Utilaje pentru Distilarea Produselor Vinicole

11. Utilaje pentru distilarea produselor vinicole

11.1. Distilarea produselor vinicole

Amestecurile omogene formate din doua sau mai multe componente ale caror temperaturii de fierbere sunt diferite la aceiasi presiune se pot separa prin vaporizare, urmata de condensarea vaporilor rezultati, operatie numita distilare.

Daca la aceiasi presiune , între temperaturile de fierbere ale componentelor este o diferenta foarte mica , atunci nu este suficienta o singura operatie de distilare: în acest caz , operatia se va repeta pâna la separarea completa a componentelor si în acest caz se numeste rectificare.

În practica vinicola, distilarea si rectificarea se aplica la obtinerea distilatului din vin , tescovina , borhot de fructe, drojdie de la vinificatie , la recuperarea aromelor din sucurile supuse concentrarii prin evaporare.

Distilarea se realizeaza prin mai multe metode, urmarindu-se fie obtinerea unui distilat cât mai bun , fie a unui concentrat cât mai pur.

De obicei, nu se poate obtine un component în stare pura printr-o singura distilare, în acest caz se aplica metode de rectificare care sunt utilizate, fie în concentrarea alcoolului, fie la recuperarea aromelor volatile din sucurile de fructe care au fost în prealabil supuse unui tratament termic.

Se cunosc urmatoarele metode de distilare simpla, fractionata, integrata si rectificarea.

11.1.1. Distilarea simpla

Aceasta metoda este utilizata pentru a separa un component usor volatil (alcool) dintr-un amestec care pe lânga apa contine si substante volatile.

Distilarea simpla a unor amestecuri omogene se realizeaza prin antrenarea cu vapori a componentelor volatile.

Distilarea simpla se realizeaza printr-o evaporare lenta a solutiei, care fierbe în blaza de distilare, cu evacuarea continua a vaporilor formati in instalatie si condensarea succesiva a acestora. Pe parcursul operatiei, continutul relativ de substante volatile scade încetul cu încetul atât în distilatul obtinut din condensarea vaporilor cât si în solutia ramasa în blaza de distilare. În majoritatea cazurilor, distilarea simpla este însotita de o îmbogatire suplimentara a distilatului cu componentul cel mai volatil, prin intermediul deflegmarii, ce consta în racirea vaporilor cu aer sau apa.

Ca rezultat, are loc condensarea partiala a vaporilor si o îmbogatire oarecare a acestora cu un component ceva mai volatil.

Condensatul obtinut , numit flegma,se scurge înapoi în blaza de distilare, participând la schimbul de masa si caldura.

În majoritatea cazurilor, cu ajutorul distilarii simple nu putem obtine o separare completa a amestecului omogen pe componente si este nevoie sa se recurga si la alte operatii.

11.1.1.Distilarea fractionata

Se foloseste când se urmareste obtinerea, din amestecul supus distilarii, a componentelor volatile de concentratii diferite, fiecare prezentând interes din punct de vedere economic.

Aceasta metoda de distilare se realizeaza prin cresterea treptata a temperaturii amestecului, astfel încât, la temperaturi de fierbere diferite, sa se obtina componente de compozitii diferite. Prima fractiune va fi mai bogata în component usor volatil pe când ultima va fi saraca în acelasi component.

11.1.2. Distilarea integrala

Când în urma vaporizarii se obtin vapori care sunt mentinuti în acelasi aparat de distilare, nefiind imediat separati, acestia se îmbogatesc în componentul usor volatil.

Dupa o perioada de mentinere a fazei de vapori în contact cu faza lichida vaporii care nu au condensat în aparatul de distilare sunt evacuati, într-un condensor, unde se realizeaza condensarea, obtinându-se astfel un lichid destul de bogat în component usor volatil.

11.1.4. Rectificarea

În cazul necesitatii obtinerii unor componente de puritate cât mai mare, se aplica distilarea repetata prin vaporizarea componentului usor volatil si condensarea acestuia în mai multe trepte, numite trepte de concentrare. Pe fiecare treapta de concentrare (formata din lichidul în care condenseaza de fiecare data, numai componentul volatil) se separa componentul usor volatil, la ultima treapta, obtinându-se componentul aproape pur.

11.1.5.Echilibrul lichid –vapori

Atât distilarea cât si rectificarea depind de relatiile care exista între faza lichida si faza de vapori pentru acelasi component din amestecul omogen, adica depind de echilibrul de faze al sistemului lichid –vapori.

Pentru ca amestecul omogen sa se poata separa în cele doua componente, este necesar ca acestea sa aiba volatilitati diferita, adica la aceiasi temperatura de fierbere, presiunea de vapori a componentelor sa fie diferita.

Volatilitatea a unui component, definita ca raportul dintre presiunea partiala pi si fractia molara xi , adica , este data de presiunea lui în stare pura.

Conform legii lui Dalton , presiunea partiala pi a unui component în stare de vapori este proportionala cu fractia lui molara xi si cu presiunea amestecului p.

(11.1)

Pentru cele doua componente ale amestecului care în stare de vapori au fractiile molare xa si xb presiunile partiale sunt.

si (11.2)

unde.

si (11.3)

Aceasta arata ca distila mai întâi componentul cel mai volatil si pe masura ce din amestec s-a separat acest component , temperatura de fierbere a amestecului se modifica, apropiindu-se la sfârsitul procesului de temperatura componentului mai putin volatil.

La începutul distilarii, vaporii care parasesc aparatul de distilare sunt mai bogati în componentul volatil si , pe masura ce se mentine amestecul în fierbere, ei devin mai saraci în componente volatile.

Din aceasta cauza este necesar controlul riguros al calitatii de caldura furnizate amestecului în perioada distilarii, astfel încât sa se separe componentul usor volatil.