Reporte largo 1 Destilacion de vino

Determinación del grado de alcohol por medio de un
densímetro mediante una destilación de vino.
Jostin Vargas* Gabriel Corrales
Escuela de Química, Universidad Nacional, Sede Región Brunca, Pérez Zeledón, Costa Rica.
Palabras clave: Destilación, etanol, ebullición, destilado, porcentaje, densímetro.
RESUMEN: En esta práctica se realizó una destilación
de vino, la cual se obtuvo con ayuda de un sistema de
destilación simple, destilando el vino se obtuvo etanolagua las cuales fueron separadas por una diferencia de
puntos de ebullición, obteniendo un destilado y
calculando el porcentaje de etanol obtenido por medio de
un densímetro.
INTRODUCCIÓN
Una de las operaciones básicas de separación con
mayor importancia es la destilación. Generalmente se
basa en una operación doble provocando la ebullición
de un líquido la cual genera una fase de vapor con
distinta composición al estar en contacto con la fase
liquida la cual se condensa de forma parcial. Mediante
esta acción doble que se produce de evaporación y
condensación, la fase de vapor se enriquece con los
componentes más volátiles de la mezcla liquida por lo
tanto la fase liquida se va a enriquecer de los
componentes con menor volatilidad. (1)
Al hablar de destilación existen varios tipos o formas de
llevar a cabo una destilación, podemos llevar a cabo una
destilación simple, (1) esta es el tipo más básico de
destilación, en este tipo el ciclo de evaporacióncondensación se realiza una sola vez, se utiliza para
llevar a cabo una destilación con puntos de ebullición
inferiores a 150 ·c o también separar mezclas con
componentes con diferente punto de ebullición al menos
de 60-80·c. También se puede implementar la
destilación fraccionada esta técnica permite realizar
varias destilaciones sencillas en una sola operación de
manera continua, es algo similar a la destilación simple,
pero se ha colocado entre el matraz y la cabeza de
destilación una columna que puede rellenarse de tipos
de sustancias inertes, la eficacia de esta técnica se basa
en el número de platos teóricos que tenga la columna lo
cual nos ayuda a obtener una mejor separación. (2)
Figura 1. Sistema de destilación simple
Figura 2. Sistema de destilación fraccionada.
Los principios de separación de la destilación incluyen
la transferencia de calor y masa, equilibrio
termodinámico la cual tiene como criterio la
temperatura de ebullición de la sustancia más volátil. Al
llevarse a cabo el proceso de separación encontramos 3
fases, la fase 1 vemos la formación de dos fases en la 2
la transferencia de calor y masa entre las dos fases y por
último (la 3) vemos la separación de estas dos fases.
Para realizar la purificación de este tipo de mezclas
debe de ser tratada mediante unas operaciones de
separación no muy convencionales como la destilación
azeotrópica. (3)
La separación de mezclas es la parte más importante en
la química y por esto se utiliza el método de destilación,
sin embargo, esta operación pierde efectividad a la hora
de separar mezclas las cuales forman azeótropo lo cual
significa que poseen valores de volatilidad
relativamente cerca una de otra. Para poder separar esto
se necesita adoptar técnicas distintas o tecnologías
como lo es la destilación por cambios de presión
azeotrópica para lograr la separación. (4)
La formación de azeótropos se presentan una amplia
variedad de procesos químicos, como es en este caso en
la producción de etanol, lo más común para eliminar los
componentes en un punto de azeótropo es la destilación
extractiva. (11)
Los objetivos de esta practica van a ser conocer y
realizar una técnica de separación, ver las utilidades del
destilado como un método utilizado de manera general
de separación, conocer la utilidad de un densímetro y
aprender a utilizarlo.
SECCIÓN EXPERIMENTAL
Se adicionaron 100 ml de una bebida alcohólica, 50 ml
de agua destilada y unas perlas de vidrio a un matraz de
destilación. Se armó un equipo de destilación simple
donde se mantuvo en calentamiento lento pero
continuo. Se recogió el destilado en un balón aforado de
100 ml, para luego aforar y homogenizar con agua
destilada. Se transfirió el contenido del balón a una
probeta de 100 ml y se procedió a colocar el densímetro
para realizar una lectura con este. Se realizó una
comparación entre la determinación del porcentaje de
alcohol con el densímetro.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuadro 1. Temperatura inicial del destilado.
Temperatura primeras gotas (destilar) Dirección
78˚
0,9860
La temperatura ideal para obtener una separación de los
líquidos en este caso el agua y el etanol por medio de la
destilación simple es de 78,3 ·C por lo cual al tener esta
temperatura vamos a destilar la mayor cantidad de
etanol posible como es nuestro caso en el cuadro 1. (9)
Sin embargo, el mantener una temperatura tan exacta y
estable es casi imposible, teniendo dos componentes
que hiervan a una diferencia de 60·c a 80·C en ese
marguen vamos a destilar una cantidad razonable de
etanol y n de agua. (2) Por lo cual las temperaturas que
obtuvimos comparando con las ideales en las
referencias (9 y 2) nuestros datos obtenidos en la
práctica nos dan un buen comienzo a la hora de
comenzar a destilar el vino, obteniendo una cantidad
razonable de destilado con mayor densidad de etanol
que de agua.
Cuadro 2. Volúmenes recogidos y densidad de las
fracciones obtenidas en destilación simple.
Volumen
Probeta
vacía
Probeta
Densidad (por
diferencia)
20 ml
61,34 g
79,16 (20
ml)
0,892
50 ml
141,66 g
188,76
(50 ml)
0,930
150 ml
183,00 g
329,00
(150 ml)
0,973
Por medio de comparación entre sistemas de destilación
simple y fraccionaria logramos visualizar que la energía
con la que llegan los vapores desde el balón fluyendo
por el tubo condensador hasta la salida, son muy
difíciles de controlar a diferencia de una destilación
fraccionada que esta llega a densidades mas cercanas a
las densidades teóricas por lo tanto también se llega a
una alta pureza de los componentes destilados. (10) El
tipo de técnica utilizada en esta practica la destilación
simple nos permitió determinar cantidades de
volúmenes obtenidos en la destilación, ya pesados los
diferentes volúmenes logramos obtener diferentes
densidades las cuales son datos muy buenos.
Claramente para obtener una mejor calidad o mejor
producto seria ideal en este caso utilizar un sistema de
destilación fraccionada la cual viendo el anexo 10 es un
sistema con mejores resultados que el sistema utilizado
en esta práctica.
Cuadro 3. Densidad obtenida del destilado.
Muestra Valor medido
Alcohol 0,9860
Teniendo la cantidad extraída del destilado en una
probeta se coloca el instrumento llamado densímetro el
cual pone en práctica el principio de Arquímedes. (6)
Teniendo la probeta con el destilado se sumerge con
precaución así viendo la escala del densímetro se
obtiene la densidad del destilado. En nuestro caso
obtuvimos un valor de 0.9860 el cual vamos a ver que
sacando el porcentaje de alcohol comparado con el
porcentaje total de alcohol del vino nuestros resultados
son muy cercanos por lo tanto son buenos resultados
obtenidos en la práctica.
Figura 3. Relación entre peso especifico y porcentaje de
alcohol en una mezcla etanol-agua. (5)
Es importante tener un cuidado grande a la hora de
introducir el densímetro para calcular el % de alcohol.
INFORMACIÓN DE LOS AUTORES
Contacto de autor para efectos de correspondencia
Jostin Vargas
Tel: 85859585
jostin.nunez.vargas@est.una.ac.cr
AGRADECIMIENTOS
Los autores de este reporte quieren agradecer al
laboratorio de la UNED por brindar su tiempo y
hospitalidad para lograr realizar esta práctica y a la
profesora Andreina Leal por su guía durante la
realización de la práctica.
La figura 3 nos muestra los valores entre un peso
especifico y porcentaje de etanol el cual nos permite
con el valor del cuadro 3 poder llevar a cabo la
interpolación para llegar al valor del etanol del
destilado.
Cuadro 4. % De etanol (interpolación)
Muestra % De etanol
Vino
10,17%
La interpolación nos da un caso de ajuste lineal, el cual
se busca una recta la cual aproxime a todos los puntos
representando por la siguiente expresión: Y= ax + b. A
partir de esto se construyen las ecuaciones con
incógnitas (8) a partir de esto con la figura 3 logramos
obtener el porcentaje de alcohol en el cuadro 4, debido a
esto podemos ver que nuestros datos son los esperados
para una destilación de un vino ya que el vino utilizado
posee un porcentaje total de 12% con una diferencia de
alcohol de un 1% con los resultados obtenidos ya que
obtuvimos un 10.17%, Esto no deja ver que nuestra
práctica fue bien empleada logrando destilar el 90% de
metanol del vino.
CONCLUSIONES
Se debe armar el sistema de manera que el destilado
fluya de buena manera.
En conclusión, se necesita utilizar una plantilla la cual
caliente de manera uniforme para tener una temperatura
estable.
Concluyendo, debemos tener un mayor control y
cuidado a la hora de estabilizar la temperatura.
Concluimos que mantener la temperatura en los grados
adecuados es muy difícil.
Se necesita implementar una gran cantidad de tiempo
para poder obtener una cantidad razonable de etanol.
REFERENCIAS
(1) Muñoz Camacho, E.; Grau
Ríos, M. INGENIERÍA QUÍMICA; UNED:
Madrid, 2013..
(2) Brito, D. P. Tipos de Destilacion.
Academia.edu - Share research, 22 de marzo
de
2020. https://www.academia.edu/43164709/T
ipos_de_Destilacion (accedido el
09/05/2022).
(3) Vanegas, D.; Rendón, J.; Velásquez, J. A.;
Zapata, Z. Caso de estudio de la destilación
etanol-agua en operación continua y
discontinua y su simulación con ecuaciones
cúbicas de estado y modelos de actividad.
SciELO Colombia- Scientific Electronic
Library Online, 13 de abril de
2020. http://www.scielo.org.co/scielo.php?scr
ipt=sci_arttext&pid=S012377992020000300201 (accedido el
11/05/2022).
(4) Gross, M. S. Separación de mezclas
azeotrópicas vía destilación
mejorada. Biblioteca Virtual, 17 de
septiembre de
2021. https://bibliotecavirtual.unl.edu.ar:8443
/handle/11185/6165?localeattribute=en (accedido el 12/05/2022).
(5) Legrá-Lobaina, A. A.; Atanes-Beatón, D. M.;
Guilarte-Fuentes, C. Contribucion al metodo
de interpolacion lineal con triangulacion de
Delaunay. Gale Academic OneFile,
2014. https://go.gale.com/ps/i.do?id=GALE|A
470159936&sid=googleScholar&v
=2.1&it=r&linkaccess=abs&is
sn=02585979&p=AONE&sw=w&a
mp;userGroupName=anon~cc07d232 (accedi
do el 12/05/2022).
(6) - Jiménez, M. J., Procesos de separación:
destilación simple de un vino para la
determinación de su grado alcohólico, 2016,
1, 130-137.
(7) - Calvo, P. M.; Carballo, A. F.; Villegas, R.
L.; Vargas, G. X.; Borbón, A. H.; Vega, G. I.;
Mora, A. C.; Rodriguez J. A., Química
Orgánica, 2013, 1, 69-74.
(8) Efecto de la interpolación respecto al error en
una aplicación. CON-CIENCIA 2015, 3 (1).
(9) - Nor, A. R.; Suhaimi, I.; Suhaila, H.;
Mohamad, S. A. I.; Mohd, N. O., Boiling
curve and droplet evaporation lifetime on hot
hemispherical copper surface, 2019, 8, 85898592.
(10)
- Grande, V. J. C.; Ortiz, B. S.,
Destilación simple y fraccionada: Método de
purificación de líquidos, 2019, 1, 1-7.
(11)
MatosJ, I. Q.; VarandasJ, S.;
Santos, P. THERMODYNAMIC MODELING
OF AZEOTROPIC MIXTURES WITH
[EMIM][TfO] WITH CUBIC-PLUSASSOCIATION AND CUBIC EOSs. SciELO Brasil, junio de
2018. https://www.scielo.br/j/bjce/a/Mgmjr9b
njN9zZQ5shj8CsfF/?lang=en (accedido el
12/05/2022).