در چنین مواردی ، تکنیک‌های استخراج جایگزین مانند پرس سرد، استخراج با حلال یا استخراج CO2 ممکن است مناسب‌تر باشند.
تقطیر خلاء چیست و کاربرد آن چیست ؟!
Vacuum distillation
یکی از روش‌های آزمایشگاهی و صنعتی برای تقطیر محلول‌های مایع است.
در این روش با قرار دادن محلول تحت خلأ ، دمای تبخیر مواد پایین‌تر می‌آید.
در نتیجه می‌توان مواد را با صرف انرژی گرمایی کمتر از یکدیگر جدا ساخت. تقطیر خلأ برای جداسازی محلول‌هایی که اجزا آن دمای جوش بالایی در فشار اتمسفری دارند، روش مناسبی است.
تقطیر در خلاء تکنیکی است
که برای جداسازی و خالص سازی مواد با نقطه جوش بالا یا ترکیبات حساس به دماهای بالا استفاده می شود. این نوعی تقطیر است که تحت فشار کاهش یافته یا شرایط خلاء عمل می کند.
فرآیند تقطیر در خلاء شامل مراحل زیر است:
۱. راه اندازی دستگاه تقطیر خلاء :
این دستگاه معمولاً شامل یک فلاسک تقطیر، یک ستون تقسیم کننده، یک کندانسور، یک منبع خلاء و یک فلاسک جمع آوری است. فلاسک تقطیر حاوی مخلوطی است که باید تقطیر شود.
۲. اعمال خلاء :
منبع خلاء را معمولاً از طریق یک آداپتور خلاء به دستگاه وصل کنید. منبع خلاء یک محیط فشار کاهش یافته در سیستم ایجاد می کند.
این امر نقطه جوش ترکیبات تقطیر شده را کاهش می دهد و امکان جداسازی در دماهای پایین تر را فراهم می کند.
۳. مخلوط را گرم کنید :
حرارت ملایم را روی فلاسک تقطیر اعمال کنید، معمولاً از یک گوشته گرم کننده یا حمام روغن استفاده کنید. گرما باعث تبخیر اجزای فرار در مخلوط می شود.
۴. جداسازی در ستون شکنش :
هنگامی که بخارات از ستون شکنش بالا می‌آیند، با سطوحی با دمای پایین‌تر مواجه میشوند، مانند بخش خنک‌تر در نزدیکی بالای ستون یا مواد بسته‌بندی.
دمای پایین تر باعث می شود که بخارها در یک چرخه پیوسته متراکم شوند و دوباره تبخیر شوند. این فرآیند جداسازی و خالص سازی اجزای مختلف را بر اساس نقطه جوش آنها امکان پذیر می کند.
۵. چگالش و جمع‌آوری :
بخارات وارد کندانسور میشوند و در آنجا خنک میشوند و دوباره به شکل مایع متراکم میشوند.
مایع تغلیظ شده در فلاسک جمع آوری می شود. بسته به هدف تقطیر، فراکسیون های مختلف را می توان به طور جداگانه بر اساس نقطه جوش و خلوص مورد نظر جمع آوری کرد.
تقطیر خلاء مخصوصاً برای جداسازی ترکیبات حساس به دما یا آنهایی با نقطه جوش بالا که می توانند در فشارها و دماهای معمولی اتمسفر تجزیه یا تجزیه شوند مفید است.
با کاهش فشار، نقاط جوش به طور موثر کاهش می یابد و پتانسیل تخریب حرارتی را به حداقل می رساند.
Vacuum distillation
کاربردهای متداول تقطیر خلاء شامل خالص سازی فرآورده های نفتی، جداسازی مواد شیمیایی حساس به حرارت، تولید حلال های با خلوص بالا و استخراج ترکیبات ظریف یا فرار از محصولات طبیعی است.
توجه به این نکته مهم است که تقطیر در خلاء به دلیل شرایط فشار کاهش یافته به تجهیزات تخصصی و رسیدگی دقیق نیاز دارد. برای اطمینان از یکپارچگی دستگاه و ایمنی اپراتورها باید اقدامات احتیاطی مناسب رعایت شود.
