증기증류

Steam distillation
아닐린 수증기 증류를 나타내는 수증기 증류 장치

스팀 증류는 다른 휘발성 및 비휘발성 성분과 함께 증류수로 구성되는 분리 공정입니다.끓는 물에서 나온 증기는 휘발성 증기를 응축기로 운반합니다. 두 증기 모두 냉각되어 액체 또는 고체 상태로 돌아가고 비휘발성 잔류물은 끓는 용기 뒤에 남아 있습니다.

만약 휘발성 물질이 일반적인 경우처럼 물과 섞이지 않는다면, 그것들은 응축 후에 자발적으로 별개의 상을 형성하여 그것들이 분리되거나 분리 깔때기로 분리될 수 있게 됩니다.[1]

증기 증류는 추출할 물질의 끓는점이 물의 끓는점보다 높을 때 사용할 수 있으며, 출발 물질은 분해 또는 기타 원치 않는 반응으로 인해 그 온도로 가열될 수 없습니다.또한 원하는 물질의 양이 비휘발성 잔기에 비해 적은 경우에도 유용할 수 있습니다.휘발성 에센셜 오일과 식물 재료를 분리하는 데 자주 사용됩니다.[2]예를 들어, 오렌지 껍질로부터 리모넨(비등점 176 °C)을 추출하는 것.

증기 증류는 한때 유기 화합물의 정제를 위한 일반적인 실험실 방법이었지만, 진공 증류와 초임계 유체 추출로 많은 용도가 대체되었습니다.그러나 이러한 대안보다 훨씬 단순하고 경제적이며 특정 산업 분야에서 여전히 중요합니다.[3]

가장 간단한 형태, 물 증류 또는 수소 증류에서 물은 끓는 용기에 있는 출발 물질과 혼합됩니다.직접 증기 증류에서는 출발 물질이 끓는 플라스크의 물 위에 매달리고 금속 그물망이나 타공 스크린에 의해 지지됩니다.건식 증기 증류에서는 보일러에서 나오는 증기가 별도의 용기에서 출발 물질을 통해 강제로 흐르게 됩니다.후자의 변형은 더 효율적인 추출을 위해 증기를 물의 끓는점 이상으로 가열(따라서 과열 증기가 됨)할 수 있게 합니다.[4]

역사

증기증류장치

증기 증류는 초기 아랍 철학자 알 킨디 (801–873)의 공을 세운 키타브 알 타라푸크 ī 알 ʿ리 ṭ르 ('향수에 대한 온화함의 책')라고도 알려진 키타브 알 타라푸크 ʾ 알 ṭ리 ṣʿī르 ('향수와 증류의 화학에 대한 책')에 제시된 많은 요리법에 사용됩니다.증기 증류는 또한 페르시아 철학자이자 의사인 아비케나(980–1037)에 의해 장미 꽃잎에 물을 넣고 혼합물을 증류함으로써 필수 기름을 생산하는 데 사용되었습니다.[6]이 과정은 또한 알 디마쉬키 (1256–1327)가 대규모 장미수를 생산하는 데 사용했습니다.[7]

원칙

모든 물질은 끓는점 이하에서도 약간의 증기압을 가지고 있기 때문에 이론적으로 증기를 모으고 응축함으로써 어떤 온도에서도 증류될 수 있습니다.그러나 끓는점 이하의 일반 증류는 증기가 풍부한 공기층이 액체 위에 형성되고 그 층에 있는 증기의 분압이 증기압에 도달하는 즉시 증발이 멈추기 때문에 실용적이지 않습니다.그러면 증기는 매우 느린 과정인 확산에 의해서만 응축기로 흐르게 됩니다.

단순 증류는 일반적으로 출발 물질을 끓이는 방법으로 이루어집니다. 증기압이 대기압을 초과하면 여전히 증기가 풍부한 공기층이 붕괴되고 끓는 플라스크에서 응축기로 증기가 상당하고 안정적으로 흐르기 때문입니다.

증기 증류에서 양의 흐름은 관심 물질의 끓는 것이 아니라 끓는 물에서 나오는 증기에 의해 제공됩니다.증기는 후자의 증기를 운반합니다.

관심 물질이 반드시 혼화성의 물이거나 용해될 필요는 없습니다.증기의 온도에서 상당한 증기압을 갖는 것으로 충분합니다.

물이 관심 물질과 공비를 형성하는 경우, 혼합물의 끓는점은 물의 끓는점보다 낮을 수 있습니다.예를 들어, 브로모벤젠은 156 °C에서 끓지만 물과의 혼합물은 95 °C에서 끓습니다.[8]그러나 증기 증류가 작동하기 위해서는 공비로프의 형성이 필요하지 않습니다.

적용들

끓는 물 증류기.위에는 끓는 탱크, 아래에는 홀딩 탱크.

증기 증류는 향수 등에 사용하기 위해 필수 오일의 분리에 사용되는 경우가 많습니다.이 방법에서 증기는 원하는 오일을 포함하는 식물 재료를 통과합니다.유칼립투스 오일, 장뇌 오일 및 오렌지 오일은 산업적 규모에서 이 방법에 의해 얻어집니다.[2]증기 증류는 지방산을 정제하는 수단입니다. 예를 들어, 키가 큰 기름으로부터 말이죠.[9]

증기 증류는 화학 실험실에서 사용되기도 합니다.전형적인 브로모비페닐 제조법으로 증기 증류를 통해 과량의 벤젠을 먼저 제거한 후 폭탄화된 제품을 정제합니다.[10]벤조페논의 하나의 제조에서, 증기는 먼저 반응되지 않은 사염화탄소를 회수하고, 이어서 중간 벤조페논 디클로라이드를 벤조페논으로 가수분해하기 위해 사용되며, 이는 사실 증기 증류되지 않은 것입니다.[11]퓨린, 증기 증류의 한 가지 제조법은 비휘발성 제품으로부터 휘발성 벤즈알데히드를 제거하는 데 사용됩니다.[12]

장비.

증기증류장치를 이용한 수소 증류장치, 클레벤저형 장치 (A) 파워 레귤레이터; (B) 물과 방향잎을 포함하는 둥근 바닥 플라스크로 가열 맨틀; (C) 하이드로솔을 정지상태로 되돌리고 정유상을 유지하는 클레벤저형 장치,그러나 물보다 밀도가 낮아서 부유하는 에센셜 오일에 한합니다. (D)[13] 응축기.

실험실 규모에서 증기 증류는 시스템 외부에서 생성된 증기를 사용하여 수행되고 혼합물을 통해 배관되어 정제됩니다.[14][1]Clevenger 방식의 장치를 사용하여 현장에서 스팀을 생성할 수도 있습니다.[15]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b H. T. Clarke, Anne W. Davis (1922). "Quinoline". Organic Syntheses. 2: 79. doi:10.15227/orgsyn.002.0079.
  2. ^ a b Fahlbusch, Karl-Georg; Hammerschmidt, Franz-Josef; Panten, Johannes; Pickenhagen, Wilhelm; Schatkowski, Dietmar; Bauer, Kurt; Garbe, Dorothea; Surburg, Horst (2003). "Flavors and Fragrances". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a11_141. ISBN 3-527-30673-0.
  3. ^ Zeki Berk (2018):식품공정공학기술 3판 742페이지ISBN 978-0-12-812018-7 도이:10.1016/C2016-0-03186-8
  4. ^ 마누엘 G.세르파, 라파엘 B.마토, 마리아 호세 코케로, 로베르타 세리아니, 안토니오 J.A.메이렐, 줄리아나 M. 프라도, 파트리시아 F.릴, 태국인 M.타케우치, 그리고 M.안젤라 A.메이렐레스 (2008):"식품 산업에 적용되는 스팀 증류법"식품용 생체활성 화합물 추출 제2장: 이론과 응용, 9-75페이지ISBN 9781420062397
  5. ^ p. Needham, Joseph (1980). Science and Civilisation in China. Volume 5: Chemistry and Chemical Technology. Part IV: Spagyrical Discovery and Invention: Apparatus, Theories and Gifts. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521085731. 128, note h (cf. Needham 1980, p. 128, note).
    14세기 요리책 Kanz al-fawā ʾid f ī tanw īʿ al-mawā ʾid: pp. 425-430에 인용된 일부 요리법 번역.
  6. ^ Hegde, Dr P. D. (2021-09-09). A brief History of Great Inventions. K.K. Publications.
    Shreve, Randolph Norris; Brink, Joseph Andrew (1977). Chemical Process Industries. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-057145-7.
    Axe, Dr Josh; Rubin, Jordan; Bollinger, Ty (2020-06-01). The Chemistry of Essential Oils. Destiny Image Publishers. ISBN 978-0-7684-5702-5.
  7. ^ p. Hill, Donald R. (1993). Islamic Science and Engineering. Edinburgh: Edinburgh University Press. ISBN 9781474469135. 85 대 87.
  8. ^ Martin's Physical Pharmacy & Pharmaceutical Sciences, 5판, ISBN 0-7817-6426-2, Lippincott williams & wilkins
  9. ^ M.M. Chakrabarty (9 November 2003). Chemistry and Technology of Oils & Fats. Allied Publishers. pp. 12–. ISBN 978-81-7764-495-1.
  10. ^ M. Gomberg and W. E. Bachmann (1928). "p-Bromobiphenyl". Organic Syntheses. 8: 42. doi:10.15227/orgsyn.008.0042.
  11. ^ C. S. Marvel, W. M. Sperry (1928). "Benzophenone". Organic Syntheses. 8: 26. doi:10.15227/orgsyn.008.0026.
  12. ^ W. Klötzer, J. Stadlwieser, J. Raneburger (1986). "Electrophilic N-Amination of Imide Sodium Salts with O-Diphenylphosphinylhydroxylamine (DPH): 7-Aminotheophylline". Organic Syntheses. 64: 96. doi:10.15227/orgsyn.064.0096.{{cite journal}}: CS1 유지 : 여러 이름 : 저자 목록 (링크)
  13. ^ Sadgrove & Jones, 에센셜 오일에 대한 현대적 소개:호주 농업의 화학, 생물 활동 및 전망, 농업 5(1), 2015, DOI: 10.3390/농업 5010048
  14. ^ Kenneth B. Wiberg (1960). Laboratory Technique in Organic Chemistry. McGraw-Hill. ISBN 0070700958.
  15. ^ Walton & Brown, Chemicals From Plants, Imperial College Press, 1999.