wieso erhält man bei der destillation von wein auch immer etwas wasser?
7 Antworten
Es ist nicht so, dass man aus einer Mischung aus Alkohol und Wasser allein den Alkohol verdampfen kann, sobald die Siedetemperatur des Alkohols überschritten ist.
Stattdessen verdampft bei der Siedetemperatur der Mischung, die über der des Alkohols liegt, ein Dampf, der zwar mit Alkohol angereichert ist, aber eben kein reiner Alkohol ist. Also kann man mit jedem Destillationsschritt den Alkohol anreichern, aber keinen wirklich reinen Alkohol gewinnen.
Bei dem System Wasser/Ethanol tritt dazu noch ein Azeotrop auf. Ein Azeotrop ist eine Mischung, die sich dadurch auszeichnet, dass der Gehalt des Leichtersieders in Dampf und Flüssigkeit gleich sind. Das ist hier bei ca. 96% Ethanol und 4% Wasser der Fall. Hier ist destillativ keine weitere Anreicherung mehr möglich. Um ein Azeotrop zu brechen, muss man entweder einen dritten Stoff einsetzen (Stichwort Reaktivrektifikation) oder in einer weiteren Destillation bei anderem Druck destillieren. Die Lage des Azeotrops ist druckabhängig und kann bei Druckvariationen auch ganz verschwinden.
Man kann den Alkohol schon auf >96% anreichern, aber eben nicht mit einer drucklosen Destillation, denn bei der wäre bei 96% tatsächlich Schluss.
Und natürlich gehen die zusätzlichen Trennschritte auf den Preis. Wobei ich glaube, dass auch das Wort "Bioethanol" schon kostet ;-)
Übrigens: Da hat sich beim schnellen Tippen oben ein Fehler eingeschlichen: Extraktivrektifikation statt Reaktivrektifikation sollte es heißen.
Zur Herstellung von 100% Alkohol: Du kannst drucklos bis 96% rektifizieren. Dann schließt Du eine zweite Stufe bei erhöhtem Druck an. Die Druckerhöhung verschiebt das Azeotrop zu niedrigeren Alkolgehalten. Das bedeutet, dass der Alkohol diese zweite Trennstufe durch den Sumpf verlässt, während das Wasser über Kopf geht.
Wasser ist ein sehr leichtes Molekül, das wegen der Wasserstoffbrückenbindungen dennoch einen relativ hohen Siedepunkt hat. In der Verdünnung spielen die Brücken aber immer weniger Rolle und Wasser wird zu einem Leichtsieder.
Falls ich noch kommentieren darf:
Reaktivrektifikation stimmt hier nicht ganz, was du brauchst ist ein Schleppmittel, im Fall von Ethanol z.B. Benzol. Damit ist das Azeotrop gelöst. Du willst ja nichts abreagieren.
Du Druckstufendestillation war in der Praxis nicht erfolgreich.
Gewiss darfst Du kommentieren, vor allem wenn Du recht hast ;-)
Extraktivdestillation wäre das Stichwort gewesen, nicht Reaktovrektifikation, das ist völlig richtig. Ich hab das weiter oben als Antwort auf Iks72 schon geschrieben.
Es gibt wie immer verschiedene Verfahren, die auch alle im Einsatz sind. Der Nachteil der Druckstufendestillation ist der hohe interne Umlauf, das treibt den Energieverbrauch und die Apparatekosten. Aber einen Zusatzstoff einzubringen, der vollständig wieder heraus muss, ist auch unschön.
Und einen Vorteil hat die Druckstufenrektifikation: Sie passt gut zur Frage, die zielt ja auf das Problem Azeotrop ab.
Bei der Destillation von Wein durch den niedrigeren Siedepunkt des Alkohols gegenüber Wasser eine Aufkonzentrierung des Ethanols im aufsteigenden Dampf erreicht, sodass ein hochprozentiges Getränk – der Branntwein – als kondensierter Dampf entsteht. Nicht erwünschte und dem Geschmack abträgliche Begleitstoffe werden zusätzlich während des Prozesses abgetrennt. Da sich die Siedepunkte von Ethanol (78,5 °C) und Wasser (100 °C) nur gering voneinander unterscheiden, ist eine vollständige Trennung mit einer einfachen Destillation nicht zu erreichen. Um beispielsweise eine zehnprozentige Alkohollösung, wie sie z. B. bei der Gärung erhalten wird, auf eine Lösung mit 50 Prozent Alkohol zu konzentrieren, muss das Destillat noch mindestens ein- bis zweimal destilliert werden. Für technischen Alkohol (95-prozentig) wiederholt man die Destillation mehrmals. Trotz aller Mühe bleiben immer noch andere Stoffe im Ergebnis (also etwas Wasser auch). Es kommt auch auf die Methode an -> http://de.wikipedia.org/wiki/Destillation
Die Sidetemperatur des Wassers liegt bei 100°c und die des Ethanols bei 78°c. Wenn die Temperatur bei der Destillation nicht genau geregelt wird, verdunstet auch Wasser und wird mit dem Alkohol überführt. Wenn du reinen Alkohol haben möchtest, geht es eh nicht in einem Schritt. Es sind mehrere erforderlich und durch Zusatz von einer Chemikalie "Cyclohexan" in den Sud erst erreicht.
Sorry, das stimmt so nicht. Das hat nichts mit der Regelqualität zu tun. Du kannst die Temperatur - konstanten Druck vorausgesetzt - gar nicht regeln. Die Flüssigkeit ist am Siedepunkt, eine zusätzliche Wärmezufuhr verdampft Flüssigkeit, ohne dabei die Temperatur zu erhöhen, zumindest so lange, bis sich die Zusammensetzung des Sumpfes verschoben hat.
Die Flüssigkeit aus Ethanol und Wasser siedet bei 78°C nicht!!! Der gemeinsame Siedepunkt der Mischung liegt höher.
Und bitte, was stimmt nicht? Ich hab damals selbst Alkohol gebrannt und immer gut gefahren. 100% Alkohol kannst du nicht in einem Schritt erreichen. Es sind mehrere nötig, wobei beim letztem Schritt trotzdem noch Wasser übrig bleibt, den du nur mit einem Trick herraus bekommst. Nämlich durch Zusatz von Cyclohexan. Das das Wasser entzieht. Ich hab doch geschrieben, das es nicht in einem Schritt möglich ist! Wenn du aber die Temperatur nidriger regulierst, erhältst du trotzdem noch Wasser. Aber der Prozenntsatz ist viel geringer als wenn du die Temperatur noch weiter erhöhst. Ich hatte immer einen genauen Druck und Temperaturmesser mit dem ich Destillierte. Also aus gegorenen Weintrauben. Das hatten wir damals im Iran gemacht, da Alkoholverbot herrschte und sich trotzdem noch damit Geld verdienen ließ. Außerdem zum Rosenwasserherstellung, was in etwa der selbe prozess ist, nur das die Temperatur anders geregelt wird.
Wenn Du konstanten Druck und über eine gewisse Zeit auch konstante Zusammensetzung hast und Dich am Siedepunkt befindest, ist die Temperatur doch kein Freiheitsgrad mehr. Wenn Du mehr oder weniger Wärme zuführst, gibt die Flüssigkeit mehr oder weniger Dampf ab. Deswegen sehe ich nicht, wie man die Temperatur regeln kann. Oder regelst Du die Heizleistung?
Wie bekommst Du eigentlich den Zusatz von Cyclohexan wieder aus dem Alkohol heraus? Sind das weitere Destillationsschritte? Und wie stellst Du sicher, dass das Produkt wirklich frei von Benzin ist?
Ich hab selbst nur manchmal 100% hergestellt. Aber wenn du den Stoff in den letzten Schritt zugeführt hast (also 96% Alkohol)kommt es in eine Hilfsstofftrennsäule. Da geschieht eine Auftrennung in den im Sudrückstandes anfallenden 100% Alkohol und oberhalb das Cyclohexan WasserGemisches. Cyclohexan und Wasser sind im flüssigen Zustand nicht mischbar und trennen sich nach der Kondensation im Abscheider. Das ist ein Kreislauf. Und die Temperaturregler sowie den Druckregler waren in meiner Apparatur von innen nach Außen kommend befestigt. Wurde die Temperatur zu hoch, hatte ich also mehrere Möglichkeiten. Auch über die Heizleistung, bis die Temperatur wieder im normalbereich war. Wie gesagt, 100% Alkohol hatte ich nur gelegentlich hergestellt. Normal hatte ich mit weniger Prozentigem zutun. Aber es gelang immer sehr gut. Ich hatte auch damals Apotheken in kleineren Mengen beliefert.
http://de.wikipedia.org/wiki/Ethanol#Destillation
Das ist eine Schleppdestillation von Wasser aus Ethanol. Da das Sumpfprodukt Ethanol ist brauchst Du da kein Cyclohexan rauszubekommen. Vermutlich entsteht dabei aber ein technisches Produkt; ich bevorzuge die Destillation über Trocknungsmittel.
wiel die bindungsenergie von dem wasser nicht gleichmäßig stark ist. An der oberfläche sind die kräfte geringer. D.h eine geringere temperatur läßt das wasser schon unter 100 grad celsius verdampen. http://www.chemieplanet.de/stoffe/intermol.htm
Weil Wasser und Alkohol ein sogenanntes azeotropes Gemisch bilden. Mehr als ein 96% iger Alkohol lässt sich durch Destillation nicht gewinnen. Alkohol/Wasser 95.6/4.4 bildet eine Einheit mit einem gemeinsamen Siedepunkt.
Will man reineren Alkohol haben, muss man das retsliche Wasser chemisch entziehen. Trocknung mit wasserfreiem Calziumchlorid, das baut wasser als Kristallwasser ein. Es läst sich aber auch ganz wenig in Alkohol.
Man macht Natriumalkoholat, reinigt es und spaltet dann das Natrium wieder ab. Das Endprodukt heißt absoluter Alkohol.
Hier spricht jemand, der wohl etwas mehr Ahnung von Chemie hat als ich. Da kann ich doch direkt mal folgende Frage anschließen: Ist der 100% Bioalkohol, den man für die Ethanolbrenner bekommt, also wirklich kein Fake? Ich dachte nämlich bisher immer, bei 96% sei Schluss. Und zweite Frage: Ist der 100% Alkohol deswegen teurer als der 96% Alkohol, weil der von dir beschriebene Schritt recht aufwändig ist?
Danke im Voraus für die Mühe.