Sprawozdanie z ćwiczenia nr 1

Temat: Fermentacja alkoholowa i destylacja prosta

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było wydzielenie etanolu z surówki w procesie fermentacji alkoholowej na drodze destylacji prostej i wyznaczenie jego stężenia w badanym destylacie oraz sporządzenie krzywej destylacji.

Przebieg ćwiczenia.

W kolbie kulistej umieszczono 6 kamyczków wrzennych i nalano 150 ml surówki. Następnie zamontowano zestaw do destylacji prostej. W kolbie umieszczono 2 termometry – jeden do pomiaru temperatury par, a drugi do pomiaru temperatury cieczy. Po zmontowaniu aparatury rozpoczęto ogrzewanie kolby destylacyjnej. Następnie czekano, aż alkohol zacznie się skraplać. W momencie rozpoczęcia skraplania temperatura cieczy wynosiła 88°C, a temperatura par 82°C. Rejestrację temperatur prowadzono co 5 ml odbieranego destylatu. Na początku zebrano 15 ml przedgonu, a później 3 frakcje destylatu, każda po 15 ml. Po zakończonej destylacji za pomocą piknometru wyznaczono gęstość przedgonu, 3 frakcji, wody destylowanej, surówki oraz mieszaniny przedgonu i 3 frakcji.

Wyniki.

Wyniki pomiarów temperatur zostały zestawione w tabeli.

Tabela . Temperatury cieczy i par dla poszczególnych frakcji oraz przedgonu.

Na podstawie otrzymanych wyników sporządzono krzywą destylacji, czyli wykres temperatury w funkcji ilości otrzymanego destylatu.

Gęstość badanych próbek wyznaczano ze wzoru:

$$\rho^{20} = \frac{\left( m_{1} - m_{0} \right)*\rho_{w}^{20}}{m_{2} - m_{0}}$$

gdzie:

m₀ – oznacza masę pustego piknometru w gramach,

m₁ – oznacza masę piknometru z badaną próbką w gramach,

m₂ – oznacza masę piknometru z wodą w gramach,

ρ²⁰_w – oznacza gęstość wody w temperaturze 20°C, która wynosi 0,9982 g/cm³.

Gęstości i masy badanych prób zostały przedstawione w tabeli.

Tabela . Gęstości badanych prób.

Na podstawie otrzymanych gęstości oraz tabeli nr 2 Roztwory wodne alkoholu etylowego zamieszczonej w instrukcji odczytano zawartość alkoholu etylowego w % objętościowych. Wyniki zestawiono w tabeli.

Tabela . Przybliżone zawartości alkoholu etylowego w % obj. w badanych próbach.

Wnioski.

Zasadą destylacji prostej jest odprowadzenie oparów znad cieczy. W czasie destylacji składniki najbardziej lotne (które mają najniższą temperaturę parowania) wydostają się w pierwszej kolejności z destylatora. Ta część zwana jest przedgonem i charakteryzuje się największym stężeniem alkoholu etylowego. Dzieje się tak dlatego, ponieważ podczas odparowania składnika lotniejszego, w cieczy destylowanej zmniejsza się jego stężenie. Dlatego kolejne partie destylatu (frakcje I, II i III) zawierały coraz mniej czystego alkoholu etylowego. Po zakończeniu procesu destylacji skład cieczy wyczerpanej będzie zatem w równowadze z ostatnią frakcją, a nie będzie w równowadze ze składem całości otrzymanego destylatu (mieszaniny).

Podwyższenie temperatury wrzenia podczas procesu destylacji było spowodowane odparowaniem części składnika lotnego, przez co skład cieczy w kolbie będzie się zmieniał. Odparowane ciecze (kolejne frakcje) charakteryzują się niższym stężeniem składnika lotnego np. w stosunku do przedgonu.