Паровая дистилляция
Паровая дистилляция — это процесс разделения , который состоит из дистилляции воды вместе с другими летучими и нелетучими компонентами. Пар ; переносит пары летучих веществ в конденсатор из кипящей воды оба охлаждаются и возвращаются в жидкое или твердое состояние, в то время как нелетучие остатки остаются в кипящем контейнере.
Если, как это обычно бывает, летучие вещества не смешиваются с водой, после конденсации они самопроизвольно образуют отдельную фазу , что позволяет их отделить декантацией или с помощью делительной воронки . [1]
Дистилляцию с паром можно использовать, когда температура кипения экстрагируемого вещества выше, чем у воды, и исходный материал не может быть нагрет до этой температуры из-за разложения или других нежелательных реакций. Это также может быть полезно, когда количество желаемого вещества мало по сравнению с количеством нелетучих остатков. Его часто используют для отделения летучих эфирных масел от растительного сырья. [2] например, для извлечения лимонена (температура кипения 176 °C) из апельсиновых корок .
Паровая дистилляция когда-то была популярным лабораторным методом очистки органических соединений, но во многих случаях ее заменили вакуумной дистилляцией и сверхкритической флюидной экстракцией . Однако он намного проще и экономичнее этих альтернатив и остается важным в некоторых отраслях промышленности. [3]
В простейшей форме — дистилляции воды или гидродистилляции — вода смешивается с исходным материалом в кипящем резервуаре. При прямой перегонке с паром исходный материал суспендируется над водой в кипящей колбе, поддерживаемой металлической сеткой или перфорированным ситом. При сухой паровой перегонке пар из котла принудительно проходит через исходный материал в отдельном контейнере. Последний вариант позволяет нагреть пар выше точки кипения воды (таким образом, превращаясь в перегретый пар ) для более эффективной экстракции. [4]
История
[ редактировать ]
Паровая дистилляция используется во многих рецептах, приведенных в «Китаб ат-Тараффук фи аль-'итр» («Книга о нежности парфюмерии»), также известной как « Китаб кимия аль-хитр ва-л-ташидат» («Книга по химии»). «Парфюмерия и дистилляция»), приписываемая раннему арабскому философу аль-Кинди ( ок. 801–873 ). [5] Паровую дистилляцию также использовал персидский философ и врач Авиценна (980–1037) для получения эфирных масел путем добавления воды к лепесткам роз и перегонки смеси. [6] Этот процесс также использовался ад-Димашки (1256–1327) для производства розовой воды в больших масштабах. [7]
Принцип
[ редактировать ]Каждое вещество имеет некоторое давление пара даже ниже точки кипения, поэтому теоретически его можно перегонять при любой температуре, собирая и конденсируя его пары. Однако обычная перегонка ниже температуры кипения нецелесообразна, поскольку над жидкостью образуется слой воздуха, богатого парами, и испарение прекращается, как только парциальное давление пара в этом слое достигнет давления пара. Тогда пар будет поступать в конденсатор только за счет диффузии, что является чрезвычайно медленным процессом.
Простая перегонка обычно осуществляется путем кипячения исходного материала, поскольку, как только давление его пара превысит атмосферное давление, слой воздуха, все еще богатый парами, будет разрушен, и произойдет значительный и устойчивый поток пара из кипящей колбы в кипящую колбу. конденсатор.
При паровой дистилляции этот положительный поток обеспечивается паром из кипящей воды, а не кипением интересующих веществ. Пар несет с собой пары последнего.
Представляющее интерес вещество не обязательно должно смешиваться с водой или растворяться в ней. Достаточно того, что он имеет значительное давление пара при температуре пара.
Если вода образует азеотроп с интересующими веществами, температура кипения смеси может быть ниже температуры кипения воды. Например, бромбензол кипит при 156 °С (при нормальном атмосферном давлении), а смесь с водой кипит при 95°С. [8] Однако для работы паровой дистилляции не обязательно образование азеотропа.
Приложения
[ редактировать ]
Паровая дистилляция часто используется для выделения эфирных масел для использования в парфюмерии , например, . В этом методе пар пропускают через растительный материал, содержащий нужные масла. Эвкалиптовое масло , камфорное масло и апельсиновое масло получают этим методом в промышленных масштабах. [2] Паровая дистилляция – это способ очистки жирных кислот, например, из талловых масел . [9]
иногда применяют паровую дистилляцию В химической лаборатории . Показательным является классический метод получения бромдифенила , при котором дистилляция с водяным паром используется сначала для удаления избытка бензола, а затем для очистки бромированного продукта. [10] В одном из способов получения бензофенона водяной пар используется сначала для выделения непрореагировавшего четыреххлористого углерода , а затем для гидролиза промежуточного дихлорида бензофенона в бензофенон, который фактически не подвергается перегонке с водяным паром. [11] Это один из препаратов пурина , который используют для удаления летучего бензальдегида из нелетучего продукта. [12]
Оборудование
[ редактировать ]
В лабораторных масштабах паровая дистилляция проводится с использованием пара, образующегося вне системы и проходящего через очищаемую смесь. [14] [1] Пар также можно генерировать на месте с использованием аппарата типа Клевенджера. [15]
См. также
[ редактировать ]- Азеотропная дистилляция
- Периодическая перегонка
- Дистилляция
- Экстрактивная дистилляция
- Фракционная перегонка
- Гетероазеотроп
- Травяные дистилляты
- Гидродистилляция
- Лабораторное оборудование
- Паровой двигатель
- Паровая зачистка
- Сверхкритическая флюидная экстракция
- Теоретическая пластина
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б HT Кларк, Энн В. Дэвис (1922). «Хинолин». Органические синтезы . 2 : 79. дои : 10.15227/orgsyn.002.0079 .
- ^ Перейти обратно: а б Фальбуш, Карл-Георг; Хаммершмидт, Франц Иосиф; Пантен, Йоханнес; Пикенхаген, Вильгельм; Шатковски, Дитмар; Бауэр, Курт; Гарбе, Доротея; Сурбург, Хорст (2003). «Вкусы и ароматы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a11_141 . ISBN 3-527-30673-0 .
- ^ Зеки Берк (2018): Инженерия и технологии пищевых процессов , 3-е издание. 742 страницы. ISBN 978-0-12-812018-7 два : 10.1016/C2016-0-03186-8
- ^ Мануэль Г. Серпа, Рафаэль Б. Мато, Мария Хосе Косеро, Роберта Чериани, Антонио Х. А. Мейрелле, Джулиана М. Прадо, Патрисия Ф. Леал, Таис М. Такеучи и М. Анжела А. Мейрелеш (2008): " Steam дистилляция, применяемая в пищевой промышленности ». Глава 2 « Извлечение биоактивных соединений из пищевых продуктов: теория и применение» , страницы 9–75. ISBN 9781420062397
- ^ Нидэм, Джозеф (1980). Наука и цивилизация в Китае. Том 5: Химия и химическая технология. Часть IV: Спагирические открытия и изобретения: аппараты, теории и дары . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521085731 . п. 128, примечание h (ср. оговорки относительно аутентичности работы у Needham 1980 , стр. 128, примечание d).
Перевод некоторых рецептов, приведенных в кулинарной книге XIV века « Канз аль-фаваид фи танви аль-маваид» : Насралла, Наваль (2017). Сокровищница преимуществ и разнообразия за столом: египетская кулинарная книга четырнадцатого века. Английский перевод с введением и глоссарием . Исламская история и цивилизация. Том. 148. Лейден: Брилл. дои : 10.1163/9789004349919 . ISBN 978-90-04-34729-8 . стр. 425–430. - ^ Хегде, доктор медицинских наук (9 сентября 2021 г.). Краткая история великих изобретений . Публикации КК.
Шрив, Рэндольф Норрис; Бринк, Джозеф Эндрю (1977). Химическая перерабатывающая промышленность . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-057145-7 .
Акс, доктор Джош; Рубин, Иордания; Боллинджер, Тай (01.06.2020). Химия эфирных масел . Издательство Destiny Image. ISBN 978-0-7684-5702-5 . - ^ Хилл, Дональд Р. (1993). Исламская наука и инженерия . Эдинбург: Издательство Эдинбургского университета. ISBN 9781474469135 . п. 85–87.
- ^ Физическая фармация и фармацевтические науки Мартина, пятое издание, ISBN 0-7817-6426-2 , Липпинкотт Уильямс и Уилкинс
- ^ М.М. Чакрабарти (9 ноября 2003 г.). Химия и технология масел и жиров . Союзные издательства. стр. 12–. ISBN 978-81-7764-495-1 .
- ^ М. Гомберг и В.Е. Бахманн (1928). « п -Бромдифенил». Органические синтезы . 8 : 42. дои : 10.15227/orgsyn.008.0042 .
- ^ CS Marvel, WM Sperry (1928). «Бензофенон». Органические синтезы . 8:26 . дои : 10.15227/orgsyn.008.0026 .
- ^ В. Клетцер, Й. Штадльвизер, Й. Ранебургер (1986). «Электрофильное N-аминирование имидных натриевых солей O-дифенилфосфинилгидроксиламином (DPH): 7-аминотеофиллин». Органические синтезы . 64 : 96. дои : 10.15227/orgsyn.064.0096 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Садгроув и Джонс, Современное введение в эфирные масла: химия, биологическая активность и перспективы австралийского сельского хозяйства, Сельское хозяйство 5 (1), 2015, дои : 10.3390/сельское хозяйство5010048
- ^ Кеннет Б. Виберг (1960). Лабораторная техника в органической химии . МакГроу-Хилл. ISBN 0070700958 .
- ^ Уолтон и Браун, Химические вещества из растений, Imperial College Press, 1999.
| Принципы |  | |
|---|---|---|
| Промышленные процессы | ||
| Лабораторные методы | ||
| Техники | ||
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
