Sorel
Helfrich (06/28/06 om 17:25:56):
Na de opmerkingen over temperaturen en kookpunten lijkt het me zinvol om even stil te staan bij de tabel van Sorel en de bijbehorende curve. Let wel, om correct te distilleren heb je deze gegevens niet per se nodig. Ze kunnen evenwel helpen om het temperatuurverloop en de alcoholopbrengst beter te begrijpen en daarmee samenhangende distilleerfouten te voorkomen.
Een collega-distillateur volstaat met de eenvoudige wijsheid: "Als de fluitketel fluit, zet je het gas zachter." Dat inzicht is voldoende om problemen te voorkomen, al zit op distilleerketels gelukkig geen fluit; je zet het gas zachter als de vloeistof kookt en de distillatie begint te lopen.
Wie dat wil kan de thermometer als "fluit" gebruiken. De ketel fluit oorverdovend als de damptemperatuur hoger ligt dan het door Sorel voorspelde kookpunt.
Het kookpunt is afhankelijk van het alcoholpercentage van de vloeistof in je ketel. Het loopt dus langzaam op naarmate dat alcoholpercentage afneemt. Ondertussen neemt het alcolpercentage van de damp uiteraard ook geleidelijk af. Kookpunt en dampsamenstelling bij distillatie van een mengsel van alcohol (ethanol) en zuiver water staan vermeld in de tabel van Sorel:
[table][tr][td]% vol. EtOH | [/td][td]Kookpunt in °C | [/td][td]% vol. EtOH van de damp[/td][/tr]
[tr][td]5[/td][td]95,9[/td][td]35,8[/td][/tr]
[tr][td]10[/td][td]92,6[/td][td]51,0[/td][/tr]
[tr][td]20[/td][td]88,3[/td][td]66,2[/td][/tr]
[tr][td]30[/td][td]85,7[/td][td]69,3[/td][/tr]
[tr][td]40[/td][td]84,1[/td][td]72,0[/td][/tr]
[tr][td]50[/td][td]82,8[/td][td]75,0[/td][/tr]
[tr][td]60[/td][td]81,7[/td][td]78,2[/td][/tr]
[tr][td]70[/td][td]80,8[/td][td]81,9[/td][/tr]
[tr][td]80[/td][td]79,9[/td][td]86,5[/td][/tr]
[tr][td]90[/td][td]79,1[/td][td]91,8[/td][/tr]
[/table]
Door deze gegevens uit te zetten in een grafiek is eenvoudig te volgen hoe een distillatie verloopt. Onderstaande grafiek toont een Sorel-curve voor de dubbele distillatie van cognac uit een stookwijn van 9% vol. Er is een alambic van het type "Charentais" gebuikt, d.w.z. een klassieke cognacketel met voorverwarmer (in dit verband niet relevant), met helm en zonder kolom.
(De getalswaarden in de grafiek wijken iets af van bovenstaande tabel. Ze zijn afkomstig uit een andere bron. Bovendien is wijn geen alcohol met zuiver water.)
Geen paniek. Curve I geeft het alcoholpercentage van de damp aan, bij een gegeven temperatuur. Curve II geeft het kookpunt aan van een vloeistof met een bepaald alcoholpercentage.
We zien dat de stookwijn van 9% kookt bij ongeveer 93 °C: punt A. Trekken we een horizontale lijn naar curve I (AB), dan blijkt de damp zo'n 50% alcohol te bevatten: C. Wie zien hoe kookpunt en dampsamenstelling verschuiven tijdens de distillatie: A'B'C' bij 5% alcohol in de ketel.
Het met deze "ruwbrand" verkregen distillaat, de "brouillis", wordt verdund tot ongeveer 28% en nogmaals gedistilleerd: de fijnbrand, A''B''C''
Hoewel de damp in het begin van de ruwbrand 50% alcohol bevat, komt het distillaat dan op 56% uit de Charentais. Dat is voornamelijk het effect van rectificerende elementen, in dit geval de helm. Door reflux neemt het distillaat iets toe in zuiverheid en iets af in volume. Door dus de gemeten opbrengst naast de getallen van Sorel te leggen is vrij nauwkeurig vast te stellen wat het effect is van bijvoorbeeld een helm, een kolom of een rectificeerlens.
Is door oververhiting de temperatuur in de helm of kolom hoger dan het kookpunt van de vloeistof, dan zijn in ieder geval de volgende problemen te verwachten:
- Overdruk. De temperatuur van de kokende vloeistof neemt uiteraard niet toe. De overtollige warmte verhit de damp die daardoor onder grote druk kom te staan: de fluitketel fluit.
- Rectificatieproblemen. Reflux ontstaat ondermeer doordat de temperatuur in de helm of kolom geleidelijk iets afneemt. Is de kolom echter heter dan de vloeistof, dan staat deze temperatuurgradiënt letterlijk op z'n kop en zal de kolom nauwelijks tot helemaal niet meer rectificeren.
- Uitkoken. Er wordt meer warmte toegevoerd dan nodig is om de vloeistof aan de kook de houden. Een deel daarvan verdwijnt in de damp. Wat er met diverse componenten in de vloeistof gebeurt is nauwelijks te voorspellen. Een deel zal denatureren en een kooksmaak geven, een deel zal voortijdig verdampen en je distillaat verontreinigen.
Tot slot een opmerking over het punt dat juist onder de 97% ligt. Daar is het kookpunt van het mengsel lager dan het kookpunt van zuivere alcohol. Daarom is het niet mogelijk om alcohol met klassieke distillatie op te zuiveren tot boven dit percentage. In de thermodynamica heet dit verschijnsel azeotropie. Het azeotrope alcohol-water-mengsel is wat doorgaans in de handel "pure" alcohol heet.