DESTILACION: RECUPERACION
DE ACEITES VEGETALES
El objetivo principal del
laboratorio fue aprender a recuperar por medio de la destilación aceites
vegetales, y junto con esto se reforzó el uso adecuado del
instrumento de laboratorio, para así asegurar un buen montaje y que la
recuperación del
aceite vegetal fuera exitosa.
El aceite que usamos para destilar fue el obtenido de las
semillas de girasol en el laboratorio pasado, y el montaje que usamos fue el
mismo, así que reforzamos la manera de cómo realizar el montaje.
Palabras Clave
Destilación, punto de ebullición, aceite de girasol, aceites
vegetales, rendimiento.
Introducción
En el laboratorio se buscó la recuperación del aceite
extraído de las semillas de girasol, ya que este aceite estaba combinado
con éter y para obtener un aceite mas puro fue necesario destilar
ese producto, aprovechando que el éter es mucho mas
volatil y así este se evapora y condensa, recogiendo el
éter separado del aceite; el aceite no sufre ningún cambio ya que
el que se separa es el éter por su mayor volatilidad y el aceite queda
puro después de haberse destilado todo el éter de la
solución.
Marco teórico
Destilación, proceso que consiste en calentar un
líquido hasta que sus componentes mas volatiles pasan a la
fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos
componentes en forma líquida por medio de la condensación. Elobjetivo principal de la destilación es
separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas
volatilidades, o bien separar los materiales volatiles de los no
volatiles. En la evaporación y en el
secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos volatil;
el componente mas volatil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilación es
obtener el componente mas volatil en forma pura. Por
ejemplo, la eliminación del
agua de la glicerina evaporando el agua, se llama evaporación, pero la
eliminación del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama
destilación, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos.
Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de
ebullición) entre los dos componentes es grande, puede realizarse
facilmente la separación completa en una destilación
individual. El agua del mar, por ejemplo, que contiene un 4% de
sólidos disueltos (principalmente sal común), puede purificarse
facilmente evaporando el agua, y condensando después el vapor
para recoger el producto: agua destilada. Para
la mayoría de los propósitos, este
producto es equivalente al agua pura, aunque en realidad contiene algunas
impurezas en forma de gases disueltos, siendo la mas importante el
dióxido de carbono.
Si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo
difieren ligeramente, no se puede conseguir la separación total en
unadestilación individual. Un ejemplo importante es la separación
de agua, que hierve a 100 °C, y alcohol, que hierve a 78,5 °C. Si se
hierve una mezcla de estos dos líquidos, el vapor que sale es mas
rico en alcohol y mas pobre en agua que el líquido del
que procede, pero no es alcohol puro. Con el fin de concentrar una
disolución que contenga un 10% de alcohol (como la que puede obtenerse
por fermentación) para obtener una disolución que contenga un 50%
de alcohol (frecuente en el whisky), el destilado ha de destilarse una o dos
veces mas, y si se desea alcohol industrial (95%) son necesarias varias
destilaciones.
Destilación fraccionada
Este proceso, conocido como rectificación o destilación
fraccionada, se utiliza mucho en la industria, no sólo para mezclas
simples de dos componentes (como alcohol y agua en los productos de
fermentación, u oxígeno y nitrógeno en el aire
líquido), sino también para mezclas mas complejas como las
que se encuentran en el alquitran de hulla y en el petróleo. La
columna fraccionadora que se usa
con mas frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas
estan dispuestas horizontalmente, separadas unos centímetros, y
los vapores ascendentes suben por unas capsulas de burbujeo a cada
placa, donde burbujean a través del
líquido. Las placas estan escalonadas de forma que el
líquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa
de abajo y allí fluye dederecha a izquierda. La
interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta
debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del
líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. En este caso, pueden ser necesarias cinco placas para hacer el
trabajo de cuatro placas teóricas, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada
columna apilada, en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila
de anillos de barro o trocitos de tuberías de vidrio.
La única desventaja de la destilación fraccionada es que una gran
fracción (mas o menos la mitad) del destilado
condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe
hervirse otra vez, con lo cual hay que suministrar mas calor. Por otra parte, el funcionamiento continuo permite grandes ahorros
de calor, porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar el
material que entra.
Cuando la mezcla esta formada por varios componentes, estos se extraen
en distintos puntos a lo largo de la torre. Las torres de destilación industrial para petróleo
tienen a menudo 100 placas, con al menos diez fracciones diferentes que son
extraídas en los puntos adecuados. Se han
utilizado torres de mas de 500 placas para separar isótopos por
destilación.
Destilación por vapor
Si dos líquidos insolubles se calientan, ninguno de los dos es afectado
por la presencia delotro (mientras se les remueva para que el líquido
mas ligero no forme una capa impenetrable sobre el mas pesado) y
se evaporan en un grado determinado solamente por su
propia volatilidad. Por lo tanto, dicha mezcla siempre hierve
a una temperatura menor que la de cada componente por separado. El
porcentaje de cada componente en el vapor sólo depende de su
presión de vapor a esa temperatura. Este
principio puede aplicarse a sustancias que podrían verse perjudicadas
por el exceso de calor si fueran destiladas en la forma habitual.
Destilación al vacío
Otro método para destilar sustancias a temperaturas por debajo de su
punto normal de ebullición es evacuar parcialmente el alambique.
Por ejemplo, la anilina puede ser destilada a 100 °C extrayendo el 93% del aire del alambique. Este método es tan
efectivo como
la destilación por vapor, pero mas caro. Cuanto
mayor es el grado de vacío, menor es la temperatura de
destilación. Si la destilación se efectúa en un vacío practicamente perfecto, el proceso se
llama destilación molecular. Este proceso se usa
normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos
inestables. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un
espacio evacuado y se calienta. El condensador es una placa fría,
colocada tan cerca de la primera como sea posible. La mayoría
del
material pasa por el espacio entre las dos placas, y por lo tanto se pierde muy
poco.
Destilaciónmolecular centrífuga
Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra
herméticamente y se coloca en posición vertical, se produce una
separación parcial de los gases como resultado de la gravedad. En
una centrifugadora de alta velocidad, o en un
instrumento llamado vórtice, las fuerzas que separan los componentes
mas ligeros de los mas pesados son miles de veces mayores que las
de la gravedad, haciendo la separación mas eficaz. Por ejemplo,
la separación del hexafluoruro de uranio gaseoso, UF6, en
moléculas que contienen dos isótopos diferentes del uranio,
uranio 235 y uranio 238, puede ser llevada a cabo por medio de la
destilación molecular centrífuga.
Sublimación
Si se destila una sustancia sólida, pasandola directamente a la
fase de vapor y otra vez a la fase sólida sin que se forme un líquido en ningún momento, el proceso se
llama sublimación. La sublimación no difiere de la
destilación en ningún aspecto importante, excepto en el cuidado
especial que se requiere para impedir que el sólido obstruya el aparato.
La rectificación de dichos materiales es imposible. El
yodo se purifica por sublimación.
Destilación destructiva
Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada, descomponiéndose
en varios productos valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento
en la misma operación, el proceso se llama destilación
destructiva. Las aplicaciones mas importantes de este procesoson
la destilación destructiva del carbón para el coque, el
alquitran, el gas y el amoníaco, y la destilación
destructiva de la madera para el carbón de leña, el acido
etanoico, la propanona y el metanol. Este último
proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintéticos
para fabricar distintos subproductos. El craqueo del petróleo
es similar a la destilación destructiva.
Sección experimental
1. Se secó todo el material, para no afectar el rendimiento del
procedimiento.
2. Se agregó una cantidad proporcional a una cucharita pequeña de
sulfato de sodio anhídrido (Na2SO4) a el aceite de girasol
extraído en la practica anterior(60ml), con el
fin de remover la cantidad posible de agua (H2O). Se dejó en reposo durante 5 minutos y se estuvo revolviendo
periódicamente. Este procedimiento se realizó
en la cabina extractora.
3. La mezcla obtenida, se filtró por gravedad y se recolecto el filtrado
en un matraz fondo plano,
seco y previamente pesado (109,09g Este proceso también se realizo en la cabina extractora
debido a que el solvente Eter no polar, es inflamable, volatil y no es
saludable su inhalación.
4. Se armó el montaje para destilación simple,
calentandose la muestra con una manta de calentamiento, debido a que el
disolvente es muy inflamable.
5. Se destilo la mezcla de forma lenta, y el recipiente recolector se
sumergió en hilo para evitar que el Eter recuperado se
evaporara.Resultados y discusiones
Cuando se agregó el Na2SO4 a la muestra de aceite de girasol se observo
que la mezcla tenía dos fases pues en el fondo del recipiente, se mostraba
un precipitado de Na2SO4; el cual fue separado por el método de
filtración, en este proceso se remueve del aceite, agua e impurezas.
Cuando el procedimiento de destilación alcanzó una temperatura de
24º, empezaron a caer las primeras gotas de éter, este valor no corresponde al punto de ebullición
teórico del
éter y es porque el termómetro se encontraba bastante alejado de
la manta de calentamiento.
El residuo de éter es captado en un recipiente
al cual se le esta manteniendo una temperatura baja para evitar que este
solvente por ser altamente volatil, se evapore.
El aceite de girasol que quedo al ser destilado el éter tiene un color amarillo
mas intenso.
%de Aceite recolectado= (W3- W2) / W1 * 100
% = (112,29 – 109,09) / 5 * 100
% = 64%
Conclusiones
La destilación como técnica de separación de mezclas se
puede considerar como eficaz, un poco lenta y tiene como desventaja el gasto de
agua, aunque ese problema se puede solucionar con una bomba de retorno de agua,
como se hizo en este laboratorio.
El rendimiento de la reacción depende de la calidad de
la semilla.
Bibliografía
(1) Raymond Chang, Química. Cuarta Edición.
(2) https://www.alambiques.com/tecnicas_destilacion.htm
(3) https://quimicalibre.com/destilacion/
