Podstawy Destylacja olejków eterycznych.pdf

Wydział Chemii

Zakład Technologii Chemicznej

Ćwiczenie nr 13

DESTYLACJA OLEJKÓW ETERYCZNYCH Z UPROSZCZONĄ

SYMULACJĄ PROCESU REKTYFIKACJI

Lublin 2007

1. Wyodrębnienie substancji w stanie chemicznie czystym 3

1.1.Destylacja 4

1.2. Ekstrakcja i metody ekstrakcji 6

2. Otrzymywanie ekstraktów rośinnych 10

2.1. Podział substancji ekstrahowanych 12

2.2. Wpływ roślinnych substancji towarzyszących na uwalnianie i wchłanianie

substancji czynnych 12

3. Ocena roślinnych preparatów kosmetycznych 12

3.1. Równoważność dwóch preparatów rośinnych 13

3.2. Aktywne substancje roślinne w kosmetyce pielęgncyjnj 13

3.3. Właściwości farmakologiczne, składniki i zastosowanie liści i olejków:

melisy, mięty, rumianku, szałwi i krwawnika 14

3.4. Skład chemiczny i parametry fizykochemiczne olejków: melisy, mięty,

rumianku i szałwi 18

3.5. Związki terpenowe jako jedne z podstawowych składników ziół stosowanych

w lecznictwie i kosmetyce 21

4. Symulacja procesu destylacji olejków eterycznych z zastosowaniem pakietu

CHEMCAD 24

5. Opis ćwenia 27

5.1.Zadanie1 27

5.2.Zadanie2 29

6. Lratura 34

7. Aneks: Opisy oznaczeń w wybranych ziołach 35

1. Wyodrębnienie substancji w stanie chemicznie czystym

Wyodrębnienie substancji można przeprowadzić różnymi metodami poprzez:

• destylację,

• krystalizację,

• sublimację,

• ekstrakcję,

• chromatografię.

Destylacja - metoda rozdzielania ciekłych układów wieloskładnikowych, oparta na różnej

lotności poszczególnych składników mieszaniny.

W zależności od substancji, które mają zostać oczyszczone lub rozdzielone stosuje się różne

sposoby destylacji:

- destylacja zwykła (pod ciśnieniem atmosferycznym); najczęściej stosowana,

- destylacja z parą wodną; dla substancji, które w temperaturze wrzenia rozkładają się, ale

z wodą nie mieszają się,

- destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem; dla substancji, które w temperaturze wrzenia

rozkładają się i mieszają się z wodą,

- destylacja frakcjonowana; dla rozdzielenia mieszaniny kilku substancji.

Krystalizacja - metoda polegająca na wydzieleniu ciała stałego w postaci kryształów

z przesyconego lub przechłodzonego roztworu. Celem tego jest oczyszczenie substancji na

zasadzie różnicy rozpuszczalności w określonym rozpuszczalniku substancji oczyszczanej i jej

zanieczyszczeń. Należy stosować taki rozpuszczalnik, w którym substancja oczyszczana

rozpuszcza się dobrze na gorąco, a na zimno znacznie gorzej. Zanieczyszczenia natomiast

powinny być łatwo rozpuszczalne na zimno lub później przynajmniej trudno krystalizować.

Etapy procesu krystalizacji:

1. rozpuszczenie substancji w małej ilości rozpuszczalnika w jego temperaturze wrzenia

2. przesączenie na gorąco lub dekantacja

3. oziębienie przesączu i wykrystalizowanie substancji

4. oddzielenie kryształów z roztworu

5. przemycie i suszenie substancji

Rozróżniamy podobnie jak w przypadku destylacji krystalizację zwykłą i frakcjonowaną.

Sublimacja polega na przeprowadzeniu substancji stałej w fazę gazową (z pominięciem fazy

ciekłej) i ponowne przejście w stan stały. Ponieważ proces przebiega poniżej temp. topnienia

substancji sublimowanej, stosuje się tę metodę wtedy, gdy oczyszczany związek rozkłada się

w temperaturze topnienia.

Ekstrakcja - metoda rozdzielania mieszanin ciekłych lub stałych. Polega na wydzieleniu z fazy

ekstrahowanej, za pomocą odpowiednich rozpuszczalników, jednego lub kilku składników

mieszaniny. Rozpuszczalnik winien selektywnie rozpuszczać badaną substancję. W metodzie tej

wykorzystuje się dużą różnicę rozpuszczalności tego związku w roztworze ekstrahowanym

i w rozpuszczalniku.

Chromatografia to technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania

składu mieszanin związków chemicznych.

W każdej technice chromatograficznej najpierw rozdziela się badaną mieszaninę, a następnie

przeprowadza się detekcję poszczególnych składników. Rozdział substancji następuje w wyniku

przepuszczenia roztworu badanej mieszaniny przez specjalnie spreparowaną fazę rozdzielczą

(złoże), zwaną też fazą stacjonarną. Fazą rozdzielczą są substancje wykazujące zdolności

sorpcyjne lub zdolne do innych oddziaływań na substancje przepływające. Podczas przepływu

eluenta (fazy ruchomej) przez fazę rozdzielczą następuje proces wymywania zaadsorbowanych

(lub związanych) substancji. Intensywność tego procesu jest różna dla poszczególnych

składników mieszaniny. Jedne składniki są więc zatrzymywane w fazie dłużej, a inne krócej,

dzięki czemu może następować ich separacja. Czas przebywania danego składnika w kolumnie

określany jest mianem czasu retencji.

Podziału technik chromatograficznych dokonuje się w zależności od eluenta, rodzaju i sposobu

przygotowania fazy rozdzielczej oraz parametrów procesu.

1.1. Destylacja

Destylacja polega na przemianie substancji w stan pary i następnym jej skropleniu w innym

już miejscu po przeprowadzeniu przez aparaturę chłodzącą. Podstawowym warunkiem

zastosowania tej metody jest możliwość przejścia oczyszczanej substancji w stan pary bez

jednoczesnego rozkładu. I tak, destylację pod zwykłym ciśnieniem stosuje się wyłącznie do

substancji o niewielkich cząsteczkach, których temperatura wrzenia leży poniżej 200 o C. Dla

substancji wysokowrzących stosuje się destylację pod zmniejszonym ciśnieniem. Substancje

stałe destyluje się z reguły pod zmniejszonym ciśnieniem lub z parą wodną. Temperatura

wrzenia jest, jak wiadomo, temperaturą, w której prężność pary substancji osiąga wartość

ciśnienia atmosferycznego. Zmiana temperatury wrzenia w toku destylacji dowodzi, że

substancja nie jest czysta i mamy do czynienia z mniej lub bardziej złożoną mieszaniną.

Destylacja z parą wodną

Destylacja z parą wodną jest wygodną metodą oczyszczania substancji stałych i ciekłych nie

mieszających się z wodą , lotnych zaś z parą wodną, tzn. wykazujących w temperaturze bliskiej

100˚C dość znaczną prężność pary (co najmniej 6,5-13 hPa). Ponieważ woda i destylowany

składnik A nie mieszają się ze sobą, ogólna prężność par, zgodnie z prawem Daltona, jest sumą

prężności cząstkowych.

= (2)

gdzie: n A i n W - liczba moli cząsteczek substancji A i wody,

P A i P W - prężności cząstkowe par substancji A i wody.

Wprowadzając jednostki masy wzór można przekształcić do postaci:

(3)

gdzie: M A - masa cząsteczkowa substancji A.

Równanie (2) jest w przybliżeniu słuszne, gdyż jedynie przybliżeniem jest założenie

wzajemnej całkowitej nierozpuszczalności składników.

Destylacja z parą wodną jak to wynika z równania (1) zachodzi w temperaturze niższej od

temperatury wrzenia wody, przeto wiele substancji o temperaturach wrzenia bardzo wysokich,

w których ulegają one już zazwyczaj częściowemu rozkładowi daje się oczyścić przez destylację

w temperaturze poniżej 100 o .

Destylacja z parą wodną pozwala ponadto w łatwy sposób:

a) oddzielić produkt od nielotnych produktów smolistych.

b) wydzielić związek organiczny z wodnych roztworów soli nieorganicznych.

c) oddzielić wiele substancji organicznych lotnych z para wodną od związków organicznych

nielotnych z para wodną.

Prosty zestaw aparatury do destylacji z parą wodną niewielkich ilości substancji przedstawia

rysunek 1.

P = P W + P A (1)

Ponieważ ciecz zaczyna wrzeć, gdy prężność jej par osiągnie wartość ciśnienia

atmosferycznego panującego w danej chwili, przeto prężność par rozważanej mieszaniny osiąga

wartość ciśnienia atmosferycznego w temperaturze niższej od temperatury wrzenia każdego z jej

składników. Skład pary, a więc i skład kondensatu można obliczyć ze wzoru

Rys. 1. Zestaw do destylacji z parą wodną: 1 - kolba destylacyjna, 2 - nasadka typu „Y”,

3 - chłodnica, 4 - przedłużacz, 5 – odbieralnik.

Wiesze ilości substancji lotnej z para wodną można destylować w zestawie pokazanym na

rysunku 2.

Rys. 2. Zestaw do destylacji z parą wodną w dużej skali: 1 - wytwornica pary wodnej,

2 - chłodnica, 3 - kolba destylacyjna, 4 - przedłużacz, 5 - odbieralnik,

6 - rurka bezpieczeństwa.

Parę wodna przepuszcza się do czasu, gdy w destylacie przestaje pojawiać się substancja

destylowana. Sposób wyodrębniania substancji organicznej z destylatu zależy od jej stanu

skupienia. Substancje krystaliczne zazwyczaj odsącza się, a substancje ciekłe oddziela się za

pomocą ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym rozpuszczającym substancje organiczną

i oczywiście nierozpuszczalnym w wodzie.

Rys. 3. Schemat aparatu Derynga.

Inny wariant destylacji próbki surowca z wodą

przeprowadza się w aparacie Derynga o zamkniętym

obiegu wody. Wydzielony olejek zbiera się na

powierzchni wody w odbieralniku. Aparat składa się z

kolby szklanej i części zasadniczej. Część zasadnicza to

kolumna destylacyjna, chłodnica i odbieralnik, który

przez trójdrożny kurek i rurkę przepływową łączy się z

kolumną destylacyjną tworząc zamknięty obieg wody.

Kolumna zawęża rurkę i ta rurka kondensacyjna

przechodzi poniżej chłodnicy w część kalibrowaną,

stanowiącą odbieralnik. Górna, szersza część odbieralnika

jest opatrzona podziałką co 0,1 ml, dolna, zwężona natomiast jest skalibrowana co 0,01 ml.

Rurka odbieralnika zakończona jest trójdrożnym kurkiem, który z jednej strony łączy się z rurką

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: