Construcción y uso de un alambique para etanol© Copyright 1980 J.A. Diaz Publications
Autor: S.W. Mathewson
La destilación se hace para separar el etanol de los demás componentes de la mezcla, que es agua en su mayor parte. Al producir etanol como combustible hay que separarlo completamente del agua, si se quiere mezclar con gasolina, o la mayor parte, si se va a quemar en un motor adaptado. Como veremos luego, cuanto más puro deba ser el etanol más difícil es conseguirlo.
La separación del agua y el etanol es posible porque el alcohol etílico hierve a 173º F y el agua a 212º F. Cuando se hierve la mezcla de agua y alcohol el vapor contiene una proporción mayor de alcohol que de agua, proporción de disminuye con el tiempo al disminuir la concentración de alcohol en la mezcla. Sin embargo el agua y el etanol no forman lo que se llama una “mezcla ideal” y la separación no puede hacerse en un solo paso.
La figura 11-1 muestra un sencillo alambique hecho con equipo de laboratorio. Es básicamente un recipiente para el líquido a destilar, una fuente de calor y un condensador que devuelve el vapor al estado líquido. El termómetro es necesario para controlar la temperatura del vapor.
En la figura 11-2 la curva continua representa la composición de la mezcla líquida de agua y etanol en relación a la temperatura de ebullición de la mezcla. La curva discontinua representa la composición del vapor. Con el alambique de la figura 11-1 y una concentración inicial de 8% de etanol, la mezcla hierve a 200º F. Como muestra la gráfica, el vapor contiene un 43% de etanol. Claramente, como combustible, tiene que ser más puro. Al llegar a ese punto hay que redestilar el vapor condensado de la primera destilación, que contiene un 43% de alcohol y un 57% de agua. Esta mezcla hierve a 181º F. El vapor contendrá un 68% de alcohol. Cada vez que se redestile quedará un poco más puro, pero para conseguir un etanol relativamente puro hay que redestilar muchas veces. Afortunadamente existe un tipo de alambique que realiza varias destilaciones simultaneamente, llamado columna de reflujo o columna rectificadora. Se explicará más adelante.
Sin embargo con el equipamiento descrito la mayor pureza que se puede conseguir es de 95,6%, por muy bien que se haga. El 4,4% restante es agua que no se puede separar porque forma con el etanol una mezcla llamada azeotropo, cuyo punto de ebullición es una fracción de grado menor que el del alcohol puro, lo que hace imposible la separación por destilación ordinaria. En el capítulo doce se explican técnicas especiales para quitar ese último resto de agua.
La figura 11-3 muestra una columna de reflujo añadida al alambique de la figura 11-1. En esta versión de laboratorio la columna de reflujo consiste en un tubo de vidrio con un material de relleno. El relleno está formado por segmentos cortos de tubo de vidrio de pequeño diámetro. La función del relleno es proporcionar la mayor superficie interna posible.
Al ascender el vapor por la columna se condensa sobre el material de relleno y gotea hacia abajo. El vapor nuevo entra en contacto con el líquido descendente (llamado reflujo) y vuelve a evaporarlo. Así al ascender por la columna lentamente el vapor se enriquece en alcohol hasta que llega al extremo superior, cuando ya está relativamente puro. Mientras tanto el líquido descendente va perdiendo alcohol. Se producen muchas destilaciones simultáneas y la mezcla pierde el alcohol en un proceso continuo.
Las columnas de reflujo se pueden utilizar tanto en procesos por lotes como en procesos continuos, como se explica en el capítulo catorce.
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