|
последнее изменение страницы 29.12.2023
2. Перегонка
Из всех способов добывания эфирных масел, водная перегонка является самым употребительным, а потому и самым важным для нашей цели. В виду этого нам необходимо остановиться на нем несколько подробнее. Ho предварительно постараемся изложить с возможной ясностью те свойства жидкостей, на которых основано применение этого способа. Все вообще жидкости (за малыми исключениями) способны переходить в газообразное состояние, т. е. могут принять вид газа, подобного напр., воздуху. Уже при обыкновенной температуре, без всякого нагревания, они сами собою испаряются, т. е. превращаются в пар. Если налить в тарелку воды, то количество ее будет постепенно уменьшаться, и по прошествии некоторого времени вся вода исчезнет: она испарилась, и пар ее смешался с воздухом. Испарение происходит только с поверхности жидкости. Если бы, вместо тарелки, налить воду в стакан, то испарение было бы очень медленное, мало заметное, вследствие того, что при том же количестве жидкости, поверхность ее была бы гораздо меньше. Чем выше температура, тем скорее вода испаряется. Если мы будем все более и более нагревать воду, то она будет все быстрее испаряться. Haконец, если довести нагревание до известной температуры, мы замечаем уже явление нового рода. Вода не испаряется, а кипит. Превращение в пар происходит уже не с поверхности только, а во всей массе воды. Пузырьки пара появляются внутри воды, они поднимаются со дна сосуда, с боков, отовсюду. Вся вода начинает превращаться в пар. Это происходит при 100° по термометру Цельсия (при 80° по Реомюру). Выше этой температуры вода уже не может существовать в жидком состоянии, а только в газообразном или в виде пара. Поэтому, сколько бы мы ни нагревали воду, мы не можем нагреть ее выше 100°, Чем более мы будем усиливать огонь, тем сильнее будет кипеть вода и тем скорее она вся выкипит, но, до последней капли, температура ее будет всегда, ни более, не менее, как 100°. Температура образующегося пара тоже 100°. Следовательно, при кипении, вода, нагретая до 100°, превращается в пар, имеющий также температуру 100°. Водяной пар, с своей стороны, не может существовать при температуре ниже 100°. Как только он охладится ниже 100°, он сейчас же сгущается, т. е. превращается опять в жидкую воду. Если сосуд, в котором вода нагревается до кипения, соединить с другим сосудом, холодным, то пар будет сгущаться в последнем. В первом сосуде вода постепенно выкипит до конца, и вся она вновь сгустится во втором сосуде. Таким образом вода «перегонится» из одного сосуда в другой. То же самое происходит с другими жидкостями при таких условиях. Это и называется «перегонкой» какой-нибудь жидкости. Сгущение пара в том сосуде, куда жидкость должна перегнаться, было бы на практике неудобно, так как значительная часть пара проходила бы через этот сосуд, не успев охладиться. Для полного сгущения пара необходимо, чтобы каждая частичка его приходила в соприкосновение с охлажденною поверхностью, что лучше всего достигается, если пар проходит через особый холодильник, состоящий из длинной, узкой трубки, снаружи охлаждаемой. Поэтому всякий перегонный аппарат состоит из трех частей: куба, холодильника и приемника. В кубе различают обыкновенно нижнюю часть — котел, в котором помещается перегоняемая жидкость, и верхнюю часть — шлем, где собираются пары и откуда они хоботом шлема отводятся в холодильник. Последний состоит, как сказано, из длинной, узкой трубки, которая большею частью, для удобства, согнута в виде спирали и в таком случае называется змеевиком. Снаружи она охлаждается постоянно обновляемой холодной водой, — иногда льдом, или иными способами. В холодильнике пары сгущаются в жидкость, которая стекает в особый сосуд, называемый приемником. Устройство перегонных аппаратов чрезвычайно разнообразно, но всегда они состоят из этих трех частей: куба, холодильника и приемника. Здесь необходимо сделать одно примечание. До сих пор мы говорили о кипении при обыкновенном давлении, т. е. когда пар свободно выходит в воздух. Но если нагревать воду в закрытом пространстве, где пару нет выхода, то можно нагреть ее и выше 100°. При этом, чем выше температура, тем сильнее пары ее будут стремиться к расширению, тем больше увеличится давление их на стенки сосуда, и наконец может произойти взрыв. Если же сосуд устроен таким образом, что парам открывается выход, когда давление их достигнет известного предела, то кипение будет происходить под этим давлением, как вода, так и пары будут иметь температуру, соответствующую этому давлению. Чем сильнее давление, тем выше температура кипения, и притом каждому давлению соответствует всегда определенная температура. Такого рода кипение под давлением происходит в котлах паровых машин. Возьмем теперь противоположный случай. Если из сосуда, в котором находится вода, выкачать воздух, то давление на ее поверхность уменьшится и тем облегчится ее испарение. Если нагревать эту воду, то она закипит раньше, чем температура дойдет до 100°. Однако, свободное пространство в сосуде скоро наполнится парами воды, и тогда давление внутри сосуда будет опять увеличиваться. Ho если мы будем постоянно выкачивать эти пары, по мере их образования, то низкое давление в сосуде будет продолжаться во все время кипения жидкости. Тогда и кипение будет происходить при температуре, соответствующей этому давлению, т. е. ниже 100°. Чем меньше давление, тем ниже будет температура кипения. Притом и в этом случае каждому давлению соответствует определенная температура кипения. Тоже, что с водой, происходит и со всеми другими жидкостями. Уменьшая давление, можно понизить точку кипения их. Выпаривание и перегонка жидкостей под уменьшенным давлением применяется на сахарных заводах и во многих других технических производствах, —между прочим, как мы далее увидим, и при перегонке эфирных масел. Теперь обратимся к рассмотрению явлений, происходящих при кипении смеси двух или нескольких жидкостей. Возьмем, для примера, спирт и воду. Чистый, безводный спирт кипит при 78,5°, а вода, как известно, при 100°. При какой температуре будет кипеть смесь спирта с водой? — Ha этот вопрос нельзя дать прямого ответа, потому что смеси жидкостей не имеют определенной точки кипения. При перегонке смеси спирта и воды, сначала будет перегоняться преимущественно спирт, с малою примесью воды, затем все меньше спирта и все больше воды, и под конец почти одна только вода, с примесью остатков спирта. Кипение будет происходить в пределах между 78,5° и 100°, причем температура будет постепенно подниматься от низшей к высшей. Если смесь содержит много спирта и мало воды, то пределы температуры будут ближе к 78,5°, и наоборот, чем больше в ней воды и чем меньше спирта, тем ближе к 100° будут пределы кипения. Ha перегонке основано разделение жидкостей, отличающихся между собой по точкам кипения. Таким способом можно напр., отделить спирт от воды. Ho, очевидно, этого нельзя достичь сразу, потому что спирт, перешедший в начале, все-таки содержит еще много воды. Если перегнать его вторично, то в первой части перегона получится спирт уже с значительно меньшею примесью воды. Повторяя это несколько раз и собирая каждый раз только первые порции перегона, можно наконец получить почти совсем безводный спирт. Такая дробная перегонка применяется в новейшее время для выделения из эфирных масел их существенной части или душистого начала (аромата). Так получается карвол из тминного масла, сафрол из камфарного масла, цитраль из лимонного масла и т. д. При перегонке смеси спирта с водою, последняя, как мы видели, начинает переходить вместе со спиртом уже с самого начала перегонки, когда температура немногим выше 78,5°. To же самое происходит при перегонке смеси каких бы то ни было летучих жидкостей: пары более летучей жидкости увлекают с собою часть менее летучей, которая таким образом, хотя в небольшом количестве, перегоняется при температуре, близкой к точке кипения этой ниже кипящей жидкости. Если количество низкокипящей жидкости очень велико в сравнении с количеством менее летучей, то последняя может мало-помалу перегнаться вся без остатка. Это очень важное для нас обстоятельство, на котором основана водная перегонка эфирных масел. Эти вещества, составные части которых кипятят при 150° или 200° и даже 250°, могут с водяными парами, перегоняться при 100°. Ho для того, чтобы перегнать эфирное масло до конца, требуется, как видно из сказанного, очень большое количество водяных паров. Так как при водной перегонке эфирных масел, количество последних, сравнительно с количеством воды, чрезвычайно мало, то температура кипения не отличается заметно от температуры кипения чистой воды, т. е. 100°. Возможность перегонять эфирные масла при 100°, следовательно много ниже их собственной температуры кипения, придает водной перегонке столь важное значение при добывании эфирных масел. Все они более или менее страдают от нагревания, и потому, чем менее мы будем их нагревать, тем лучше. Еще одно обстоятельство заставляет предпочитать именно водную перегонку: — это то, что твердые предметы невозможно нагреть так равномерно, как жидкость. Если бы взять напр., цветы, листья, семена, или другие части растений, содержащие эфирное масло, и подвергать их нагреванию, как они есть, без прибавки воды, то наружные части, прикасающиеся к горячим стенкам сосуда, стали бы пригорать и разлагаться, между тем как внутренние части были бы еще совсем холодными. От пригорания образовались бы летучие продукты с неприятным запахом, подобные тем, какие образуются при сухой перегонке дерева и других органических веществ. Эти продукты перегонялись бы вместе с эфирными маслами и совершенно испортили бы их аромат. Потому необходимо прибегать к водной перегонке. Ho так как перегонка возможна только с помощью очень большого количества воды, и так как эфирные масла несколько растворимы в воде, то является вопрос, не будет ли эта растворимость препятствовать применению водной перегонки для добывания эфирных масел? Относительно этого обстоятельства нужно заметить, что растворимость эфирных масел в воде большею частью так ничтожна, что она не имеет никакого значения. Однако, в некоторых случаях, когда растворимость довольно заметная, и особенно, когда добываемое эфирное масло очень драгоценно, приходится принимать особые меры для избежания потери известной части продукта от этой причины. Для этого применяется обыкновенно повторная перегонка с отработавшей водой. При этом перегнавшаяся вода, по отделении от нее выделившегося эфирного масла, из приемника вновь выливается в куб, и таким образом та же самая вода служит опять для новой перегонки, и это повторяется несколько раз. Здесь выгода в том, что, если бы постоянно брать новую воду для перегонки, то каждый раз часть эфирного масла растворилась бы в этой воде и таким образом терялась бы, — отработавшая же вода, раз насытившись эфирным маслом, больше уже не растворяет его. Поэтому потеря в таком случае гораздо меньше. Ho для того, чтобы можно было применить водную перегонку, нужно прежде всего, чтобы эфирное масло, которое мы желаем получить, не разлагалось бы при температуре 100° и при действии воды. Однако, на практике это условие не вполне строго соблюдается. Правда, что эфирные масла, которые сильно страдают от водной перегонки, извлекаются из растения иными способами. Таковы фиалковое, жасминное, резедовое и пр. Ho если только изменения, вызываемые совокупным действием воды и нагревания не слишком значительны, то эфирное масло добывается водной перегонкой. Так получаются напр., масло померанцевых цветов, розовое, и др., несмотря на то, что аромат цветов не вполне сохраняется в этих маслах, которые очевидно несколько изменились при перегонке. Ho, где только возможно, техника отдает предпочтение способу водной перегонки, так как он много проще и удобнее всех остальных, кроме разве способа выжимания, который, впрочем, как мы видели, может применяться только в редких случаях. Водная перегонка может производиться различным образом, смотря по тому, будем ли мы прямо нагревать данный материал с водою, или будем кипятить воду в отдельном сосуде и только пропускать пар через этот материал, и, наконец, под обыкновенным ли давлением происходит перегонка, или под уменьшенным. Рассмотрим отдельно:
с) перегонку под уменьшенным давлением.
|
|
|
© ООО Реал, 2002-2024