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La destilación por arrastre de vapor es un proceso de separación que consiste en destilar agua junto con otros componentes volátiles y no volátiles. El vapor del agua hirviendo transporta los volátiles a un condensador ; ambos se enfrían y vuelven al estado líquido o sólido, mientras que los residuos no volátiles permanecen en el recipiente de ebullición.
Si, como suele ser el caso, los volátiles no son miscibles con el agua, formarán espontáneamente una fase distinta después de la condensación, lo que permitirá separarlos por decantación o con un embudo de separación . [ 1 ]
La destilación por arrastre de vapor puede utilizarse cuando el punto de ebullición de la sustancia a extraer es superior al del agua, y el material de partida no puede calentarse a esa temperatura debido a la descomposición u otras reacciones indeseadas. También puede ser útil cuando la cantidad de la sustancia deseada es pequeña en comparación con la de los residuos no volátiles. Se utiliza a menudo para separar aceites esenciales volátiles del material vegetal. [ 2 ] por ejemplo, para extraer limoneno (punto de ebullición 176 °C) de las cáscaras de naranja .
La destilación por arrastre de vapor fue en su día un método de laboratorio popular para la purificación de compuestos orgánicos, pero ha sido sustituida en muchos de estos usos por la destilación al vacío y la extracción con fluidos supercríticos . Sin embargo, es mucho más sencilla y económica que esas alternativas, y sigue siendo importante en ciertos sectores industriales. [ 3 ]
En su forma más simple, la destilación con agua o hidrodestilación , el agua se mezcla con la materia prima en el recipiente de ebullición. En la destilación directa por vapor , la materia prima se suspende sobre el agua en el matraz de ebullición, sostenida por una malla metálica o un filtro perforado. En la destilación seca por vapor , el vapor de una caldera se fuerza a fluir a través de la materia prima en un recipiente aparte. Esta última variante permite calentar el vapor por encima del punto de ebullición del agua (convirtiéndose así en vapor sobrecalentado ), para una extracción más eficiente. [ 4 ]
Historia
La destilación por vapor se utiliza en muchas de las recetas que aparecen en el Kitāb al-Taraffuq fī al-ʿiṭr («Libro de la gentileza en el perfume»), también conocido como Kitāb Kīmiyāʾ al-ʿiṭr wa-l-taṣʿīdāt («Libro de la química del perfume y las destilaciones»), atribuido al filósofo árabe primitivo al-Kindi ( c. 801-873 ). [ 5 ] La destilación por vapor también fue utilizada por el filósofo y médico persa Avicena (980-1037) para producir aceites esenciales añadiendo agua a pétalos de rosa y destilando la mezcla. [ 6 ] El proceso también fue utilizado por al-Dimashqi (1256-1327) para producir agua de rosas a gran escala. [ 7 ]
Principio
Toda sustancia posee cierta presión de vapor incluso por debajo de su punto de ebullición, por lo que, en teoría, podría destilarse a cualquier temperatura mediante la recolección y condensación de sus vapores. Sin embargo, la destilación convencional por debajo del punto de ebullición no es práctica, ya que se formaría una capa de aire rico en vapor sobre el líquido, y la evaporación se detendría en cuanto la presión parcial del vapor en dicha capa alcanzara la presión de vapor. En ese caso, el vapor fluiría hacia el condensador únicamente por difusión, un proceso extremadamente lento.
La destilación simple generalmente se realiza hirviendo la materia prima, porque, una vez que su presión de vapor supera la presión atmosférica, esa capa de aire aún rica en vapor se romperá y habrá un flujo significativo y constante de vapor desde el matraz de ebullición hasta el condensador.
En la destilación por arrastre de vapor, ese flujo positivo lo proporciona el vapor procedente del agua hirviendo, y no la ebullición de las sustancias de interés. El vapor arrastra consigo los vapores de estas últimas.
La sustancia de interés no necesita ser miscible en agua ni soluble en ella. Basta con que tenga una presión de vapor significativa a la temperatura del vapor.
Si el agua forma un azeótropo con las sustancias de interés, el punto de ebullición de la mezcla puede ser inferior al del agua. Por ejemplo, el bromobenceno hierve a 156 °C (a presión atmosférica normal), pero una mezcla con agua hierve a 95 °C. [ 8 ] Sin embargo, la formación de un azeótropo no es necesaria para que funcione la destilación por arrastre de vapor.
Aplicaciones
La destilación por arrastre de vapor se emplea frecuentemente en el aislamiento de aceites esenciales , por ejemplo, para su uso en perfumería . En este método, se hace pasar vapor a través del material vegetal que contiene los aceites deseados. El aceite de eucalipto , el aceite de alcanfor y el aceite de naranja se obtienen mediante este método a escala industrial. [ 2 ] La destilación por arrastre de vapor es un medio para purificar ácidos grasos, por ejemplo, de aceites de tall . [ 9 ]
La destilación por arrastre de vapor se utiliza a veces en el laboratorio químico . Un ejemplo ilustrativo es la preparación clásica de bromobifenilo , donde la destilación por arrastre de vapor se utiliza primero para eliminar el exceso de benceno y posteriormente para purificar el producto bromado. [ 10 ] En una preparación de benzofenona , se emplea vapor para recuperar primero el tetracloruro de carbono sin reaccionar y posteriormente para hidrolizar el dicloruro de benzofenona intermedio en benzofenona, que de hecho no se destila por arrastre de vapor. [ 11 ] En una preparación de una purina , la destilación por arrastre de vapor se utiliza para eliminar el benzaldehído volátil del producto no volátil. [ 12 ]
Equipo
A escala de laboratorio, las destilaciones por vapor se llevan a cabo utilizando vapor generado fuera del sistema y conducido a través de la mezcla que se va a purificar. [ 14 ] [ 1 ] El vapor también se puede generar in situ utilizando un aparato tipo Clevenger. [ 15 ]
El aparato de Likens-Nickerson realiza simultáneamente destilación por arrastre de vapor y extracción. Se utiliza normalmente para aislar compuestos orgánicos específicos para su posterior análisis. [ 16 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 H. T. Clarke, Anne W. Davis (1922). "Quinolina". Síntesis Orgánicas . 2 : 79. doi : 10.15227/orgsyn.002.0079 .
- 1 2 Fahlbusch, Karl-Georg; Hammerschmidt, Franz-Josef; Panten, Johannes; Pickenhagen, Wilhelm; Schatkowski, Dietmar; Bauer, Kurt; Garbe, Dorotea; Surburg, Horst (2003). "Sabores y Fragancias". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi : 10.1002/14356007.a11_141 . ISBN 3-527-30673-0.
- ↑ Zeki Berk (2018): Ingeniería y tecnología de procesos alimentarios , 3.ª edición. 742 páginas. ISBN 978-0-12-812018-7doi : 10.1016/C2016-0-03186-8
- ↑ Manuel G. Cerpa, Rafael B. Mato, María José Cocero, Roberta Ceriani, Antonio JA Meirelle, Juliana M. Prado, Patrícia F. Leal, Thais M. Takeuchi, y M. Angela A. Meireles (2008): " La destilación al vapor aplicada a la industria alimentaria ". Capítulo 2 de Extracción de compuestos bioactivos para productos alimenticios: teoría y aplicaciones , páginas 9–75. ISBN 9781420062397
- ↑ Needham, Joseph (1980). Ciencia y civilización en China. Volumen 5: Química y tecnología química. Parte IV: Descubrimiento e invención espagírica: aparatos, teorías y dones . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521085731.pág. 128, nota h (cf. las reservas sobre la autenticidad de la obra en Needham 1980 , pág. 128, nota d ). Traducción de algunas de las recetas citadas en el libro de cocina del siglo XIV Kanz al-fawāʾid fī tanwīʿ al-mawāʾid : Nasrallah, Nawal (2017). Treasure Trove of Benefits and Variety at the Table: A Fourteenth-Century Egyptian Cookbook. English Translation, with an Introduction and Glossary . Islamic History and Civilization. Vol. 148. Leiden: Brill. doi : 10.1163/9789004349919 . ISBN 978-90-04-34729-8.págs. 425–430.
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{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda ) - ↑ Walton & Brown, Sustancias químicas procedentes de las plantas, Imperial College Press, 1999.
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- Destilación