Loading article…
水蒸気蒸留は、水とその他の揮発性および非揮発性成分を蒸留する分離プロセスです。沸騰した水からの蒸気は、揮発性物質の蒸気を凝縮器に運びます。両方とも冷却されて液体または固体の状態に戻りますが、非揮発性残留物は沸騰容器内に残ります。
通常の場合のように揮発性物質が水と混和しない場合は、凝縮後に自発的に明確な相を形成し、デカンテーションまたは分液漏斗で分離することができます。[1]
水蒸気蒸留は、抽出する物質の沸点が水の沸点よりも高く、分解やその他の望ましくない反応のために出発物質をその温度まで加熱できない場合に使用できます。また、目的物質の量が非揮発性残留物の量に比べて少ない場合にも役立ちます。これは、植物材料から揮発性精油を分離するためによく使用されます。[2]たとえば、オレンジの皮からリモネン（沸点176℃）を抽出するために使用します。
蒸気蒸留はかつて有機化合物の精製によく使われていたが、現在では多くの用途で真空蒸留や超臨界流体抽出に取って代わられている。しかし、蒸気蒸留はそれらの代替手段よりもはるかに簡単で経済的であり、特定の産業分野では依然として重要である。[3]
最も単純な形態である水蒸留または水蒸気蒸留では、水が沸騰容器内の出発物質と混合されます。直接水蒸気蒸留では、出発物質は沸騰フラスコ内の水の上に吊り下げられ、金属メッシュまたは穴あきスクリーンで支えられます。乾式水蒸気蒸留では、ボイラーからの蒸気が別の容器内の出発物質に強制的に流されます。後者の変形では、蒸気を水の沸点以上に加熱して（したがって過熱蒸気になる）、より効率的に抽出することができます。[4]
歴史
水蒸気蒸留は、アラビア初期哲学者キンディー（801年頃-873年）の著作とされる『キターブ・アル・タラフフーク・フィー・アル・イトル（香水に関する優しさの書）』(別名『キターブ・キミヤー・アル・イトル・ワ・ル・タシダート（香水と蒸留の化学の書）』)に記載されている多くのレシピで使用されています。[5]水蒸気蒸留は、ペルシャの哲学者で医師のイブン・スィーナー（ 980 年- 1037年）も、バラの花びらに水を加えて蒸留することでエッセンシャルオイルを生成するために使用しました。 [6]この方法は、アル・ディマシュキ（1256年-1327年）も大規模にローズウォーターを生成するために使用しました。 [7]
原理
すべての物質は沸点以下でもある程度蒸気圧を持っているため、理論上は蒸気を集めて凝縮することで、どの温度でも蒸留できます。しかし、沸点以下での通常の蒸留は、液体の上に蒸気を多く含んだ空気の層が形成され、その層の蒸気の分圧が蒸気圧に達するとすぐに蒸発が止まるため、実用的ではありません。その後、蒸気は拡散によってのみ凝縮器に流れますが、これは非常に遅いプロセスです。
単純蒸留は、一般的に出発物質を沸騰させることによって行われます。蒸気圧が大気圧を超えると、まだ蒸気を多く含む空気の層が破壊され、沸騰フラスコから凝縮器への蒸気の大量かつ安定した流れが生じるためです。
水蒸気蒸留では、その正の流れは、対象物質の沸騰ではなく、沸騰した水からの蒸気によって提供されます。蒸気は、対象物質の蒸気を運びます。
対象物質は水と混和したり、水に溶けたりする必要はありません。蒸気の温度でかなりの蒸気圧があれば十分です。
水が対象物質と共沸混合物を形成する場合、混合物の沸点は水の沸点よりも低くなる可能性があります。たとえば、臭化ベンゼンは156 ℃（通常の大気圧）で沸騰しますが、水との混合物は95℃で沸騰します。[8]ただし、共沸混合物の形成は水蒸気蒸留を行うために必須ではありません。
アプリケーション
水蒸気蒸留は、例えば香水に使用される精油の分離によく使用されます。この方法では、目的の油を含む植物材料に蒸気を通します。ユーカリ油、樟脳油、オレンジ油は、この方法で工業規模で得られます。[2]水蒸気蒸留は、例えばトール油から脂肪酸を精製する手段です。[9]
化学実験室では、蒸気蒸留が使用されることがあります。ブロモビフェニルの古典的な製造法がその例で、蒸気蒸留は最初に過剰なベンゼンを除去し、続いて臭素化された生成物を精製するために使用されます。[10]ベンゾフェノン の製造の1つでは、蒸気を使用して最初に未反応の四塩化炭素を回収し、次に中間体のベンゾフェノンジクロリドをベンゾフェノンに加水分解しますが、これは実際には蒸気蒸留ではありません。[11]プリンの 製造の1つでは、蒸気蒸留を使用して揮発性のベンズアルデヒドを不揮発性生成物から除去します。[12]
装置
,_48-102.png/500px-Hydrodistillation_using_the_Clevenger-type_apparatus_-_N._Sadgrove_and_G._Jones,_Agriculture_2015,_5(1),_48-102.png)
実験室規模では、システム外で生成された蒸気を精製対象の混合物に送り込み、蒸留を行う。[14] [1] また、クレベンジャー型装置を使用してその場で蒸気を生成することもできる。[15]
参照
参考文献
- ^ ab HT Clarke、Anne W. Davis (1922)。 「キノリン」。有機合成。2 :79。doi : 10.15227/orgsyn.002.0079。
- ^ ab ファールブッシュ、カール・ゲオルク;ハマーシュミット、フランツ・ヨーゼフ。パンテン、ヨハネス。ピッケンハーゲン、ヴィルヘルム。シャトコウスキー、ディートマール。バウアー、カート。ガルベ、ドロテア。シュルブルク、ホルスト (2003)。 「フレーバーとフレグランス」。ウルマンの工業化学百科事典。土井：10.1002/14356007.a11_141。ISBN 3-527-30673-0。
- ^ Zeki Berk (2018):食品プロセス工学と技術、第3版。742ページ。ISBN 978-0-12-812018-7 doi : 10.1016/C2016-0-03186-8
- ^ マヌエル G. セルパ、ラファエル B. マト、マリア ホセ コセロ、ロベルタ チェリアーニ、アントニオ JA メイレレ、ジュリアナ M. プラド、パトリシア F. レアル、タイス M. 竹内、M. アンジェラ A. メイレレス (2008): "Steam食品産業に応用された蒸留。」『食品用生物活性化合物の抽出: 理論と応用』の第 2 章、9 ～ 75 ページ。ISBN 9781420062397
- ^ ニーダム、ジョセフ（1980）。中国の科学と文明。第5巻：化学と化学技術。第4部：スパジリカルな発見と発明：装置、理論、贈り物。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局。ISBN 9780521085731。p. 128、注 h (Needham 1980、p. 128、注 d の作品の真正性に関する留保を参照)。14
世紀の料理本Kanz al-fawāʾid fī tanwīʿ al-mawāʾidに引用されているレシピの一部を翻訳したもの。Nasrallah 、Nawal (2017)。食卓のメリットとバラエティの宝庫: 14 世紀エジプト料理本。英語訳、序文と用語集付き。イスラムの歴史と文明。第 148 巻。ライデン: ブリル。doi : 10.1163/9789004349919。ISBN 978-90-04-34729-8。425～430ページ。 - ^ シュリーブ、ランドルフ・ノリス、ブリンク、ジョセフ・アンドリュー（1977年）。化学プロセス産業。マグロウヒル。ISBN 978-0-07-057145-7。
アックス、ジョシュ博士、ルービン、ジョーダン、ボリンジャー、タイ（2020-06-01）。エッセンシャルオイルの化学。デスティニーイメージパブリッシャー。ISBN 978-0-7684-5702-5。 - ^ ヒル、ドナルド R. (1993)。イスラム科学と工学。エディンバラ：エディンバラ大学出版局。ISBN 9781474469135。85～87ページ。
- ^ マーティンの物理薬学と薬学、第 5 版、ISBN 0-7817-6426-2、リッピンコット ウィリアムズ & ウィルキンス
- ^ MM Chakrabarty (2003 年 11 月 9 日)。油脂の化学と技術。Allied Publishers。pp. 12– 。ISBN 978-81-7764-495-1。
- ^ M. Gomberg および WE Bachmann ( 1928)。「p-ブロモビフェニル」。有機合成。8 :42。doi : 10.15227/orgsyn.008.0042。
- ^ CS Marvel、WM Sperry (1928)。 「ベンゾフェノン」。有機合成。8 :26。doi : 10.15227/orgsyn.008.0026。
- ^ W. Klötzer、J. Stadlwieser、J. Raneburger (1986)。「O-ジフェニルホスフィニルヒドロキシルアミン（DPH）によるイミドナトリウム塩の求電子N-アミノ化：7-アミノテオフィリン」。有機合成。64 ：96。doi ： 10.15227 /orgsyn.064.0096。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ サドグローブ＆ジョーンズ、「エッセンシャルオイルの現代的入門：化学、生物活性、オーストラリア農業への展望」、農業5（1）、2015年、doi：10.3390 / agriculture5010048
- ^ ケネス・B・ウィバーグ（1960年）。有機化学の実験技術。マグロウヒル。ISBN 0070700958。
- ^ ウォルトン＆ブラウン、「植物由来の化学物質」、インペリアル・カレッジ・プレス、1999年。