Войти
Фракционное замораживание - это процесс, используемый в s инженерия и химия для разделения веществ с разными температурами плавления. Это может быть выполнено путем частичного плавления твердого вещества, например, при зонном рафинировании кремния или металлов, или путем частичной кристаллизации жидкость, как в перегонка с замораживанием, также называемая нормальным замораживанием или постепенным замораживанием . Таким образом, исходный образец фракционируют (разделяют на фракции ).
Частичная кристаллизация также может быть достигнута путем добавления к смеси разбавленного растворителя, а также охлаждения и концентрирования смеси путем испарения растворителя, процесс, называемый кристаллизацией раствора. Фракционное замораживание обычно используется для производства сверхчистых твердых веществ или для концентрирования термочувствительных жидкостей.
Пиво Eisbock (12% алкоголя), полученное путем замораживания пива doppelbock. Изначально бочки с пивом оставляли на открытом воздухе для частичного замораживания, а затем удаляли лед. Замораживание дистилляция - неправильное название, потому что это не дистилляция, а скорее процесс обогащения раствора путем его частичного замораживания и удаления замороженный материал, который беднее растворенным материалом, чем оставшаяся жидкая часть. Такое обогащение аналогично обогащению путем истинной дистилляции, когда испарившаяся и повторно конденсированная часть богаче оставшейся жидкой части.
Этанол и жидкая вода полностью смешиваются, но этанол практически не растворяется в водяном льду. Это означает, что почти чистый водяной лед может быть осажден из обедненной смеси этанол-вода путем ее достаточного охлаждения. Осаждение водяного льда из смеси обогащает оставшуюся жидкую фазу этанолом. Затем две фазы можно разделить фильтрацией или декантированием. Температура, при которой водяной лед начинает осаждаться, зависит от концентрации этанола. Следовательно, при данной температуре и концентрации этанола процесс замораживания достигнет равновесия при определенном соотношении водяного льда и обогащенного раствора этанола с определенной концентрацией этанола. Температуры и соотношения смешивания этих фазовых равновесий можно определить из фазовой диаграммы этанола и воды. Максимальное обогащение этанолом в жидкой фазе достигается в точке эвтектики этанола и воды, приблизительно 92,4 мас.% Этанола при -123 ° C.
Фракционная заморозка винограда для концентрирования виноградного сахара для изготовления ледяного вина Самыми известными замороженными дистиллированными напитками являются яблочный джек и ледяное пиво. Ледяное вино является результатом аналогичного процесса, но в этом случае замораживание происходит до ферментации, и поэтому концентрируется сахар, а не спирт.
Когда требуется чистое твердое вещество, могут возникнуть две возможные ситуации. Если загрязнитель растворим в желаемом твердом веществе, требуется многоступенчатое фракционное замораживание, аналогичное многоступенчатой дистилляции. Однако если образуется эвтектическая система (аналогичная азеотропу при перегонке), очень чистое твердое вещество может быть извлечено при условии, что жидкость не соответствует своему эвтектическому составу (в в этом случае образуется смешанное твердое вещество, которое может быть трудно разделить) или выше его эвтектического состава (в этом случае образуются нежелательные твердые вещества).
Когда требуется концентрировать жидкую фазу, фракционное замораживание может быть полезным из-за его простоты. Фракционное замораживание также используется при производстве фруктовых соков концентратов и других термочувствительных жидкостей, поскольку оно не требует нагрева жидкости (как это происходит во время испарения ).
Фракционное замораживание можно использовать для опреснения морской воды. В процессе, который естественным образом происходит с морским льдом, замороженная соленая вода при частичном таянии оставляет после себя лед с гораздо более низким содержанием соли. Поскольку хлорид натрия снижает точку плавления воды, соль в морской воде имеет тенденцию вытесняться из чистой воды при замерзании, что называется удалением рассола. Посреди льдин образуются большие озера с более соленой водой, называемые полыней, и вода в конечном итоге опускается на дно. Точно так же сначала тает замороженная вода с наибольшей концентрацией соли. Любой метод снижает соленость оставшейся замороженной воды, и после нескольких прогонов результаты можно будет пить.
Фракционное замораживание может использоваться как простой метод увеличения концентрации алкоголя в ферментированных алкогольных напитках, процесс, который иногда называют перегонкой замораживания. Примеры: яблочный джек, сделанный из крепкого сидра и ледяное пиво. На практике, хотя этот метод не может обеспечить концентрацию спирта, сравнимую с дистилляцией, этот метод позволяет достичь некоторой концентрации с гораздо меньшими усилиями, чем потребовалось бы для любого практического устройства для дистилляции. Опасность перегонки сублимационной перегонки алкогольных напитков заключается в том, что в отличие от тепловой перегонки, при которой примеси могут быть отделены от готового продукта, перегонка сублимацией не удаляет их. Таким образом, соотношение примесей может быть увеличено по сравнению с общим объемом напитка, но не обязательно по сравнению с количеством этанола. Эта концентрация может вызвать у пьющего побочные эффекты, приводящие к сильному похмелью и состоянию, известному как «яблочный паралич» (хотя этот термин также использовался просто для обозначения интоксикации, особенно от яблочной джек).
Фракционное замораживание обычно используется как простой метод для снижения точки гелеобразования биодизеля и других альтернативных дизельных топлив, в результате чего сложные эфиры высших точку гелеобразования удаляют из эфиров с более низкой точкой гелеобразования посредством холодной фильтрации или других методов для снижения последующей точки гелеобразования альтернативного топлива топливной смеси. В этом процессе используется расслоение топлива , в результате чего компоненты топливной смеси развивают более высокий удельный вес по мере приближения к своим соответствующим точкам геля и, таким образом, опускаются на дно контейнера, откуда их можно удалить.
