các phương pháp chưng cất

PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT

Sv: 1.NGÔ THỊ THU THƯƠNG
2.TRẦN XUÂN QUANG


I. Mở đầu



Hầu hết các hóa chất có trong thiên nhiên hay mới điều chế trong phòng thí nghiệm đều ở rạng thái hỗn
hợp với thành phần khác nhau. Để khảo sát cấu trúc và tính chất của một chất hữu cơ người ta phải tách chất
đó ra khỏi hỗn hợp nhằm tinh chế nó thành chất tinh khiết hay là nguyên chất.



Chưng cất là một trong những quá trình được áp dụng từ lâu đời và được nghiên cứu rất kỹ lưỡng. Nó
được áp dụng rất rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, sinh học và hóa chất để chế biến rượu, cồn, tinh dầu,
dầu thực vật, điều chế oxi, lọc dầu,...


II.Nội dung
1. Khái niệm
Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng hoặc khí lỏng ra thành
các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở
cùng một nhiệt độ. Vì vậy, ta sẽ thu được hóa chất tinh khiết hơn.



18

ά pinel

158,3

Cấu tử chính tinh dầu thông 70-80%
Cấu tử chính tinh dầu cam 90%

19

Limonen

175,0

Cấu tử chính tinh dầu
chanh <25%
Cấu tử chính tinh dầu bạc hà 80-90%

20

Xitronenlal

206,5

21

Mentol

212,0

Cấu tử chính tinh dầu mùi

80-90%
Cấu tử chính tinh dầu sả

22

Linalol

226,0

<85%
Cấu tử chính tinh dầu hồi 80-90%

23

Giraniol

230,0

Cấu tử chính tinh dầu quế70-80%
Cấu tử chính tinh dầu hưng nhu 65%

24

Anetol

235,3

25

Andehit xinamic

246,0

26

Ơgenol

253,5


2. Mục đích công nghệ và phạm vi sử dụng
- Mục đích chuẩn bị: thô chế, làm sạch các
tạp chất thô.
Ví dụ: Các chất keo, nhựa, bẩn,.. trong quy
trình sản xuất rượu hoặc thô chế các sản
phẩm có chứa tinh dầu.
- Mục đích khai thác thu nhận sản phẩm.
Ví dụ: cất cồn, cất rượu, cất các loại tinh dầu.
- Mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, đó
là quá trình tinh chế.
Ví dụ: Tinh chế cồn, tinh chế các loại tinh
dầu có hiệu quả kinh tế cao.



Sản xuất các loại nước hoa, các loại tinh dầu



2. Phân loại

Phân loại

Chưng cất

Chưng cất

Chưng cất ở

Chưng cất lôi

thường

phân đoạn

áp suất thấp

cuốn hơi nước


3. Phương pháp thực hiện
3.1. Chưng cất thường
Khi cần tách lấy một chất lỏng có nhiệt độ sôi không cao lắm ra khỏi các chất có nhiệt độ sôi khác biệt
đáng kể so với nó, người ta dùng phương pháp chưng cất đơn giản nhất gọi là chưng cất thường.
Chưng cất đơn giản ở áp suất thường dùng để tách biệt chất đủ bền khi đun nóng và thực tế không bị phân
hủy ở nhiệt độ sôi. Phương pháp này thường dùng với các chất có nhiệt độ sôi cao hơn 40°C và thấp hơn
160°C vì những chất lỏng sôi thấp hơn 40°C sẽ mất đi nhiều sau khi chưng cất nên không hiệu quả.


Có 2 chất A và B có nhiệt độ sôi xa nhau, đủ để tinh chế bằng phương pháp chưng cất đơn. Gọi áp suất hơi

của A và B khi chúng nguyên chất là P A và PB; PA và PB là áp suất hơi riêng phần của chúng trong pha hơi
của hệ ta có.
PA = PA XA (1)
PB = PBXB =PB (1-XA ) (2)
Gọi YA ,YB là phân số mol của A và B trong pha hơi P là áp suất hơi chung của hỗn hợp, ta có: P A = PYA
PB = PYB = P(1-PA ) (3)
Từ (1), (2) và (3) ta có:
Qua phương trình trên ta thấy a càng lớn thì các chất sau khi ngưng tụ càng giàu chất lỏng A dễ bay hơi, a
càng gần bằng 1, thì càng khó phân lập bằng phương pháp chưng cất đơn.

YA
XA
=a
1 − YA
1 − XA


Để ngưng tụ những chất lỏng dễ bay hơi ta dùng ống
sinh hàn thẳng cắm vào ống nhánh của bình cầu còn ở
cuối ống sinh hàn đặt một bình hứng. Để tránh mất sản
phẩm do bay hơi thường người ta nối thêm 1 ống cong
(ống sừng bò) giữa ống sinh hàn và bình hứng. Bình
hứng có thể được ngâm trong nước lạnh hoặc một hỗ
hợp sinh hàn (tùy thuộc nhiệt độ bay hơi của chất rắn ra).





Những điều cần lưu ý khi chưng cất:

Khi chất lỏng bắt đầu sôi thì mực thủy ngân trong nhiệt kế nó tăng lên nhanh chóng và ngừng lại ở một nhiệt
độ biết trước tương ứng với điểm sôi của chất đó. Khi sự thay đổi của cột thủy ngân không đến 1°C ta lấy
bình hứng những giọt đầu tiên. Sau đó thay một bình khác thật sạch, khô để hứng sản phẩm.
Nếu cất bằng cách đun ngọn lửa tràn khi gần cuối, điểm sôi có tăng lên một vài độ vì hơi bị nấu quá tuy
nhiên hơi này vẫn ứng với phần nguyên chất.
Khi nhiệt độ lên cao hơn điểm sôi, ta thay bình kín khác để thu lấy phần cuối. Những phần đầu và phần cuối
chứa một lượng đáng kể sản phẩm chính. Khi dung dịch trong bình còn ít ta phải ngừng đun ngay để tránh
vỡ bình.




Ưu điểm:
- Thiết bị đơn giản
- Thực hiện dễ dàng
- Khong tốn kém



Nhược điểm:
- Sản phẩm có độ tinh khiết không cao
- Năng suất thấp


3.2 Chưng cất phân đoạn
Chưng cất đơn giản một lần thường không thu được chất tinh khiết, nhất là đối với hỗn hợp chất có nhiệt độ
sôi khác nhau không nhiều. Để không phải chưng cất nhiều lần, người ta thay bình Vuyếc bằng binh cầu nối
với cột cất phân đoạn. Cột cất phân đoạn gồm nhiều nấc, ở mỗi nấc pha hơi được ngưng tụ thành lỏng rồi
chuyển thành hơi liên tục. Hơi bay lên cột cất phân đoạn càng cao sẽ càng giàu cấu tử có nhiệt độ sôi thấp,
còn chất lỏng chẩy trở lại vào bình sẽ giàu cấu tử có nhiệt độ sôi cao. Mỗi nấc là một lần chưng cất và chưng

cất phân đoạn thực chất là chưng cất liên tiếp nhiều lần trên cùng một dụng cụ, nhờ vậy mà thu được các chất
với độ tinh khiết cao hơn so với chưng cát thường.


Quá trình chưng cất có thể thực hiện ở áp suất khí
quyển hay áp suất giảm. Phương pháp chưng cất phân
đoạn được thực hiện với những bình cất có lắp cột
phân đoạn và thường được nối với máy hút chân
không để giảm nhiệt độ chưng cất, giảm ảnh hưởng tới
các chất nhạy cảm với nhiệt độ. Nhiệt độ và áp suất
được theo dõi trong quá trình chưng cất. Phương pháp
này thường áp dụng để tách các chất thành phần của
tinh dầu.


Trong công nghiệp, người ta dùng tháp cất phân đoạn, chẳng hạn ở nhà máy lọc dầu, để cất lấy các phân
đoạn khác nhau của dầu mỏ.
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level





Ưu điểm:
- Tách được hỗn hợp chất lỏng có nhiệt độ sôi gần nhau
- Thu được sản phẩm tinh khiết hơn chưng cất thường

3.3 Chưng cất ở áp suất thấp
Khi áp suất trên mặt thoáng giảm thì nhiệt độ sôi của chất lỏng sẽ giảm theo. Vì vậy đối với những chất có nhiệt độ
sôi cao hoặc dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao, cần phải chưng cất dưới áp suất thấp để giảm nhiệt độ sôi và tránh sự
phân hủy.


Đối với dung môi có nhiệt độ sôi thấp như hexan, benzen,
clorofom,... người ta thường cất loại chúng bằng máy cất quay,
thực chất là cất ở áp suất 20- 40 mmHg. Đối với các chất có nhiệt
độ sôi cao hơn thì phải dùng bơm làm giảm áp suất xuống còn
một vài mmHg. Đối với các chất sôi ở nhiệt độ cao và dễ bị tác
dụng bởi nhiệt, người ta dùng phương pháp chưng cất lớp mỏng
và chưng cất phân tử ở áp suất thấp tới 10

-3

-4
- 10 mmHg. Khi

đó nhiệt độ sôi có thể giảm đi 200- 300°C.

Bộ quay cất ở áp suất thấp


3.4 Chưng cất lôi cuốn hơi nước
     Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo
hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp
xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh

dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời
gian nhất định.