Badania chromatograficzne wpływu refluxu na jakość destylatu

[Astemio]

Witam!
@JKuba: Wielkie dzięki za szczegółowe opracowanie i przedstawienie nam wyników.
To jest opracowanie z wykorzystaniem odpowiedniej aparatury pomiarowej i rozwianie jakichkolwiek watpliwości n/t możliwej do uzyskania jakości produktu z miniaturowej kolumny rektyfikacyjnej.
Powiem tylko żartobliwie, że ja to i tak wiedziałem dużo wcześniej, ponieważ wykonałem testy za pomocą żywego, bardzo czułego "chromatografu", czyli swojego szwagra .
Nie uzyskałem co prawda bezwzględnych danych liczbowych, a tylko informację o wielkiej czystości produktu, ponieważ mój "chromatograf" jest w sposób wręcz nieprawdopodobny uczulony na najmniejsze zanieczyszczenia zawarte w dowolnym alkoholu przeznaczonym do spożycia - a nie wykazał żadnych złych reakcji po "badaniu".
Mając dobrze ponad pół wieku, pierwszy raz w życiu (!) miał dobrze w czubie i żadnych objawów w czasie "badania", tuż po i na drugi dzień.
Jak później mi powiedział, bardzo smakowały mu wszystkie napitki i nie mogąc sobie odmówić skosztowania każdego z nich, pogodził się już z nieuchronną reakcją organizmu i czekał na nią z rezygnacją; nie doczekał się.
Jej brakiem był potem niepomiernie zdziwiony (ja mniej ).

[JKuba]

@700

Właśnie to było najlepsze, pędzić bimber legalnie na uczelni i jeszcze to wykorzystać
Co do kontynuacji badań to Pani promotor bardzo chętnie mnie na to namawiała

@Astemio

Żałuję tylko jednego, chciałem w pracy zamieścić również porównanie z próbką sklepowej wódki lub spirytusu (chromatograf) ale niestety z braku czasu nie udało się tego zrobić.


Ale dziwi mnie trochę że koledzy nie zauważyli jednego bardzo ważnego wniosku z pracy która mogłaby poprawić nasze destylaty kosztem nie wielkiej przeróbki aparatu

JKuba

[inżynier]

Zauważyli, tylko chyba zbyt wczesnie, aby wyciągać wnioski ostateczne, na razie, to szukam w literaturze potwierdzenia wpływu temperatury refluxu na poprawienie jakości destylatu i jak na razie nie znalazłem, a wręcz w/g teorii to jest odwrotnie, gdyby było inaczej, to powinniśmy stosowac chłodzenie również pomiędzy półkami rzeczywistymi w kolumnach przemysłowych.

[cemik1]

No i trochę komplikowałoby to budowę kolumn z refluksem zewnętrznym (czy to LM czy RLM). Pewnie trzeba by dać dodatkową chłodnicę do skroplonego już refluksu, bo schładzanie go tą w głowicy byłoby nieefektywne (duże zużycie wody).

[C2H6O]

Temat chłodnicy na refluksie poruszali w temacie ARC Krisbak i Maria-n. Stosowali oni takie rozwiązanie w celu skrócenia stabilizacji kolumny w systemie eARC. Jak to się ma do czystości rektyfikatu, nie wiem. Tam, na potwierdzenie poprawnego działania takiego systemu, były testy, prowadzone przez zmysły szanownej małżonki Marian-a. Po badaniach JKuby mogę stwierdzić, że nowatorskie podejście Krisbaka jest godne uznania. Kolejny raz mamy okazję odkryć jego pomysły na nowo.

[JKuba]

@inżynier

Przyznam że też podczas pisania wniosków szukałem w literaturze na ten temat, bez skutku. Być może dlatego że chodzi tutaj o specyficzną surówkę jaką jest zacier i składniki które się w niej znajdują.
Żarówka mi się zaświeciła dopiero jak zobaczyłem temperaturę wrzenia n-butanolu. Nie mam pomysłu jak inaczej wyjasnić fakt że zimny refluks (temperatura pokojowa) spowodował jego prawie całkowite usunięcie.

Oprócz chromatografu również organoleptycznie sprawdzałem destylaty, te z zimnym refluksem miały zapach jedynie etanolu, pozostałe (pełny refluks) miały delikatnie wyczuwalny obcy zapach.

@cemik

Tak, właśnie o tym myślałem. A konkretnie aby króciec którym spływa refluks był zaopatrzony w płaszcz wodny, coś w rodzaju "rura w rurze". To nie jest wielki problem. Rozwiązanie które było przedstawione w pracy raczej nie jest do przyjęcia, to było jedynie w celach badawczych


JKuba

[mani51]

to i ja dorzucę swoje trzy grosze

ostatnio też zauważyłem że przy lepszym chłodzeniu głowicy (z około 40°C na wylocie zszedłem poniżej 30) destylat wychodzi lepszy.

ja wytłumaczyłem to sobie tym że im chłodniejszy refluks tym niżej dociera w dół kolumny zanim odparuje i może wtedy wykorzystujemy więcej półek
bo przecież jeśli zwrócimy na wypełnienie skropliny cieplejsze to będą odparowywały już na górze kolumny przez co nie wykorzystana zostanie jej dolna część

[inżynier]

@JKuba,
jak dla mnie, to zbyt dużo zmiennych do wyciągnięcia sensownych wniosków:
1. w trakcie prowadzenia doświadczeń następuje zmiana aparatury i warunków ich prowadzenia.
2. wnioski wyciągasz na podstawie danych tabelarycznych (temp. wrzenia n-butanolu), a u Ciebie temperatura odbioru jest niższa, coś tu nie gra, wszak temperatura wrzenia czystego etanolu jest 78,3 (tabelaryczna), a w Twoim przypadku powinna być wyższa, bo nie osiągnąłeś aezotropu, czyli idąc Twoim tokiem rozumowania etanol też powinien się skroplić wcześniej.
3. n-butanol powinien zostać odebrany w przedgonach, pytanie powstaje o azeotrop etanol-n-butanol i jego temperaturę wrzenia?
4. im dłużej nad tym myślę tym większy mam mętlik, a sensownej teorii jak na razie nie potrafię wymyśleć.
@Mani
Twoja teoria zaczyna już byc sprzeczną z zasadą pracy kolumny, gdzie podstawą jest wymiana para-ciecz, a może ona zachodzić tylko w temperaturze wrzenia danej mieszaniny

[ Dodano: 2011-03-18, 17:02 ]
Po "głębszych" przemysleniach mam następujące wnioski:
1. zimny powrót poprawia zdolności rozdzielcze kolumny poprzez pracę górnej części wypełnienia jako deflegmatora, zwiększając stopień refluxu.
Efekty są tym lepsze im gorsze jest wypełnienie, bo dzieje się to kosztem czynnej wysokości wypełnienia. Oczywiście polepszenie efektu dotyczy zawartości etanolu i lepszym odcięciu pogonów i nie powinno mieć wpływu na przedgony.
Generalnie nie polecam tej metody, uważam, że lepiej zwiąkszyć strumień gorącego powrotu i wykorzystać całe wypełnienie, efekt powinien być jeszcze lepszy.
2. pojawienie się butanolu w próbce odebranej przy pełnym refluxie tłumaczyłbym niedostatecznym odebranie przedgonu, wszak przy temperaturze wrzenia bliskiej etanolowi jest on trudniej separowalny od innych lżejszych związków.
Powtórzenie tego doświadczenia z uwzględnieniem tej uwagi pomogłoby w dalszym wyjaśnianiu tej kwestii

[JKuba]

@inżynier

1. Wszystkie badania były prowadzone w jednym dniu, z tą samą ilością zacieru, na tym samym zacierze. Właśnie starałem się o to żeby wszystkie próby zaczynały się tak samo. Dziwne zatem dlaczego tylko w dwóch próbach ze stałym refluksem nie pojawił się n-butanol?

2. Tak, masz rację, też nie do końca mnie to przekonuje ale nie mam innego pomysłu
3. Przedgony zostały zawsze odbierane w ilości 100 ml, co przy 8 litrach zacieru wydaje mi się dawką dużo przesadzoną. Dopiero następna partia szła do badań

1* Wg mnie gdyby tak było to znacząco obniżyłby się odbiór destylatu. Tego pomiaru również dokonywałem i nie zauważyłem różnic
2* I właśnie to mi tutaj nie pasuje, bo jak wcześniej pisałem przedgony były odebrane w znacząco dużej ilości zanim pobrano próbkę do badań

JKuba

[TeddyBeers]

3. Przedgony zostały zawsze odbierane w ilości 100 ml, co przy 8 litrach zacieru wydaje mi się dawką dużo przesadzoną. Dopiero następna partia szła do badań

Aby oddzielić niżej wrzące frakcje (metanol, estry) od destylatu właściwego, pierwsze porcje skroplin (około 50 cm3) otrzymywanych w temperaturze 77,5ºC uznano za przedgon i zebrano do osobnego odbieralnika.

Czyli 50ml, czy 100 ml, bo teraz już nie wiem ?

[mani51]

@Mani
Twoja teoria zaczyna już byc sprzeczną z zasadą pracy kolumny, gdzie podstawą jest wymiana para-ciecz, a może ona zachodzić tylko w temperaturze wrzenia danej mieszaniny

a co tu sprzecznego
zimny destylat potrzebuje więcej ciepła do ponownego odparowania więc jego część spływa niżej
myślę że powinno się tu jedynie dodać że ciepły destylat odparowuje w górnych partiach wypełnienia i dolna częśc pozostaje "sucha" przez co teoretycznie nie pracuje na naszą korzyść i tak jak napisałeś można temu zapobiec przez zwiększenie powrotu kosztem zmniejszenia szybkości odbioru albo bardziej schładzając powrót. Przecież nie jest powiedziane że zimny destylat w całości spłynie niżej i dopiero odparuje, przynajmniej ja tak nie twierdzę bo coś mi sie wydaje, że źle mnie zrozumiałeś.

[marcinsoo]

A nie jest tak, że jak będziemy zawracać zimną flegmę to dużo wcześniej dojdzie do zalania kolumny, bo więcej cieczy nieodparowanej będzie w kolumnie w jednostce czasu.
Dużo jest tu zmiennych i wydaje mi się, że tak jak moc grzania dobieramy do średnicy kolumny tak chłodzenie też powinno być odpowiednio dobrane. W kolumnie szklanej pewnie dało by się to zaobserwować dokąd najniżej dochodzi nam spływająca flegma w zależności od stopnia przechłodzenia.

[mani51]

Powiedział bym że to właśnie więcej gorącego destylatu prędzej spowoduje zalanie kolumny niż jego mniejsza ilośc przy niższej temperaturze

Wiadomo, że temperatura w kolumnie nie jest jednakowa na całej wysokości. Może jest tak, że zimny powrót zapewnia nam, że ta właściwa dla nas temperatura czyli temperatura wrzenia etanolu ustala się niżej niż w przypadku ciepłego powrotu. dzięki temu mamy większy margines bezpieczeństwa w przypadku destabilizacji.

Tak czy inaczej ja nie mogę niestety podnieść temperatury powrotu bo musiałbym zmniejszyć chłodzenie a jak sie okazało przy temperaturze na wylocie z chłodnicy w okolicach 40°C uciekają mi pary etanolu przez odpowietrzenie o czym przekonałoem się przystawając tam zapalniczkę

[JKuba]

@TeddyBeers

W pracy było napisane 50 ml przedgonów, ale aby nie "stracić" urobku który potem i tak był mój to następne 50 ml odbierałem "do siebie". Próbki do badań w każdym bądź razie szły dużo dużo po tym jak miały lecieć przedgony. Czyli samo "serce"

Nie pasują mi te teorie

[Akas]

A nie jest tak, że jak będziemy zawracać zimną flegmę to dużo wcześniej dojdzie do zalania kolumny, bo więcej cieczy nieodparowanej będzie w kolumnie w jednostce czasu.

Prawdopodobnie tak jest, chociaż trzeba było zrobić próby dla pewności.

Dużo jest tu zmiennych i wydaje mi się, że tak jak moc grzania dobieramy do średnicy kolumny tak chłodzenie też powinno być odpowiednio dobrane.

To bardzo ciekawe pytanie. Przykładowo powrót chłodniejszy o 10°C od par w głowicy nie wywołał negatywnych skutków względem uzyskiwanego %. Ciekaw jestem, czy ma to wpływ na HETP w dolnych partiach wysokich kolumn.
Inny przykład to ręczne przelanie zimnym destylatem. Nie powoduje ono jakiejś dłuższej destabilizacji kolumny. Po 1min głowica osiąga minimalną tempr.
Więc zimny powrót nie wydaje się jakimś problemem niszczącym prawidłowe działanie kolumny.
Na pewno powoduje straty cieplne, ale jeżeli poprawiłby jakość destylatu, to czemu nie?
Koszty energii w naszym hobby nie są przecież kluczowe.

W kolumnie szklanej pewnie dało by się to zaobserwować dokąd najniżej dochodzi nam spływająca flegma w zależności od stopnia przechłodzenia.

Nie bardzo coś takiego widać, chyba, że wesprzemy się kamerą termowizyjną.

Felgma spływa cały czas, bez względu na jej tempr. Obserwuję to czasami i mam wrażenie, że pary wypychają ją bliżej ścianek. Szczególnie da się to zauważyć przy sprężynkach, które względem zmywaków szybciej i równomierniej rozpraszają flegmę. Sprężynki podpieram w kłębkiem sztywnej wiórki tokarskiej, mającej kształt kulisty, powoduje to, że środkowa cześć kłębka jest jakby naturalnym okapnikiem. Mimo tego flegma spływa ściankami, zamiast w naturalny sposób skapywać z wiszących wiórek.
W kolumnie oprócz pionowego gradientu temperaturowego, jest też poprzeczny.
Środek może być bardziej gorący niż okolice ścianek. Wniosek z tego, że na tej samej płaszczyźnie mogą pojawiać się różne frakcje.