DISTILLAZIONE ED APPUNTI DI LABORATORIO CHIMICO

Storia della distillazione dell’alcol, teoria della distillazione semplice e

frazionata con calcolo del n°dei piatti teorici

INTRODUZIONE E’ dall’ Egitto di Tolomeo che arrivano i primi riferimenti alla distillazione ed all’uso di

rudimentali alambicchi per raffinare essenze e semplici prodotti alcolici. In manoscitti medioevali

si voluto individuare in precisi elementi grafici un congegno di distillazione definito “Crysopea di

Cleopatra”( XI sec.Biblioteca Marciana, Venezia ).

Nella Napoli romana si distilla l’essenza di rose e, anche un profumo finissimo chiamato

hédrycum.(Guida d’Italia. Napoli e dintorni, Touring Club Italiano, Milano 1976.) Già dall'800 a.C.

i cinesi ottengono il sakè dalla distillazione del mosto ottenuto dalla fermentazione del riso, e la

canfora comune per distillazione in corrente di vapore dell'albero della canfora, o Cinnamomum

camphora (pianta originaria della Cina e scoperta da Marco Polo).

In Europa, la distillazione si sviluppa solo dal X secolo con la produzione di bevande a più elevata

gradazione alcolica ( whisky in Irlanda e Scozia vanta antichissime origini). Interessante è l’etimo

della parola alcool che sembra derivare da kuhul (arabo kuhl) ‘polvere finissima per tingere le

sopracciglia’ o ‘polvere impalpabile’. E’ Paracelso .( Theophrast Bombast von Hohenheim) che

reinterpreta il vocabolo traducendolo in”elemento essenziale, nobilissimo”: definizione appropriata

per lo spirito di vino dunque ridefinito “alcohol vini” (B. Migliorini, Lingua e cultura, Roma,

1948.)

STORIA DELLA DISTILLAZIONE ATTRAVERSO LA SUBLIME

ARTE ALCHEMICA Nel sec. XIV i termini “alcocol, alcocollo, alcoel, alcool” mantengono il significato. di ‘polvere

finissima’ nei trattati di Piero Ubertino da Brescia mentre, in altri scritti, si riferiscono al prodotto (

esprit de vin, esprit ardent, eau ardente, aqua ardens, aeu de vie aqua vitae ) estratto dal vino con

termini specifici come “alkohol ou alkosol, dont on a fait successivement alcohol et alcool, est un

produit dont on attribuela dècouverte à Arnaud de Villeneauve, chemiste célèbre qui vivait à

Montpellier en 1300” (Traitè de Chimie-Dumas)

L’elisir di lunga vita, secondo Rupescissa frate e alchimista vissuto nel Trecento, era stato

volontariamente tenuto nascosto dai filosofi perché in esso era racchiuso il segreto dell’eternità

La tradizione ci lascia strane apparecchiature di distillazione con ermetici riferimenti di tipo antropo

e zoomorfico, mezzi o metafore alchemiche per raggiungere la “Grande Opera” ovvero forse il

“Deus sive Natura” di Baruch Spinoza. Al di la’ delle fantasiose preparazioni ed elisir anticamente

proposti attraverso l’uso di tali strumenti, si può ipotizzare che servissero per favorire la

dissoluzione di sostanze a caldo senza perdita di solvente funzionando come moderni “condensatori

a ricadere o primi esempi di apparecchiature per la distillazione frazionata”

Tommaso d’Aquino addirittura sostiene di estrarre la quint’essenza da un “…vase circulationis

quod dicitur pellicanus…” (Thomae Aquinatis - Thesaurus Alchemiae secretissimus ad fratrem

Reinaldum (Reginaldo da Piperno); Theatrum Chemicum- Zetzner ed.1613- ed.1659 -da

pseudoepigrafi, di poco successivi alla vita di Tommaso (1224-1274))

Verso la fine del medioevo nelle scuole di Salerno, di Toledo, di Montpellier (vedi Jean Antonie

Chaptal e Arnaud de Villeneuve), si sperimentano, partendo dalle distillazioni primitive, produzioni

di prodotti idroalcolici ridistillati più volte e ottenuti fermentati e da mosti opportunamente e

arricchiti (chaptalisation).

Il rinascimento eredita dal medioevo empiriche tecniche e principi alchemici che lentamente

evolvono in tecnologie più sofisticate ma pur sempre descritte in termini ermetici e cabalistici: lo

stesso Caravaggio dipinge per il Cardinal Del Monte, dilettante di alchimia, simboliche. Operare

con la distillazione aveva anche un significato filosofico, era accettare la nuova scienza

sperimentale induttiva :Konrad GESNER, (1516 – 1565) (in Thesaurus Evonymi Philiatri, De

remediis secretis, liber physicus, medicus, & partim etiam chymicus, & oeconomicus Lugduni :

apud viduam Balthazaris Arnolleti, 1557) dichiara la superiorità dei dottori empirici nell’uso della

distillazione per la preparazione delle droghe nei confronti dei medici ufficiali.

raffigurazioni della distillazione. Con Paracelso si può dire che nasce la scienza Iatrochimica ( da

iatros= medico) che si sostituisce alla deduttiva ippocratico galenica fondando il principio che la

malattia è una alterazione dei chimismi dell’organismo e dunque era necessario estendere le

conoscenze farmacologiche delle sostanze per opporsi ad essa.

I DOMENICANI La distillazione, tra le tecniche di separazione chimica, è la più usata e studiata nei primi laboratori

farmaceutici. Come non accennare a pochi passi dalle antiche botteghe dei liutai si trovava il

convento di San Domenico che sino al 1772 disponeva di “ una Spezieria fornita di qualsivoglia

anco peregrino medicinale” (Manini) “Gli spicchi i (spetiales et aromatarii), che in antico

vendevano e fabbricavano, assieme con le droghe e le composizioni medicinali, anche le spezierie

da cucina, le tinte, le cere, le resine e le peci, la carta e l’inchiostro” (Giovanni Leonardi).

“…troverai assai ricette, e spezialmente pigliando amistà ( facendo amicizia) di frati” (Cennini).

Lo stesso C.Cennini (sec.XIV) “ togli agli speziali… colla di pesce (ittiocolla da pesce di storione)

perfettissima ad incollare liuti …e di spicchi,di pelle o caravella (capretta) che adoprar si può per

far liuti… di calcina e di formaggio la quale adoperano maestri di legname”, resine (ragia di pino,

mastice, cera,…) e coloranti come il verzino ( il “berci” di Marco Polo), grana o kermes, morella o

ver pagonazza, cinabrio e lacca (“artifiziati per archimia”), sangue di dragone, rosetta, … lapis

lazzari e lapis amatita . Tra i massimi esponenti domenicani vale ricordare san Tommaso d’Acquino

(1225 - 1274), a cui si attribuiscono operette alchemiche pseudoepigrafe ( De Lapide Pholosophico

e Tractatus D.Thomae de Acquino datus fratri Reinaldo in arte Alchemiae) e il di lui maestro

Alberto Magno (Alberto di Bollstadt, domenicano,) sommo filosofo, de cose minerali, & metalliche

libri cinque.( Il tutto tradotto da m. Pietro Lauro. Con privilegio. - In Vinegia : per Gioambattista, &

Marchio Sessa fratelli, L’anno del Signore 1557) e ricordato da Dante nel Paradiso: “Questo che

m’è a destra più vicino / frate e maestro fummi, ed esso Alberto / è di Cologna, e io Thomàs

d’Aquino.” [Paradiso X.97-99]

Alla chiesa di San Domenico in Cremona appartenevano illustri scienziati della famiglia Mariani,

noti per studi in fisica, filosofia, astrologia e medicina : Giuliano e Francesco passato a miglior vita

nel 1578 come riportato dal Campi in Cremona fedelissima città .

Il domenicano Antonio Ghislieri, eletto papa nel 1566 col nome di Pio V, vicario locale

dell'Inquisizione in San Domenico a Cremona, come priore stabilì che alla direzione della farmacia

vi sarebbe stato un frate con un adeguato praticantato presso la spezieria domenicana di Santa Maria

Novella di Firenze "Fonderia di Sua Altezza Reale" per disposizione del Granduca di Toscana

alchimista e cultore di “curiosa” d’arte: un legame non indifferente tra Firenze e Cremona che si

concretizzò più tardi con importanti commesse per le collezioni del Granduca.

In San Marcellino il Collegio Gesuita nei primi anni del XVII secolo formava studenti ed artigiani

indirizzandoli verso le nuove scoperte scientifiche (Bernabè Cobo, gesuita, importa in Italia nel

1632 il chinino detto pulvis gesuiticus- alcaloide estratto dalla Chincona off.della famiglia delle

Rubiacee) ed i gesuiti Kircher (Cina Illustrata -1667) e Filippo Bonanni ( Trattato sopra la vernice

detta comunemente cinese-Roma, 1720) studiano resine come la gommalacca). Dal 1600 i Gesuiti in Spagna con Miguel Agusti, in Germania con Atanasio Kircher e in Italia con Francesco

Terzi Lana impostano le regole nella distillazione delle vinacce che dureranno sino all’800,

Prodotti medicinali, farmaceutici, alchimia e cultura dall’oriente si incontrano negli appunti di

lombardi come Giovanni BRACESCO priore, medico di Orzinuovi, studioso di “fornaci ed

alambicchi” (La espositione di Geber (Jabir) philosopho di messer Giouanni di Iorci noui : nella

quale si dichiarano molti nobilissimi secreti della natura... -In Vinegia : appresso Gabriel Giolito De

Ferrari e fratelli, 1551) e ancor prima del cremonese Gherardo traduttore di AVICENNA

(Avicennae arabvm medicorvm principis. Ex Gerardi Cremonensis uersione ) e Rolando e Moneta

da Cremona che diffondono e discutono le teoria del medico e filosofo Maimonide.

A Cremona in Via Borgo Spera in SS. Romualdo e Catherina l’abate Don Girolamo Bucci studia

la magic’arte (Passi Giuseppe, In Venezia : appresso Giacomo Violati, all’Insegna della Nave, 1614 ),

il matematico camaldolese Guido Grandi (1671-1742) di “…Natura indagar l’arti segrete…” e

Claudio Fromond (1703-1795)“ … munitissimo degli studi sperimentali e della musica.

…Naturalista di molta fama nella fine del secolo XVIII” (Carlo Fedeli) . si interesserà “ di

mastici, e vernici,.“ di “commercio degli oli” (1745 )”della fluidità dei corpi” e del “cangiamento

di colore ne’corpi opachi, e colorati.”Filosofo, chimico, indagatore di fenomeni e cultore d’arti,

Fromond “conobbe che la Chimica spiegava meglio i grandi come i piccoli fenomeni di natura…

e per lui si istituì in Pisa nel 1757 la nuova cattedra di questa scienza” (Manini,Robolotti)

RIDISTILLAZIONE: LA TECNICA SI MIGLIORA Già nel medioevo il processo di ridistillazione subisce ulteriori accorgimenti con Raimondo Lullo

(1233- 1315 che riesce ad arricchire il liquido alcolico sia attraverso ulteriore distillazione ( “mettre

la liqueur distillée dans une cucurbite de verre, e en faire nouvelle distillation à feu du second

degré, au bain marie.” Traicte’ Chymique 1643 ), sia per condensazione tramite il retontorium:

sistema che . ricondensando i prodotti più altobollenti come l’acqua, permette una migliore

separazione dell’alcool (anche in questo caso si sfrutta l'antico progenitore del moderno

condensatore retrogradore o a ricadere)

Le tecnologie di distillazione si differenziano a seconda delle proprietà chimico fisiche dei prodotti

da lavorare :dunque si costruiscono strumenti adattandoli a miscele di composti molto volatili

(acqua /alcool) o poco volatili (mercurio) ma anche alla preparazione di particolari sostanze come

l’ammoniaca: estratta dai sali di ammonio o da feci di cammello fermentate come si suppone fosse

in uso nel tempio di Giove Ammone in Libia, da urina fermentata nella Roma imperiale o, durante

il Medioevo, da corna e zoccoli di bue per la produzione del misterioso ammoniacale "spirito di

cervo". L’estrazione per distillazione d’oli essenziali da prodotti vegetali e resine deve essere fatta

con estrema attenzione per evitare la denaturazione dei composti chimici: nasce così la tecnica di

estrazione in corrente di vapore e a bagno maria ( l’essenza di trementina e di spigo ,“lorsqu’on la

demande de première qualité” (Tingry) viene estratta con tali tecniche)

A metà dell’Ottocento Enrico Comboni, professore di chimica alle scuole enologiche di Conegliano

e di Asti, riprese la distillazione a vapore migliorando la tecnica.

Lémery è molto preciso nella descrizione della operazione: “ getta il tutto in una Cucurbita di Vetro

che coprirai col suo Capitello, & avendovi adattato un recipiente, e lutato esattamente le

giunture(con la Vesica bagnata), distilla a bagno di Vapore…”

Jan van der Straet (Stradano – 1570) enumera tra le scoperte del secolo anche la distillazione “ab

igne stilla” e descrive in stampe e dipinti il laboratorio alchemico

“si ottengono gli oli volatici aromatici dai semi, dai fiori, dalle foglie, dai legni, dalle cortecce, dai

frutti e dai loro involucri, ecc, coll’espressione (spremitura) o colla distillazione.” (da Vincenzo

Brugnatelli, Elementi di Chimica …-1796)

Sacconi interessato a preparare la Trementina di Larice solida per le sue ricette opera così: “si

faceva cuocere a fuoco lento per ore e ore ( almeno sei ) in acqua , da cambiarsi ogni tanto, fino a

ridurla all’atto del rapprendimento a consistenza collosa” (una distillazione dunque per recuperare

gli acidi abietinici separandoli da oli e terpeni, sfruttando la corrente di vapore)

E’ dal XVII sec.francese. che i termini alcoolique, , alcoolisme,. alcooliser, alcol, alcoole, alkool,

alcohol assumono sempre più frequentemente il significato tutt’oggi in uso: (Nicolas. Lemery,Corso

di Chimica , Venezia 1732;, V. Dandolo, Fondamenti della scienza chimico-fisica, Venezia, 1795;:

Vocabolario universale italiano compilato a cura della Società Tipografica Tramater e C. i, Napoli,

1829-40 (altra ediz.: Mantova, 1845-56). Ciò nonostante l’ F. Alberti de Villeneuve, Nouveau

dictionnaire françois-italien (e italiano-francese), Marseille, 1771-72. traduce ancora il francese

alcohol con ‘polvere impalpabile’ e ‘spirito di vino raffinatissimo’.

Le tecniche di distillazione a metà del ‘600 appaiono ancora abbastanza grossolane : Basilio

Valentino propone un metodo per la sua “aquam vitam”

Il prodotto della distillazione alcolica di tali apparecchiature può ricondursi, secondo moderna

classificazione a “flemme” (Il Villavecchia nel Dizionario di Merceologia e chimica applicata

definisce flemme miscuglio di “ 50-60% di alcool e gran parte delle impurezze volatili del mosto”

Già nel 1537 V. Biringuccio accenna a vino deflegmato (il flegma è sostanzialmente vapore misto a

sostanze organiche diverse dall’alcool etilico) ma è Giambattista Della Porta (1541-1615-DELLA

PORTA, Giovanni Battista Jo. Bap. Portae Neapolitani De distillatione lib. IX. : Quibus certa

methodo, multiplicisq[ue] artificio, penitioribus naturae arcanis detectis, cuiuslibet mixti in propria

elementa resolutio perfectè docetur. Romae : ex typographia reu. Camerae Apostolicae, 1608),

inventore dell' “idra dalle sette teste,” che apre alla ricerca di nuove tecniche di distillazione con lo

sviluppo di dispositivi deflemmatori in grado di aumentare la concentrazione di alcol separandolo

dall’acqua. l’Idra è formata da sette vasi di distillazione sovrapposti “ serve anche questo per uso

d’alcuni volgari, che per mezzo di tali cappelli cercano distinguere nell’Acquavite, ò in altro licore,

che con detto vaso distillano i gradi della sottigliezza, chiamando l’acquavite, che distilla

dall’ultimo superiore cappello, acquevite di sette cotte.” Da Teatro Farmaceutico Donzelli (1681).

Nel Compendio dei Secreti rationali di Leonardo Fioravanti 1592 si riferisce “ del modo efficace di

fare una vernice finissima” in cui le resine ( benzoino e mastice) si sciolgono in “acqua vita di

quattro passate” e il “ mirabile secreto di natura “ è che la vernice “ si seca all’ombra senza

sole”e ciò al contrario della vernice ad olio che offre le sue migliori caratteristiche “quando è il

sole lione “ ( da Cennini che specifica il momento migliore per l’uso dell’olio nel segno del leone e

cioè dal 21luglio al 20 agosto) ”se volessi che la vernice asciugasse senza sole, cuocila bene in

prima; chè la tavola l’ha molto per bene a non essere troppo sforzata dal sole” ( il richiamo va alla

lettera di Stradivari ed alla “ gran crepate” apparsa in un suo violino troppo esposto al sole ). Nelle

ricette verniciati il sole appare metafora di alchimie, o abilità nel lessico moderno, sia in Johann

Rudolph Glauber (1604-1670) che si compendia nell’emetica definizione “ In Sole et Sale Omnia”;

lo stesso G.Quinti ( meravigliosi secreti medicinali chimici -1711) avverte che la “vernice della

China… vuò esser lavorata d’Estate”. Lemery ripropone elementi tecnologici nella sua

Nouvelle edition un Cours de Chymie contenant le maniere de faire les operations qui sont en

usage dans la Médecine-Paris 1756.

La tecnica si migliora facendo seguire ad una prima distillazione della frazione acquosa una

seconda distillazione con un alambicco a collo lungo e stretto.

“mettre la liqueur distillé dans une cucurbite de verre, & en faire nouvelle distillation à feu du

second degré, au bain marie “ Traicte Chymique – par G. Savaggeon – Paris 1643

Il risultato è “Alcool vini reduc per destillationem” come indica Paracelso in Opera omnia medico-

chimico-chirurgica… 1660

Il Laboratorio chimico del rinascimento è ben descritto in “Cabala, Spiegel der Kunst und Natur” di

S.Michelspacher –Augsbourg 1615

e in Libavius dalle cui indicazioni si è potuto trarre una pianta abbastanza verosimile:

Vetrerie e stoviglie del Laboratorio chimico necessari alle operazioni di cottura e distillazione sono

ben evidenziate in vari trattati di chimica.

L’operazione di distillazione migliora con la deflemmazione ottenuta attraverso una parziale

condensazione “a ricadere” nella cosiddetta “campana” e con il successivo raffreddamento e

condensazione del distillato, con sistemi ad aria e ad acqua corrente, che sarà raccolto

separatamente.

Brugnatelli nel distingue l’alcoole acquoso spirito di vino o acquavite (Alcohol aqua dilutum)

dall’alcool (alcohol)

Giuseppe Quinti, ( meravigliosi secreti medicinali chimici -1711) dottore di Venezia, (Capo

Spetiale all’Hospedale di Santo Spirito a Roma, per Breve apostolica della Santità N.Sig. Papa

Alessandro VII nel 1656) e esperto nell’”arte della Speciaria”, nel 1711 così riflette sulla

distillazione: “ piglia tutte quelle tinture e mettile nell’orinal di vetro col capello , e recipiente, e

distilla a lento foco… e poi vederai venire nella puta del canale del capello, come goccie…,

all’hora muta subito il recipiete, e seguita la distillatione…”e tutto ciò “imparai con molte fatiche,

patimenti, e stenti, per lo spatio d’undeci anni, caminando diverse parti di Francia e Lombardia…”

Dal tedesco gebrandtwein (vino bruciato),al brandewijn olandese, dal brandy al kirsch ottenuto

dalla fermentazione e distillazione del succo di ciliegie nere, prodotto nell'Alsazia francese, in

Svizzera e nella parte tedesca della Foresta Nera , agli “Ottimi rosolii producono Cremona,

Genova, Firenze, l’Alchermes della farmacia dei frati di Santa Maria Novella … è assai ricercato.

Brescia invece è nota per la sua acquavite d’anice o mistrà …si producono specie d’Aquavite che

ciamasi Polacchina … ) e ancora grappe friulane, calvados dal sidro di mele, slivovitz dalle prugne,

Gin da cereali e aromatizzati con bacche di ginepro: la distillazione dei diversi fermentati si affina

nelle più particolari produzioni. Nel 1618, a Venezia, lavorano 86 acquavitai che riuniti in

corporazione fondano in S.S. Giovanni e Paolo la “Scola dell’Arte dell’Aqua diVita”. Nel 1778 (--

Opuscoli Scelti sulle Scienze e sulle Arti- Giuseppe Marelli De Termeyer indica il salario di un

operaio che lavora 14 ore a giornata per 20 soldi raffronta il prezzo di spirito di vino a gommalacca

e colofonia ”Lo spirito di vino vien da lui stimato 50 soldi di francia, 22 soldi di gomma (lacca) e 7

soldi la colofonia”l’elevato costo della materia prima lascia comprendere la raccomandazione di

Lemery che al termine delle sue preparazioni indica “metti quel che sarà filtrato in un Lambicco di

vetro, e distilla a Bagno di Vapore li due terzi dello Spirito di Vino, che serviranno un’altra volta

alla medesima operazione”

Si estrarrà per distillazione alcool anche da carrube in Sicilia, Barbabietole in Lombarda, asfodeli

in Toscana e Sardegna (“vista contemporabnea” vol 15)

Il Villavecchia afferma che alcool o spirito greggio “contiene 80-86% di alcool e 3% di impurezze

(aldeide, acetale, alcoli superiori, eteri, acidi volatili, amine, furfurolo, sostanze grasse e sostanze

estrattive), dunque si rende necessario per le diverse esigenze la cosiddetta operazione di rettifica

che permette una migliore separazione da acqua ed impurezze soprattutto se l’alcool è ottenuto da

materia prima diversa dal vino. L’alcool di patate o granoturco contenendo alcool amilico rende

torbida la soluzione, l’alcool di melasso contiene molti esteri e basi ammoniacali, mentre lo stesso

alcool ottenuto da vinacce è spesso impuro per alte percentuali di metanolo. Dunque da sempre

evidente la necessità di ulteriori distillazioni o meglio operazioni di rettifica.

DISTILLAZIONE FRAZIONATA E RETTIFICA La vera e propria colonna di distillazione frazionata sembra tuttavia intravedersi in stampe del ‘500

e del ‘600 anche se proposta con elementi estetici presumibilmente fantastici.

Nel 1700 Boerhaave (1664/8-1734/8)sviluppa la prima colonna di distillazione e rettifica: si

perfeziona il metodo della rettifica in cui i vapori sono costretti a gorgogliare nel liquido di

condensazione trascinando le parti più volatili e condensando l’acqua più bassobollente.( Il

processo di rettifica, che può essere continuo e discontinuo, permette altresì di ottenere prodotto con

una bassa percentuale di impurezze e una ancor maggiore concentrazione d’alcool)

Boerhaave per dimostrare errata la la teoria del flogisto calcina in ambiente chiuso il mercurio per

15 anni e lo distilla per 500 volte.

Il metodo di rettifica si perfeziona nell’800 con il fiorentino Baglioni nel 1813 che migliora la

colonna che permetteva di ottenere distillati ad alta gradazione in un unico processo. Nel 1836 (

Enciclopedia circolante Venezia) si annuncia un nuovo “ Modo di preparare l’alcool di vino per

l’acqua di Colonia e pè rosolii) mentre nel 1803 Tingry (Traité Théorique et pratique sur l’art de

faire et d’appliquer les vernis…) richiama la tradizionale tecnica: “la première distillation donne

l’Alcohol foible ( eau-de-vie). Le distillations répétées contribuent a sa rectification et constituent

enfin l’Alcohol pur (esprit de vin rectifiée)“

Nel 1791 Lavoisier ( Dizionario vecchio e nuovo di nomenclatura chimica – Antoine Laurent

Lavoisier, Luis Bernard Guyton de Morveau ( baron), Vincenzo Dandolo) distingue l’alcool a

diverse diluizioni come spirito di vino non ben rettificato, spirito di vino rettificatissimo, spirito

ardente, spirito di sette cotte, acquavite e ne dà una definizione. “ L’alcool, a tutti noto, è una

composizione secondo i Nomenclatori, di carbonio e d’idrogeno…è atto a combinarsi con molte

sostanze ed allora trae il nome specifico della sostanza straniera che vi si combina, come sarebbe

per esempio alcool di mirra, di succino, ec.ec. nella antiqua lingua chiamati tinture spiritose”

(“Bisogna servirsi dello spirito di vino esattamente rettificato,altrimenti s’havrebbe niente di

tintura…”- da Lémery )

Non a caso esistono nella farmacopea proposte e ricette di tinture a base acquosa come la tintura di

Lacca ( Ricettario fiorentino 1789) in cui la lacca che deve essere ottima e polverizzata viene

lasciata digerire in un liquido acquoso in cui è presente allume.

Il problema di poter trovare alcool di buona qualità e ad alto tasso alcolico induce alcuni utilizzatori

ad impiegare sostanze altamente idrofile che aggiunte all’acquavite ne aumentino la gradazione:

Bonanni, forse su consiglio del Glauber ( 1608-1668) che rettifica l’alcool “mineralizzando”,

indica “ sal de tartre (tartaro igroscopico) … se sel attire tout le flegme e le sépare de l’esprit…” ;

Il Traitè de Chimie applique –J.B.A. Dumas ricorda che Raimondo Lullo usava carbonato di

potassio ed altri preferiscono calce viva o cloruro di calcio “ Si on met dans le vide de l’esprit del

vin a cotè d’un vase rempli de chaux vive, l’esprit perdra de son eau, peu a peu, et se convertira en

alcool absolu.”

Il cosiddetto alcool spargyrico (alcool puro vicino al 100%,) fu ottenuto da Lowitz nel 1796 che ne

pubblica il processo: egli distilla alcool di grado elevato mescolato con un disidratante (ad una

prima disidratazione con tartaro di botte purificato e successiva distillazione, opera con calce che

tratterrà gli ultimi residui di umidità).

La stessa tecnica è descritta da Martino Poli in Il trionfo degli acidi (1706) nella rettifica di “specie

di solfi” quali “ l’oglio di sasso che fluisce in alcune miniere sulfuree di Lombardia, l’oglio di

terebintina distillato,…è necessario distillarli più volte con l’addizione di qualche corpo calcinato,

come cenere, calce, viva, ossa bruggiate a bianchezza;…l’essenze… lo spirito di vino… li quali

tanto si chiamano rari, quanto che facilmente se ne volano per l’aria, … nulladimeno non vi è

solfo, che elaborato lungo tempo con artificio Chimico per reiterate distillazioni, non giunga alla

medesima sottigliezza…”( l’olio di sasso è la denominazione “volgare di petreolo o nafta” secondo

Isidoro Bianchi ( Le lettere americane-1793) noto studioso cremonese. Oli sono classificati nel

Ricettario fiorentino 1789 come ottenuti mediante “distillazione, espressione ò decozione”)

Lowitz ottiene alcool a densità 0,79; ” prima di quest’epoca, si attribuivano i nomi di spirito di vino

e d’alcool a dissoluzioni d’alcool ed acqua le cui densità erano 0,81” (da Diz. delle scienze

naturali…)”. Lowiz pubblica una tabella di confronto tra densità e percentuali alcoliche per meglio

determinare chimicamente la composizione della soluzione ( alcool 100%= densità 0,79; alcool

90% = densità 0,81.

Nel 1777 fu introdotto il termine "chimica organica" per indicare la chimica dei composti chimici

propri degli organismi viventi, e nel 1890 l'Unione internazionale di chimica pura e applicata

(IUPAC) si accordò sull’adozione di un sistema comune di nomenclatura che portò

all’identificazione lessicale del prodotto “etanolo” sinonimo scientifico del tradizionale alcol etilico.

Il classico laboratorio di chimica dispone di specifica vetreria con particolari “ricadere” a foggia

diversa con la funzione di deflemmatori che mantengono fogge costruttive di lontana tradizione

Attualmente proprio per superare la difficoltà di distillare una miscela azeotropica di acqua ed

alcool che, ad una composizione di 4,43% di acqua e il 95,57% di etanolo, bolle ad una

temperatura inferiore all’alcool puro, si opera con distillazione frazionata usando benzene.

Dunque,distillazione sia per ottenere alcool ma anche , sfruttando la corrente di vapore, alcolati ed

oli essenziali ed idrolati (separabili con imbuto separatore)

Oggi sopravvivono Alambicchi (tamburlani)a fuoco diretto e discontinui (4/5h); Alambicchi

bagnomaria in cui il vapore alcolico si raffina ulteriormente in una colonna a piatti di piccole

dimensioni; Alambicchi a caldaiette a vapore, contenenti cestelli forati contenenti la vinaccia dalla

quale si estrae alcool in corrente di vapore. Apparecchi continui verticali in cui viene immesso

vapore che estrae alcool in continuo dalla vinaccia; Apparecchi continui orizzontali in cui la

vinaccia è spinta a contatto col vapore attraverso una vite di Archimede , nei due casi comunque è

la colonna a piatti che completa la concentrazione alcoolica.

APPUNTI SULLE VERNICI AD ALCOOL La preparazione di vernici con alcool deflemmato o meglio ancora operato con una prima rettifica

richiedeva un processo di dissoluzione a caldo e successiva filtrazione come ben descrive il

Bonanni (1723). Questi per preparare una buona vernice consiglia la dissoluzione della gommalacca

in “ esprit de vin bien déflegmé… l’esprit de vin , il faut qu’il soit parfait e déphlegmé e même il est

à propos de le rectifier après la distillation… spiritus vini bene rectificati ” Con riferimento a

ricette di padre Zahn, e padre Jamart, Bonanni sottolinea l’uso di alcool ben rettificato

intendendolo sottoposto ad una seconda distillazione.

« Il faut prendre de la gomme-laque,bien purifiée, la mettre dans un vaisseau de verre ; & ver- fer

deflus de très bon esprit de vin , jusqu'à ce qu'il fournage de 4 doigts ; & après avoir bouché

exactement le vase, il le fuit mettre digérer au soleil, ou à un feu tempéré , pendant trois ou quatre

jours , le remuant de temps en temps : lorsque la gomme est dissoute , on la coule par un linge , &

on la remet digérer de nouveau pendant un jour, après lequel le Vernis est fait. »

Nella ricetta di Cozio di Salabue attribuita allo Stradivari…” la soluzione fatta al fuoco … poi si

cola il tutto con un panno lino piuttosto raro ma fine di filato”( interessante è la congruenza con

altre formulazioni: la necessità di lavorare a caldo e di filtrare indica difficoltà di dissoluzione in

solventi e resine entrambi di purezza mediocre). Un alcool a bassa gradazione può anche essere

utile per una soluzione frazionata dei componenti della resina spesso soluzione solida di

componenti di natura diversa come acidi e cere. Resta il dubbio che trovare materie prime di qualità

non fosse agevole; ne è consapevole M.Fry che, pur conoscendo l’uso dell’alcool in decotti ed

impiastri vernicianti prima del ‘500 afferma esagerando « … la difficulté est que l’alcool

suffisamment fort pour de telles solutions, n’était certainement pas connu an XVI siècle… ».

Metodi per la determinazione oggettiva del grado alcolico , l’apparecchio di Mulligand e

alcolometri di Gay Lussac, Tralees (%in volume) e di Richter ( in peso).”, non sono comuni nei

laboratori d’analisi nel ‘700. Curiosa ma anche significativa è la tecnica che viene proposta da

G.Donzelli nel Teatro farmaceutico (1681/1704) “si conoscerà essere perfetta l’acquavita quando

bagnerai in essa un poco di tela di lino, se s’accenderà subito in fiamma ardente e doppo … resta

allumata di fuoco anche la tela, questo è segno che l’Aquavita non contiene flemma …” .

Il dubbio o meglio la certezza che nell’800 si trovasse ancora spesso alcool di cattiva qualità è

avvertito da Maugin (1834) che sostiene : « nous donnerons le moyen d’éprouver la qualité de

l’esprit de vin : Prenez une pincée de poudre à tire, que vous mettrez dans une cuiller à bouche ;

versez pardessus un peu de l’esprit que vous voulez employer, de manière à ce que la poudre soit

entièrement couverte ; allumez l’esprit avec un morceau de papier. Si l’esprit est bon, la poudre

s’enflammera quand l’esprit aura cesse de brûler ».

L’ipotesi che la fabbricazione delle vernici per tutto il’700 presentasse per alcuni difficoltà di

produzione e non riuscisse a soddisfare la domanda di qualità si rivela fondata leggendo le cronache

dell’epoca e relative alla importazione di merce preziosa tra le quali vernici e resine : la Gazzetta

Universale vol 13 – anno 1786 scrive: “è giunta ultimamente ad Emden, porto prussiano della

Prussia Orientale la nave <<Il Principe Federigo Guglielmo di Prussia>> che ritornava da

Kanton con un ricco carico di seta, thè, vernici, canne d’india, stoffe, ed altri generi dell’Impero

Cinese”.

Resine ed alcool spesso di qualità scadente erano rettificate e purificate da cultori dell’arte della

Speciaria o dagli stessi artigiani ma erano anche utilizzate per dissoluzioni frazionate e per

trattamenti specifici diversi:

Turco ( in Coloritura, verniciatura, e laccatura del legno) scrive” … gli inglesi , disciolta la

gommalacca nell’alcool, separano per decantazione le due porzioni di liquido che si vengono

formando dopo un prolungato riposo (a freddo) della soluzione. La parte superiore fluida e

trasparente costituisce la cosiddetta vernice filtrata inglese (…”filtrish varnish” o”filtred

varnish”) mentre la parte inferiore densa e ricca di sostanze cerose rappresenta la vera vernice a

tampone… solo adoperando come prima mano la vernice ordinaria cioè quella densa e ricca di

cera, mentre per lo strato finale ricorrono alla ”filtred varnish” e cioè a quella limpida e fluida.”

nel caso di una buona preparazione del legno detta encollage e a completamento della pomiciatura

Grivel testimonia l’uso di “albumine à l’oeuf ,une solution de colle de poisson, de Flandre ou de

parchemin, la dextrine…, l’amidon…” e preferisce “l’alöes sucotrin, gomme gutte et alcool à 36

degrès” adsorbenti che apportano colore e saturano la cellula e per i quali è necessaria una

soluzione idroalcolica diluita come veicolante.

Lorenzo Marcucci in Saggio analitico chimico…Roma 1816 sostiene che” la vernice deve usare

spirito ben rettificato e segnare all’areometro di Baumè il grado 37ottenuto dopo terza

distillazione.( la seconda arriva solo a 26-27Bè)”

altre vernici

la distillazione e la distillazione in corrente di vapore, sublimazione è importante quando si

vogliano preparare vernici da resine difficilmente solubili a freddo in oli o essenze :

“un autre chimiste m'a assuré que l'ambre se fond facilement que la cire avec l'huile qu'on en tire

par l'alambic... i'ai distillé de l'ambre par le cornue une huile noire et puante; ensuite je l'ai

rectifiée dans un alambic de verre, la distillant avec l'eau commune, elle est devenu

transparent(Bonanni -rec.44) “

«… si cava l’ossisuccinico per distillazione del succino( ambra gialla, carabe) l’ossisuccinico

sublima e si attacca al collo della storta in forma concreta…”

Un appunto sulla tecnica di preparazione di vernici all’alcool si trova in “Chimica Popolare di

Alessio Clerc – Ed. Sonzogno 1886 e in Nuova Enciclopedia Chimica -1906 (si consolida nell’800

la preferenza per l’uso di alcool ad alta gradazione come solvente: alla facilità si contrappone una

pericolosità di impiego che sembra ridursi con artifici tecnologici necessari ma evidentemente non

sufficientemente sicuri). Lemery descrive una distillazione soffermandosi su consumate tecniche

manuali che dovrebbero dare garanzie di sicurezza: “ … un Matraccio… gettavi sopra dello spirito

di vino rettificatissimo … stoppa bene il Matraccio… luta perfettamente le giunture…e ponila sopra

la Sabbia: da disotto un fuoco che sia gagliardo…”

Una curiosa raccomandazione ci viene trasmessa dal Cennini (sec.XIV) che così descrive il forno o

“ fornelletto… che la pignatta vi sia commessa a punto, che ‘l foco non passa di sopra; perché il

foco v’andrebbe volentieri e metteresti a pericolo l’olio, e anche di bruciare la casa”

Nella semplice separazione di oli da sostanze diverse il Brugnatelli (“Elementi di Chimica” 1796)

sottolinea “ colla nuova distillazione si correrebbe il rischio di avere una esplosione che faccia

saltare in aria l’apparato, come avvenne agli Accademici di Digione”

Brugnatelli nella preparazione di etere nitrico che “ può servire per molti usi nelle arti”

raccomanda “ se il calore fosse più grande si correrebbe il rischio di far scoppiare i vasi con

esplosione” e ancora “…una esplosione maggiore di quella di un Cannone… e tale fu la forza

dell’esplosione, che i vetri di una finestra posta a distanza considerabile si spezzarono tutti…”. La

nitrazione delle resine con miscugli alcool/ac.nitrico sono appena accennate da L. Greilsamer in

“Anciennes recettes de vernis”-Paris 1908 e si rifanno a tecniche chimiche di preparazione dei

nitrati (salpetre) e di distillazione dell’ac. nitrico descritte da AGRICOLA, (... De re metallica...-

Basileae, 1657)

DISTILLAZIONE AL MUSEO DELL’IIS “J.TORRIANI” DI

CREMONA. INTRODUZIONE

Il Museo dell’IIS vanta pezzi e strumenti importanti acquisiti negli anni a scopo didattico e ancora

straordinariamente efficienti. Il connubio con la sezione dedicata alla liuteria, in un percorso a

ritroso nel tempo, ci permetterà di organizzare spunti di riflessione dedicati alla storia della chimica

e contemporaneamente a quella del violino all’interno di un territorio ricco di storia.

Tra i reperti in mostra, accanto a strumenti ad uso didattico del prof. Mario Maggi, insegnante di

musica e violino nello stesso plesso scolastico negli anni ’60-’70, appare una riproduzione in scala

di un moderno impianto di distillazione. Entrambi gli utensili, che ad una prima lettura non

sembrano avere apparente relazione, offrono l’opportunità di originali sincretismi legati alla

chimica della distillazione a fianco alla chimica delle vernici a solvente, proprie dell’artigianato

liutario. L’ermetica arte della distillazione, dal XVII sec. ma derivata dalla tradizione classica,

migliorata con nuove e più sofisticate apparecchiature per la “frazionata” la “rettifica” e la “fase

vapore”, ha favorito l’utilizzo di nuovi diluenti per l’opera artistica. La produzione di alcool ad alta

gradazione ha facilitato la creazione di vernici più maneggevoli nella preparazione, stesura ma

anche sostanzialmente più resistenti alle aggressioni chimiche del tempo. Il metodo della

distillazione è tradizione non estranea al territorio della “Bassa” circostante Cremona. Già dal XVI

sec si producevano grandi quantità di uva e si distillavano rosoli, amari ed acquaviti ( da

documenti, rif. prof.Morandi, si legge che i frati Gesuati (detti "frati dell'acquavite").[9]^ a b R.

Guarnieri, DIP, vol. IV (1977), col. 124 )di Sant’Ilario in Cremona si occupassero di medicamenti e

distillazione all’interno della officina farmaceutica affiancata a ospizio ospedaliero. Dal catasto di

Carlo V sino ai giorni nostri con i Sessa milanesi, gli Almici di Coccaglio noti per la antica

produzione dell’”Anesone Bossi“ detto triduo perché distillato tre volte, sino ai cremonesi

Verzellesi , La Lombarda, la FAGO dei Fanetti ed i Giarola) mentre speziali e scuole gesuitiche

secentesche sperimentavano ricette spagiriche a base di distillati e nuove resine provenienti

dall’oriente. Il rinascimento cremonese noto per la scuola di manieristi come i Campi, vanta nel

XVI sec. , importanti eccellenze: come non accennare al Cardano che, da Milano, si servì di

ingegneri cremonesi per costruire il suo giunto e presumibilmente anche un innovativo impianto di

distillazione, al Divizioli ed al Torriani che elaborarono complicati congegno automatici, ed a

Galileo che da Venezia insisteva per poter avere un violino degli Amati. Artigianato del legno,

meccanica degli alambicchi, e chimica della raffinazione di solventi resine e colori, fecero di

Cremona un centro vitale di eccellenze tecnico artistiche.

L’IMPIANTO PILOTA DI DISTILLAZIONE FRAZIONATA AL

MUSEO “TORRIANI” Il museo espone un impianto pilota provvisto di una colonna di distillazione frazionata a piatti per

sostanze alcoliche, forno e opportuni scambiatori di calore. L’originale impianto, costruito negli

anni ‘70 dalla ditta ISI di Genova, dispone di bruciatori della OFR di Legnago, generatori di vapore

della ditta Mazzi di Firenze e impianti termici della Carraro. L’apparecciatura è costituita dalla

colonna principale, dagli scambiatori di calore ( ribollitore, condensatore, riscaldatore, recuperatore

di calore, refrigerante), pompe di servizio, ( alimentazione, scarico, riciclo), regolatori ( di portata di

riciclo della coda e della testa, di pressione), quadro elettrico.

La colonna è stata progettata in pirex trasparente, affinché lo studente possa osservare come

avvengono i fenomeni interni. La struttura dispone di un numero variabile di piatti da 9 a 12 e di

attacchi centrali per l'alimentazione, sul fondo per il riciclo e in testa per il riflusso.

Il ribollitore funziona con acqua surriscaldata a 120° o con vapore a 1 bar; il condensatore che

raccoglie i vapori uscenti dalla colonna è uno scambiatore a fascio tubiero e il condensato viene

raffreddato a 50° in un secondo scambiatore; il recuperatore di calore interviene sul prodotto in

uscita (borlanda) a 100°. Le pompe volumetriche hanno la necessaria prevalenza per sopperire alle

perdite di carico dell’impianto e permetterne il funzionamento. I regolatori di portata forniscono

valori in tempo reale e sono dotati di flussimetro, mentre i regolatori di pressione in testa alla

colonna comandano la valvola di liquido di raffreddamento.

Il prodotto da distillare è preriscaldato ed entra nella colonna di distillazione o di rettifica continua.

Il classico sistema di distillazione prevede una sola fase di riscaldamento e successiva

condensazione di prodotto. La colonna di rettifica, sfruttando l’intimo scambio tra più fasi di

distillazione e riflusso per ogni fase o piatto della colonna, permette di raggiungere una purezza

molto elevata del distillato con una percentuale più alta del componente più bassobollente.

La colonna separa all’origine il distillato che può essere ulteriormente raffinato ritornando in

colonna, mentre i prodotti più bassobollenti si concentrano alla base e ritornano in circolo dopo

essere stati riscaldati da un opportuno ebollitore.

L’impianto rappresenta in scala un “topping” per la distillazione di miscele alcoliche liquide a range

di temperatura congruenti come soluzioni di alcoli, alcoli superiori, sali, residui organici e acqua.

Nei laboratori del biennio ITIS le basi della distillazione si studiano permettendo agli studenti di

costruire un distillatore usando opportuna vetreria mentre le classi del triennio di chimica si

avvalgono dell’impianto pilota per esperienze di approfondimento DISTILLAZIONE E

RETTIFICA NELLE APPARECCHIATURE ALL’itis Torriani di Cremona

LA DISTILLAZIONE nella tradizione cremonese. Riferimenti importanti si trovano nelle traduzioni di Avicenna del cremonese Gherardo (Avicennae

arabvm medicorvm principis. Ex Gerardi Cremonensis uersione ) e in Rolando e Moneta da

Cremona che diffondono e discutono le teoria del medico e filosofo Maimonide . Gli arabi

descrivono la preparazione di oli ed essenze attraverso la distillazione in “De modo medendi” nella

traduzione di Gerardo. Spesso filosofia e pratica dell’alchimia si confondono in complicate

elucubrazioni: In Lumen Luminum et perfecti magisteri, attribuito a Razi, che riprende il De

perfecto magisterio attribuito ad Aristotele, l’acqua di vita è confusa con l'elisir e la pietra

filosofale così come nella Summa di Geber con il mercurio che associato allo zolfo (acqua fetida)

rappresentano i due principi dell’Opera.

La distillazione, tra le tecniche di separazione chimica, è la più usata e studiata nei primi laboratori

farmaceutici. Il domenicano Antonio Ghislieri, eletto papa nel 1566 col nome di Pio V, vicario

locale dell'Inquisizione in San Domenico a Cremona, come priore stabilì che alla direzione della

farmacia interna vi sarebbe stato un frate “chemiae peritissimo” con un adeguato praticantato.

Questo veniva svolto presso la spezieria domenicana di Santa Maria Novella di Firenze "Fonderia

di Sua Altezza Reale" per disposizione del Granduca di Toscana alchimista e cultore d’arte

“curiosa”. Un legame questo, non indifferente tra Firenze e Cremona, che si concretizzò più tardi

con importanti scambi e commesse per le collezioni del Granduca. A pochi passi dalle antiche

botteghe dei liutai cremonesi dunque si trovava il convento di San Domenico che sino al 1772

disponeva di “ una Spezieria fornita di qualsivoglia anco peregrino medicinale” (Manini) “Gli

spicchi i (spetiales et aromatarii), che in antico vendevano e fabbricavano, assieme con le droghe,

distillati e le composizioni medicinali, anche le spezierie da cucina, le tinte, le cere, le resine e le

peci, la carta e l’inchiostro” (Giovanni Leonardi). “…troverai assai ricette, e spezialmente pigliando

amistà (facendo amicizia) di frati” (Cennini). Al Museo Civico Ala Ponzone di Cremona è

conservata una settecentesca "Ampolla gemina à la façon de Venis”, composta da due storte unite a

corpo gemellare simili ad alambicchi che assumevano spesso le forme più strane zoomorfe ed

antropomorfe. Le cronache sottolineano gli “Ottimi rosolii prodotti a Cremona, e l’Alchermes della

farmacia dei frati di Santa Maria Novella …” la cui materia prima, il colorante kermes, dando

credito alla Ciclopedia… di Chambers , De Bonis (1748) si ritiene che “ venghi da Cremona e si usa

per cremonese”. (e ciò, nonostante la proibizione per l’Ordine dei Domenicani di produrre alcool

dal 1288). Francesco Arisi ( Il Tabacco…1707) specifica “Rossolì è una spezie d’Acqua arzente

assai delicata e stillata con diversi odori e sapori… è da stimarsi quella della Diocesi di Cremona…

e suppongo sia detto Rossolì dal colore rosso… di cui se ne prevalgono i distillatori “. In Contrada

Santa Caterina, non distante dalla Contrada dei liutai di San Matteo a fianco di San Domenico, si

trovano le botteghe di confectari e tintori esperti nella distillazione dei legni di conifere, e ginepro

(cedrus Jiuniperus ormai quasi estinto nelle nostre zone era utilizzato per il suo legno armonico e la

resina per la vernice come riporta il Cardano in De Subtilitate XXI), noti per la produzione ed uso

di concianti e coloranti. Santa Caterina è la sede dei Camaldolesi, ordine monastico a cui

appartennero Isidoro Bianchi, Guido Grandi ed i fratelli Fromond, questi ultimi apprezzati anche

per interessanti studi sulla chimica fisica dei fluidi e dei coloranti. Francesco Fromond nella

seconda metà del settecento riferisce di tecniche di produzione di tinture alcoliche con l’uso di

solventi rettificati con caratteristiche di gradazione alcolica non elevata (paragonabili al… “Rum di

Giamaica”). A Cremona esistevano competenze nella purificazione, raffinazione, dissoluzione delle

sostanze chimiche come ad esempio il sommacco, colorante e conciante: il nobile Bartolomeo

Ariberti, che abita in contrada Santa Caterina, invia nel 1690 al granduca Ferdinando II de’ Medici

(1610 –1670) il quartetto Mediceo dello Stradivari (strumenti detti di “forma nova”) che lo ultima e

lo ripone in una preziosa “custodia d’albero coperta di sommacco nero”. In un inventario

dell’aromataro cremonese Valeriano Meschieri, contemporaneo allo Stradivari, si accenna a tinture

di gommalacca, sandracca, benzoino,ambra ed ambra di Lemery. È’ lo stesso Lemery che insiste

:“Bisogna servirsi dello spirito di vino esattamente rettificato, altrimenti s’havrebbe niente di

tintura…”. Nella documentazione classificata dal Pollens ( Stradivari, Cambridge, Univ.Press

2010) si legge anche della presenza di oli di trementina, ambra, legno di guaiaco che possono

richiedere metodi di distillazione in corrente di vapore. L’inventario riferisce di sostanze come

cremor tartaro, argilla, corno di cervo che venivano utilmente impiegate come disidratanti per

migliorare la gradazione dell’estratto alcolico. Bonanni, forse su consiglio del Glauber (1608-1668),

rettifica il distillato alcolico a bassa gradazione “mineralizzandolo” aggiungendo cioè “ sal de tartre

(tartaro igroscopico) … se sel attire tout le flegme e le sépare de l’esprit…”. La stessa tecnica è

descritta da Martino Poli in Il trionfo degli acidi (1706) nella distillazione di “specie di solfi” quali “

l’oglio di sasso che fluisce in alcune miniere sulfuree di Lombardia, l’oglio di terebintina

distillato,…è necessario distillarli più volte con l’addizione di qualche corpo calcinato, come

cenere, calce, viva, ossa bruggiate a bianchezza;…l’essenze… lo spirito di vino… li quali tanto si

chiamano rari, quanto che facilmente se ne volano per l’aria, … nulladimeno non vi è solfo, che

elaborato lungo tempo con artificio Chimico per reiterate distillazioni, non giunga alla medesima

sottigliezza…” (il cremonese Isidoro Bianchi (Le lettere americane-1793) si interesserà a queste

tecnologie e prodotti ottenuti mediante “distillazione, espressione ò decozione”)

Prodotti medicinali, farmaceutici, alchimia e cultura dall’oriente s’incontrano negli appunti di

lombardi come Giovanni BRACESCO (1551) priore, medico di Orzinuovi con laboratorio

alchemico nel castello di Soncino, studioso di “fornaci ed alambicchi”. Anche Claudio Monteverdi

(Cremona 1567-1643), musicista, figlio di “spetiario e medico di piaga” definito “grande professore

di Chimica” da Paolo Piazza in “Fiori poetici”, si dedica alle pratiche della distillazione: in scambi

epistolari con il mantovano Ercole Marliani, datati dal 23 Agosto1625 al 28 Marzo 1626, riferisce

di aver ”commissionato alle fornaci di Murano… un orinale di vetro con sopra il suo capello…” e

sostiene di saper come la materia“ … si converta in acqua chiara…la qual retificata scioglie

l’argento gagliardamente” (presumibile preparazione dell’acqua forte o acido nitrico per

distillazione). Giuseppe Quinti, (in “meravigliosi secreti medicinali chimici” -1711) dottore di

Venezia, Capo Spetiale esperto nell’”arte della Speciaria”, nel 1711 così riflette sulla distillazione: “

piglia tutte quelle tinture e mettile nell’orinal di vetro col capello ,… e seguita la distillatione…” e

tutto ciò “imparai con molte fatiche, patimenti, e stenti, per lo spatio d’undeci anni, caminando per

diverse parti di … Lombardia…”. In San Marcellino il Collegio Gesuita nei primi anni del XVII

secolo forma studenti ed artigiani indirizzandoli verso le nuove scoperte scientifiche: i gesuiti

dispongono di un importante laboratorio chimico scientifico arricchito da due stupendi globi del

Mercatore, ora custoditi con premurosa cura dal dott. Campagnolo direttore della Biblioteca

Governativa di Cremona. I gesuiti Filippo Bonanni (Trattato sopra la vernice detta comunemente

cinese-Roma, 1720) e Kircher (Cina Illustrata -1667) studiano resine come la gommalacca,

Francesco Saverio Quadrio dà alle stampe un trattato di organologia musicale e, appartenenti allo

stesso Ordine, Miguel Agusti in Spagna e Francesco Terzi Lana, in Italia impostano le regole nella

distillazione delle vinacce che dureranno sino all’800.

Angelo Peri, nel Vocabolario Cremonese italiano sec XIX, specifica: “Lambic: vaso che usasi per

distillare, cioè estrarre le parti più umide e più spiritose di un liquido…si usa anche come aggettivo

e per lo più si unisce con < ciaar> di cui viene a formare come un superlativo, chiaro come

un’ambra, chiarissimo, limpidissimo”.

CHIMICA E LIUTERIA NELLA TECNOLOGIA DELLA

DISTILLAZIONE Le tecnologie di distillazione si differenziano secondo le proprietà chimico fisiche dei prodotti da

lavorare. Si costruiscono strumenti adattandoli a miscele di composti molto volatili (acqua /alcool)

o poco volatili e facilmente degradabili (oli, essenze). L’estrazione per distillazione d’oli essenziali

da prodotti vegetali e resine deve essere fatta con estrema attenzione per evitare la denaturazione

dei composti chimici: nasce così la tecnica di estrazione in corrente di vapore e a bagno maria. Le

essenze di trementina e di spigo ,“lorsqu’on la demande de première qualité” (Tingry) vengono

estratte con tali tecniche; attenzione alla qualità, avverte il Castillioneo nel Prospectus (1698)

“l’oglio di Terebintina che si vende da' Droghieri è una mistura dello spirito e dell’Oglio giallo”.

I chimici dell’età barocca preparano “misture per callopistria” in cui spiriti, essenze, tra le quali la

preziosa acqua della regina Isabella d’Ungheria, servono alla preparazione di soluzioni e tinture.

Soluzioni distillate come acqua di rose o l’acqua della regina ( a base di acqua distillata e essenza di

rosmarino) davano garanzie di asepsi nelle preparazioni cosmetiche e culinarie.

Lémery è molto preciso nel descrivere l’operazione: “ getta il tutto in una Cucurbita di Vetro col

suo Capitello, luta con la Vesica bagnata e distilla a bagno di Vapore…”

Vincenzo Brugnatelli, (Elementi di Chimica …-1796). sostiene che “si ottengono gli oli volatili

aromatici dai semi, dai fiori, dalle foglie, dai legni, dalle cortecce, dai frutti e dai loro involucri, ecc,

coll’espressione (spremitura) o colla distillazione.” Jan van der Straet (Stradano – 1570) descrive la

distillazione “ab igne stilla” detta “per ascensum” per l’acquavite, ma anche per “latus” nelle storte

e per “descensum” in cui si riscalda superiormente la storta e si raccoglie al fondo il distillato

spesso costituito da oli essenziali. Il liutaio Sacconi interessato a preparare la Trementina di Larice

solida per le sue ricette opera così: “cuocere a fuoco lento per ore e ore ( almeno sei ) in acqua , da

cambiarsi ogni tanto, fino a ridurla all’atto del rapprendimento a consistenza collosa” (una

distillazione dunque per recuperare gli acidi abietinici separandoli da oli e terpeni, sfruttando la

corrente di vapore)

Le tecniche di distillazione a metà del ‘600 migliorano ma appaiono ancora abbastanza grossolane:

M.Fry, pur conoscendo l’uso dell’alcool in decotti ed impiastri vernicianti prima del ‘500 afferma «

… la difficulté est que l’alcool suffisamment fort pour de telles solutions, n’était certainement pas

connu an XVI siècle… ». La moderna pratica di dissoluzione delle resine indica valori percentuali

di alcool dal 60% (23°sacc.) come solvente per gommoresine al 93%(36°sacc.) per resine purificate.

Nel Compendio dei Secreti rationali di Leonardo Fioravanti 1592 si riferisce “ del modo efficace di

fare una vernice finissima” in cui le resine ( benzoino e mastice) si sciolgono in “acqua vita di

quattro passate” e il “ mirabile secreto di natura “ è che la vernice “ si seca all’ombra senza sole” e

ciò al contrario della vernice ad olio che offre le sue migliori caratteristiche “quando è il sole lione

“. L’uso sempre più comune nel settecento di buon alcool nella preparazione di una vernice fa

ritenere ad alcuni che questo solvente abbia soppiantato tecniche più complesse di dissoluzione di

resine in oli ad alta temperatura. Il chimico Mailand nel 1859 suppone che anticamente si

sopperisse alla mancanza di buoni solventi e gommoresine con la elaborazione complessa di

formulazioni e tinture miste. Questi rilegge ricette estratte dal “libro dei colori.sec.XV” e dal

Bonanni. Un’antica formulazione recita così” Tolli gomma de gineparo le doi parte et olio de semi

de lino e fa bulire insiemi cum foco temperato…e guarda che…non…viria negra e brutta”…

“dissolvant la sandaraque en poudre dans l’esprit de vin… on y met l’huile de lin et l’espirit de vin

s’etant evapore… cuits ensemble au soleil…ou a feu doux…“. Mailand propone la stessa ricetta

“sans risquer de la brûler” mescolando sandracca ed eventuali coloranti in acquavite e accorpando

la vernice all’olio in bagno maria facilitando l’evaporazione dell’alcool a temperatura di ebollizione

più bassa di oli essenziali e trigliceridi. La preparazione risulta nota già da Alexis Piemontais che, in

Secrets des Arts (1550), impasta mastice e sandracca a olio di lino e ”espirit de vin” e cuoce sino ad

incorporazione avvenuta. (un’operazione chimica che i giovani studenti oggi conoscono come

transesterificazione). Il ricorso alla formula di Stradivari proposta da Cozio di Salabue, lo studioso

che ne raccolse il carteggio, è d’obbligo, quasi un tormentone tra i liutai per capire i termini sintetici

di una preparazione: “ho ricevuto la seguente riceta … e che sia quella dell’Antonio Stradivari…:

gomma lacca oncie 4; sandracca oncie 2; mastice in lacrime oncie2; sangue di drago … 40;

zafferano mezza dramma; una pinta di spirito rettificato. E dopo la soluzione fatta al fuoco vi si

incorporano oncie 4 di trementina di Venezia e poi si cola il tutto con un panno lino piuttosto raro

ma fine di filato“. In una successiva nota il carteggio continua …”un’onza e meza di goma lacha …

tre quarti in tutto di mastice e sandracha e spirito (di vino) una libra. Una libra d’oglio di noce, farlo

cozzere e meter dentro, fino a che ha perso la schiuma, le medesime gome, … Questa vernice è vera

di Stradivari sincera e sicura”. Il 26 Settembre 1728 un allievo del maestro così riferisce “ Ho

provato a fare con vostro modo, ha momenti se ne iva la botega de fuoco”… Forse il buon studente

non conosceva le raccomandazioni di Leonardo da Vinci che, preparando una vernice, avvertiva ”

Sappi che facendo bollire olio di lino di seme …, gittandovi su il vino vermiglio, se ne levano

fiamme grandissime di diversi colori e dura il fiammeggiare quanto dura il vino.

APPROFONDIMENTI Oe = Oechsle: La procedura è stata sviluppata da Christian Ferdinand Oechsle ed è impiegata

nell'enologia tedesca. L' indice di Oechsle è calibrato su una temperatura di 17.5°C. Il grado di

Oechsle (°Oe) è definito come l' aumento del peso di 1000 millilitri di mosto a partire da 1 grammo.

Un litro di mosto con 75 °Oe pesa così 1075 grammi. Un mosto con 100 °Oe ha un contenuto di

alcool potenziale (in volume) di 12.5%, poichè 10 mL di alcool etilico pesano 7,89 grammi.

Bx = Brix: Questa unità proposta dallo scienziato Adolf F. Brix nel 1870 è utilizzata specialmente

nei Paesi anglosassoni. La relazione fra grado Brix e contenuto di zucchero è: n grammi di zucchero

in 100 grammi di soluzione zuccherina corrispondono a n gradi Brix a 20 °C. Approssimativamente

1° Brix equivale ad un contenuto di 18 g di zuccheri per Litro di mosto.

Bé = Baumé: La procedura è stata sviluppata da Antoine Baumé e l' unità è impiegata diffusamente

nei Paesi mediterranei. Poichè il contenuto di alcool potenziale d'un vino è basato sul presupposto

che l' intero zucchero fermenterebbe, un grado di Baumé (°Bé) corrisponde all'incirca a 17 - 18

grammi di zuccheri in 1 Litro di mosto, ovvero il vino risultante da un ipotetico mosto a 1°Bé

dovrebbe presentare un contenuto dell' 1% di alcool in volume. Un mosto con 10 °Bé dovrebbe

dunque produrre un vino con un contenuto di alcool in volume del 10%. Per calcolare, dal grado

alcoolico desiderato, il contenuto di zucchero del mosto di partenza, occorre moltiplicare per 1.8.

Un mosto con 10 °Bé presenta una percentuale del 18% in zucchero o di 180 g di zucchero per Litro

di mosto. La conversione di Baumé in Babo è °Bé x 1,53 = °Babo

ANTICHI METODI DI DISTILLAZIONE

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

A. testa dell'alambicco;B. vaso di ottone costituito allo scopo. ;C. vaso di ottone perforato in

molti luoghi per ricevere il vapore dell'acqua. ;D. vaso di ottone che contiene acqua . ;E. Il forno . ;

F. Un imbuto per mantenere i livelli di acqua ;G. Il ricevitore. ;

DISTILLAZIONE A BAGNO MARIA DI FRUTTI DI SAMBUCO

C sfogo del vapore acqueo; D testa del distillatore

DISTILLATORE PER ACQUAVITE E PRODOTTI FARMACEUTICI A ebollitore di rame.;B. La testa.;C. Il barile con acqua fredda necessario a refrigerare e

condensare

PER OTTENERE UNA PREPARAZIONE MAGISTRALE DI VINO

Si usa il pellicano

PER RETTIFICARE SI USA FRAZIONARE

i vasi o possono stare in in cenere o a bagno maria

MODO DI DISTILLARE IN BOTTI DI LEGNO

A. forno ed alloggiamento del vaso di rame;B. vaso di rame, parte nel forno e parte nella botte di

legno.;C botte di legno dove si trova il prodotto da distillare ;D botte di raffreddamento col

serpentino.;E. Il ricevitore.;F. treppiede;

ALAMBICCO

A. vaso di rame

B. rastrematura per adattare la testa

C. collo che supporta la testa e il sistema di raffreddamento

D. la testa

E. vaso che permette il raffreddamento della testa con acqua.

F. ricevitore

G. rubinetto che permette il ricambio di acqua di raffreddamento

PREPARAZIONE DI OLIO DI ZOLFO (ANIDRIDE SOLFOROSA E AC. SOLFOROSO)

(da Pirotechnia di Vannoccio Biringuccio)

FORNO PER DISTILLARE IL MERCURIO

A. forno con ampio raccoglitore dei vapori

B. operaio che introduce la materia prima nel vaso;.C. La forma del vaso che distilla.;D. Lo stesso

come appare all’interno.;E. La forma del vaso non murato in ma stando in piedi sui carboni per altri

usi;

PER DISTILLARE PETROLI E SPIRITI MINERALI

BC forno; GHI serie di contenitori comunicanti ; M contenitore del distillato

PREPARAZIONE DI ACIDI NITRICO, CLORIDRICO, IPOCLOROSO

APPUNTI DI CHIMICA DELLA DISTILLAZIONE IN UNA

SCUOLA PER PERITI CHIMICI

Questionario V a pag 197/capitolo2 fino a domanda 12

1)principali tecniche di distillazione

distillazione continua, strippaggio, in corrente di vapore, estrattiva, flash, discontinua

2)equazione di Clausius-clapeyron

dlnP/dT= ev/RT2 (ev = calore latente di evaporazione)

3) miscela ideale … quando?

Quando miscelando i diversi componenti non si ha variazione di pressione, volume ed entalpia

4)composizione liquido/vapore per un sistema a 2 componenti secondo Raoult:

per il liquido legge di Roult: p(press parziale)= x(fraz molare nel liq.) . P° (tensione di vapore)

per il vapore legge di Dalton: p(press parziale)= y(fraz molare nel vap.) . P (press del mix)

all’equilibrio liquido vapore xP° = yP

in una miscela di A+B che hanno rispettivamente valori di tensione di vapore P°a e P°B:

Ptot = pA + pB = xAP°A + pBP°B

5) durante l’ebollizione ad una pressione assegnata può variare la t° per sistemi ad un componente?

No

5) durante l’ebollizione ad una pressione assegnata può variare la t° per sistemi a più componenti?

In una prima fase si ottiene vapore a frazione molare più ricca del componente più volatile; la soluzione si

arricchisce del componente meno volatile e quindi deve aumentare la temperatura per raggiungere la t° di

ebollizione della nuova miscela

6)nei diagrammi composiz./temp viene visualizzata la differenza di composizione

tra le due fasi?

SI

7) nei diagrammi x,y viene visualizzata la differenza di composizione tra le due fasi?

SI

8) visualizza grafico x,y e spiegalo semplicemente

9)Come si modificano i diagrammi x/y all’aumentare della pressione?

Esempio A(nDecano)+B(nPentano) a pressione P°A = P°B10kg/cm2

Risolvo :

1) leggo un grafico dato (A3) e trovo per 10kg/cm2 tensioni di vapore di A=300° e di B=125°

2) con lo stesso grafico calcolo la tensione di vapore di A a 125° ( P°A= 0,14 kg/cm2)e B a 300° (P°B=85

kg/cm2)

3) calcolo il valore della volatilità relativa a applicando la formula = P°A/P°B

temp P°A P°B = P°A/P°B media= 0,067

300° 10 kg/cm2 85 kg/cm2 0,12

125° 0,14 kg/cm2 10 kg/cm2 0,014

4) calcolo y assegnando un valore arbitrario di x applicando la formula: y = x/1+x(-1)

5) faccio tabella e grafico x,y

(dimostro l’affermazione ripetendo l’esempio per un valore diverso di pressione)

10) come si modifica un diagramma a lente aumentando la

pressione?

11) definisci volatilità relativa:

rapporto tra le due tensioni di vapore del componente A e B alla temperatura definita e cioè = P°A/P°B;

tale rapporto si può calcolare alla temperatura di ebollizione di A ed a quella di B ( si calcola la media dei

valori) ed è necessario per calcolare il valore di y ad un dato valore di x usando la formula: y = x/1+x(-1)

12) come cambia all’aumentare della pressione?

Diminuisce(pag.116)

Scheda 10

questionario pag 197 fino a domanda 25

13) quando una miscela può formare un azeotropo?

(03/12/2008 --Pag 106_124--Scheda 8 per V)

GraficoT/P; x,y /T; x/y

1)(pag106)spiega il grafico x,y /P a Tcostante

2)(pag107) illustra il diagramma x,y /T a P

costante

3)(pag 108 problema 2.7)Data una miscela A(+bassobollente)+B; DatoT e P ;data tensione di

vapore PA e PB; detto che A è + bassobollente

quale è la composizione della miscela in cui vi è equilibrio tra liquido e vapore e cioè in cui vi è

ebollizione?

Risoluzione: xA nel liquido = (P-PB)/PA-PB e (Raoult)

yA nel vapore = x.PA/P

4) (esempi a pag 108-109-110)Ho una miscela A+B (conosco le T°di ebollizione di A 80° e B

100° ) alla pressione totale di P=1 Devo ricavare il grafico approssimativo x/y

.( uso il grafico a pag 800 per ricavare le tensioni di vapore di A e B alle diverse temperature e

preparo una tabella esempio:

Risoluzione:applicando la: xA = P – PB/ PA – PB e la yA = xA.PA/P per le diverse T°

Per 80° xA= 1 – 0,5 /1 – 0,5 =1 ; yA= 1 .1/1= 1

Per 90° xA= 1 – 0,75 /1,5 – 0,75 =0,33 ; yA= 0,33 .1,5/1= 0,5

Per 100° xA= 1 – 0,9 /1,65 – 0,9 =0,13 ; yA= 0,13 .1,65/1= 0,22

Introduco i dati e ottengo il diagramma x,y

5) (112)definisci la volatilità relativa e a cosa serve:Risoluzione: a serve per mettere in relazione la composizione del componente più volatile A in fase liquida x e quella in fase vapore y con la formula in cui pA e pB sono le tensioni di vapore di A e B puri.

6) nella domanda 1 si fa riferimento ad un comportamento ideale della miscela… e se non fosse

così? ( vedi a pag 117)

7) (pag 118-119)Riproduci sul quaderno degli appunti le curveP,X,Y; T,X e XY per acetone

cloroformio e spega ragionevolmente il punto di flesso

8)(pag 120) diagrammi TX o XY per alcool etilico :spiega e associa al disegno fatto per alcool

buongusto.

9)(120-122) in una colonna di topping avviene la cosiddetta “rettifica continua” ; senza perderti in

chiacchiere spiega il funzionamento della colonna utilizzando la fig.2.19 in cui grafico e piatti di un

distillatore sono messi a confronto.

10) come si scrive un bilancio di materia?

Risoluzione F=D+W ------- FxF=DxD+WxW

11) il problema a pag 124 spiega come lavorare sulla moli e sulla frazioni molari … è un buon

sistema per ripassare argomenti conosciuti.

03/12/2008 --Pag 96-105 --Scheda 7 per V –

Grafico T/P e P/x,y

1) (pag96) schema 2.1 e caratteristiche di una colonna

2) Concetto di tensione di vapore e spiegazione del grafico pag 99 T/P

3) Concetto di miscela ideale : dato un fluido A definire la tensione di vapore di A e la

pressione parziale di A

4) Spiega in termini semplici il concetto di tensione di vapore e fai un esempio di una

soluzione acqua/ alcool come spiegato alla lavagna

5) (102-103) spiegare il grafico P/X,Y 2.4

6) (105) leggi e capisci il problema 2.6 in cui sono messi in grafico sia le composizioni del

liquido che del vapore e spiegalo introducendo anche il grafico 2.7 che mette in relazione

composizione e temperatura.

DISTILLAZIONE ( ALTRO PERCORSO DIDATTICO)

Operazione basata su scambi simultanei di materia e calore tra fase liquida e fase

vapore e impiegata per la separazione di miscele liquide omogenee.Il razionale della distillazione consiste nel separare i

componenti piu' volatili di una miscela liquida dopo che questa ha raggiunto la temperatura di ebollizione.

La distillazione e' regolata dalla legge di Raoult che dice:

"la tensione di vapore di un liquido in una soluzione ,ad una certa temperatura,e' uguale al prodotto della sua

tensione di vapore allo stato puro per la sua concentrazione molare entro la soluzione"

dunque considerando i liquidi A e B

pA = tensione parziale di A in soluzione con frazione molare xA

pB = tensione parziale di B in soluzione con frazione molare xB

PA = tensione di vapore di A allo stato puro

PB = tensione di vapore di B allo stato puro

la Legge di Raoult sara'

pA = xA . PA

pB= xB. PB =(1-xA)PB

portando in grafico a temp costante i valori delle tensioni superficiali otterro'

significato dei simboli:

pA=tensione di vapore del componente liquido A in A+B (xA = frazione molare di A nel liquido A+B)

Pa = tensione di vapore del liquido A puro

p = pA + pB è la tensione totale di vapore della miscela al variare delle frazioni molare di A e B

xA + xB = 1

P’A=pressione parziale del componente vapore A in A+B (yA = frazione molare di A nel vapore A+B)

P = pressione totale di vapore del vapore (pressione ambiente)

p’ A = y A . P

RICAPITOLANDO

STUDIO DUE LIQUIDI MESCOLATI TRA DI LORO CHE EVAPORANO :

PER I LIQUIDI vale la LEGGE DI RAOULT che dice che la tensione parz di vapore di A = frazione molare del

liquido A per la tensione di vapore di A allo stato puro

pA = xA . PA ----- pB = xB . PB --------- p = pA + pb------ p = (xA . PA ) + (1-xA) PB ----xA = (p –PB) / (PA – PB)

PER IL VAPORE VALE DALTON che dice che la press parziale di A e' = alla frazione molare del vapore A per la

pressione ambiente

p’A = yA .P

ALL'EQUILIBRIO VALE :

TENSIONE DI VAPORE p DEL LIQUIDO = PRESSIONE totale DEL VAPORE P (pressione ambiente)

E QUINDI ANCHE :

pA TENSIONE DI VAPORE di A DEL LIQUIDO =p’A PRESSIONE PARZIALE di A nel VAPORE dunque:

p = P ---pA = p’A ----- Pa.xA =P .yA ------- yA=(PA.xA)/P

dunque attraverso le ultime relazioni si puo' trovare xA e yA cioe' le frazioni molari della fase liquida e della fase

gassosa conoscendo le tensioni di vapore dei componenti puri

Ricavati xA e yA posso costruire la curva di equilibrio ( a temperatura costante)

esempio: se immagino di distillare una miscela con frazione molare xA otterro' un distillato con frazione molare YA piu'

ricco del componente piu' volatile A

A questo punto posso anche considerare un grafico temperatura/frazioni molari x e y (a press costante)

MISCELA ZEOTROPICA

TA e TB siano le temperature di ebollizione e A è il componente più volatile

la curva 1 sia la "CURVA DI INIZIO EBOLLIZIONE" della miscela

la curva 2 sia la "CURVA DI FINE EBOLLIZIONE O INIZIO FASE VAPORE O DI RUGIADA"

--Dalla curva ricavo che :

1)un composto di composizione xA iniziera' a bollire da T1 a T2 diventando vapore

2)un liquido con frazione molare xA portato all'ebollizione T1 dara' un vapore con frazione molare yA con una %

maggiore di A. (a questopunto la composizione di xA varia verso sinistra e la frazione successiva di yA sara’ sempre

diversa.)

MISCELE AZEOTROPICHE : esistono sistemi binari che seguono curve con una anomalia ad esempio:

al punto M si ha che xA =yA e il sistema si dice AZEOTROPO perche' la miscela non puo' essere arricchita di uno dei

due componenti.

ESEMPI DI DISTILLAZIONE SEMPLICE DIFFERENZIALE

(=sottrazione e condesazione del vapore che si forma )

ESEMPI DI DISTILLAZIONE SEMPLICE a temperatura costante

il prodotto con frazione molare x raggiunge una temperatura T1 e dara' un distillato con frazione molare y più ricco in A

(più volatile)e un residuo con frazione molare x’.

ESEMPIO DI DISTILLAZIONE SEMPLICE (in cui la temperatura di equilibrio aumenta)

All’inizio la concentrazione del liquido è x , durante la distillazione si ottiene un residuo a concentrazione x’ e un

distillato a concentrazione y piu’ ricco in A.

Se aumento la temperatura il liquido a composizione x’ si dividerà in residuo a composizione x" e distillato a

composizione y" : posso dividere le frazione y e y"

DISTILLAZIONE SEMPLICE CON CONDENSAZIONE PARZIALE DEI VAPORI .

E’ possibile (per aumentare il rendimento della apparecchiatura ) interporre un CONDENSATORE DI RIFLUSSO

che fara’ condensare vapore a basso titolo del componente meno volatile, mentre lascerà passare vapore più ricco del

più volatile che verrà ricondensato da un CONDENSATORE FINALE.

La caldaia distilla una fase liquida a x : a temperatura T1 il liquido dara’ un vapore y e un residuo x’

Il condensatore di riflusso abbassando la temperatura a T2 , condenserà il vapore y dando un liquido x" e

un vapore arricchito nel componente piu’ volatile y" .

Il vapore y" sarà successivamente condensato nel refrigerante a serpentina.

DISTILLAZIONE (esercizi)

: riepilogo Leggi

PER LA FASE LIQUIDA vale la LEGGE DI RAOULT che dice che la tensione parz di vapore di A =

frazione molare del liquido A per la tensione di vapore di A allo stato puro

pA = xA . PA ----- pB = xB . PB --------- p = pA + pb------ p = (xA . PA ) + (1-xA) PB ----xA = (p –PB) / (PA – PB)

PER LA FASE VAPORE VALE DALTON che dice che la press parziale di A e' = alla frazione molare

del vapore A per la pressione ambiente

p’A = yA .P

CALCOLO DELLA COMPOSIZIONE DEL LIQUIDO PER P E T COST.

all’equilibrio p’A = pA

dunque yA .P= xA . PA

dunque yA = (xA . PA)/P

e allo stesso modo ricavo yB = (xB . PB)/P

E poiché la somma yA + yB = 1

Allora (xA . PA)/P + (xB . PB)/P =1

e ponendo xB = 1-xA

ricavo xA = (P – PB) / (PA – PB)

BILANCIO PONDERALE di una colonna di distillazione

(frazione molare di un componente è il numero di moli del componente diviso per il numero totale di moli )

L = D + W

L.l = D.d + W.w

D.d =Ll- W.w = Ll – (L – D)w= Ll – Lw + Dw da cui

Dd – Dw = Ll – Lw

D = [L ( l-w )] / d-w

BILANCIO TERMICO (Q=calore molare;I = contenuto termico; Ql = calore latente;Qs=calore sensibile

V=vapore o condensa; RD = riflusso )

L .QL + V .Iv = D .QlD + D QsD + RD .QlRD + W . QsW + V.Qs V

PROBLEMA

2,5 moli di benzene e 1,5 di Toluene formano una miscela che è chiusa in un serbatoio a 30°

Conoscendo la tensione di vapore del benzene e (119 mmHg) e del toluene (37mmHg) .

Calcolare la pressione totale del vapore

XA = 2,5/4 = 0,625

XB = 1- xa = 0,375

p = pA + pb = (xA . PA ) + (1-xA) PB = (0,625 .119) + (0,375 .37) = 88,3 mmHg

PROBLEMApag 191 TRABA

A 70° la tensione di vapore del Benzene è 574 torr, mentre quella del toluene puro è 202 torr(alla stessa temperatura)

Determinare la press parziale e press totale in una miscela O,2 M di toluene (xB)

XB = 0,2 (toluene)

XA= 1-xB= 0,8 (benzene)

p = pA + pB = (xA . PA ) + (1-xA) PB = (0,8 .547) + (0,2 .202) = 478 torr

problema pag 191 traba

Se a 100° e press atmosferica la tensione di vapore dell’n-eptano è 795 torr mentre quella del toluene è 553 torr , quali sono le composizioni molari di equilibrio liquido vapore?

Applico la formula ricavata per la frazione molare

xA = (P – PB) / (PA – PB)

x eptano = (760 – 553) / (795 – 553) = 0,86

x toluene=(760 –795) / (553-795) = 0,14

yA = (xA . PA)/P

y eptano = (0,86 . 795) /760

y toluene = (0,14 . 553) /760

PROBLEMA PAG 47 DI PIETRO

Una colonna di rettifica è alimentata con L=1800 Kg/h di una miscela al 30% del componente A .

Sapendo che il prodotto di testa è formato per il 95% dal componente più volatile e quello di coda per il 98% di prodotto meno volatile. Calcolare i flussi D e W in uscita dalla colonna

Applico la : D = [L(l-w)]/ d-w =

D= [ 1800(0,3 – 0,02)] / 0,95 – 0,02 = 542 Kg/h

W = 1258 kg/h

PROBLEMA PAG 206 STOCCHI

Una miscela liquida benzene toluene al 40% di benzene e 60% di toluene, alimenta con una portata di 10 Kmoli/h e alla temperatura di 80° un distillatore flash che vaporizza il 75% della carica alla pressione di

1,5Kg/cm2, con una temperatura di distillazione di 105°. La frazione molare del benzene nel distillato è yD = 0,4 65 e nel residuo xW=0,21

il calore specifico medio molare del benzene = 35 Kcal/kmole°C

il calore specifico medio molare del toluene = 40 Kcal/kmole°C

il calore latente molare di evaporazione del benzene = 7500 kcal/kmole

il calore latente molare di evaporazione del toluene = 8100 kcal/kmole

Calcolare il calore necessario(per passare da 80 a 105 e per evaporare la quantita’ di vapore indicata)

per il liquido vale

benzene4 0% e toluene 60%

per 10Kmoli/h benzene = 4 kmoli/h e toluene =6 kmoli/h

Per il vapore vale

10 Kmoli/h al 75% sono 7,5 kmoli/h di vapore

7,5 . 0,465 = 3,5 kmoli/h di benzene

7,5 – 3,5 = 4 kmoli /h di toluene

dunque :

Q1= calore sensibile necessario per portare le 10 Kmoli da 80 a 105

Q2 = calore necessario per evaporare 7,5 Kmoli /h di sostanza

Q totale = Q1 + Q2

Q1= (portata liq benzene . calore specif. (t2-T1) ) + (portata liq toluene .cal specif . (T2-T1)

Q2=portata vap benzene . calore latente + portata vap toluene . calore latente

Q1= (4 . 35 .(105 –80) ) + (6. 40. (105-80))

Q2=3,5 . 7500 + 4 . 8100

Q totale = Q1 + Q2 = 66.750 kcal/h

PROBLEMA traba pag 233

Si parte da una miscela acqua etanolo al 30% in peso di etanolo : si vuole ottenere un distillato al 90% in peso di etanolo e un prodotto di coda all’1%.

L’alimentazione è 2000 kg/h di miscela alla temperatura sua di ebollizione e il distillato viene estratto a 40° e il riflusso è Lo = 1640kg/h.

Calcolare il valore del distillato D e del residuoW:

Dal Bilancio L=D+W e LxL =DxD + WxW . (eguaglianza delle portate in uscita e entrata e delle quantita’)

Posso scrivere:

2000 = D + W

2000. 0,3 = D. 0,9 + W . 0,01

e quindi

W = 2000-D

2000. 0,3 = D. 0,9 + (2000 – D) . 0,01

da cui W = 1355 kg/h e D = 645 kg/h

PROBLEMA :

Disegna la parte superiore di una colonna di distillazione con riflusso indicando i primi tre piatti n , n-1 , n-2,

Indica quali sono le " condizioni di testa " e cioe’ le frazioni molari del vapore che esce e del

riflusso O che rientra (prima di entrare in contatto con il primo piatto) . Risposta : il punto di equilibrio è in A e le fraz

molari di vapore e riflusso sono perfettamente uguali

Indica quali sono le condizioni di equilibrio nel piatto "n" quando c’è contatto tra Vne On:

Risposta :all’ equilibrio in B , Il vapore avra’ una frazione molare y Vn (più ricca nel componente più

volatile )del liquido x On con il quale si trova in equilibrio

Indica ora in un grafico il significato di "retta di lavoro superiore":

Risposta : la retta di lavoro superiore è individuata da due punti , il primo dei quali è xO = y Vn .(come indicato uguale a

A) e il secondo è x=0 e y = xO / ((O / D) +1)

Quali saranno le

condizioni di equilibrio tra il piatto n e il piatto n-1 , dopo aver tracciato la retta di lavoro per quella colonna? Risposta

in C si realizza l’equilibrio tra il liquido nel piatto n e il vapore nel piatto n-1

Se continuo nel ragionamento ,che succede?

In D la frazione del componente piu’ volatile nel vapore (y) in n-1 sarà piu’ ricco del liquido in n-1 liquido in

n-1; in E si realizzera’ l’equilibrio tra il vapore in n-2 e il liquido in n-1…. E cosi’ di seguito.

TIPOLOGIE D’IMPIANTO CHIMICO E DISEGNI

(tecnologie del secolo scorso)

Schema d’impianto di raffinazione delle benzine (il modellino dell’impianto descritto è visibile

nell’atrio dell’IIS Torriani di Cremona

DISTILLAZIONE DELLA TREMENTINA

(distillazioni in corrente vapore)

DISTILLAZIONE BATCH O A STADI

nel nuovo tipo di colonna di distillazione discontinua l'alimentazione è fornita al centro

della colonna, e i componenti leggeri e pesanti vengono separati nella parte superiore e

inferiore dell’impianto

La colonna è simile ad un sistema combinato di colonne di distillazione di strippaggio a

stadi dove il condensatore della colonna di stripping è calore integrato con il ribollitore

della colonna ordinaria. Pertanto, si può prevedere maggiore efficacia rispetto alla

colonna ordinaria. Attraverso simulazioni, si è trovato che il sistema proposto ha

migliori prestazioni di separazione di un sistema continuo.

DISTILLAZIONE FLASH

Detta anche DISTILLAZIONE DI EQUILIBRIO sfrutta la diminuzione della pressione che consente la

evaporazione della miscela senza elevare troppo la temperatura:lavorare sotto vuoto è utile quando temperature troppo

elevate possono decomporre il prodotto alimentare oppure quando si debbano trattare prodotti altobollenti ( es petrolio)

che richiederebbero temperature di esercizio molto elevate.

Il prodotto da distillare entra in 1

viene convogliato dalla pompa 2 e riscaldato da uno scambiatore di calore 4 con vapore 3 alla temperatura desiderata,.In

5 la miscela liquida si espande per effetto della diminuzione di pressione , si ha separazione della fase liquida 9 e vapore

che sara’ condensato in uno scambiatore ad acqua di refrigerazione 6

La pompa a vuoto 7 mantiene le condizioni di depressione e 8 indica il distillato in uscita.

istillazione frazionata o di rettifica

DISTILLAZIONE FRAZIONATA O

RETTIFICA

Si può ipotizzare un

apparecchiatura simile in cui avvengono distillazioni successive :

DISTILLAZIONE FRAZIONATA O DI RETTIFICA : può avvenire più razionalmente in una colonna di distillazione

in cui avviene ;attraverso un adeguato numero di piatti interni,un costante e intimo contatto tra fase vapore e liquida .

Ogni piatto corrisponde materialmente ad una colonna di distillazione vista precedentemente.

Al di sopra del "Piatto di alimentazione " c’è la colonna di arricchimento nella quale la frazione volatile si concentra

sempre piu’ nel componente piu’ volatile.

Al di sotto si trova la colonna di strippaggio (stripping) o di esaurimento : la definizione indica che la colonna è un

supporto che serve per recupero di prodotto (o del calore come nell’esempio ricavato da notizie di tecnologia

giapponese) .: cioè si puo’ estrarre ulteriore componente più volatile della miscela senza per altro concentrarlo

In una COLONNA DI RETTIFICA(ORDINARY COLUMN) i piatti hanno lo scopo di realizzare il contatto

liquido/vapore provocando scambi di energia e di materia in un ben definito stadio di equilibrio.

La teoria della colonna di rettifica e di strippaggio parte

dalla considerazione che devono essere verificate loe seguenti uguaglianze:

V n = O n+1 + D (indicando con Vn il vapore che si sviluppa dal piatto n e va verso il piatto n+1, On+1 il

liquido che scende dal piatto n+1, e D il distillato)

V m = O m-1 - W (indicando con Vn il vapore che si sviluppa dal piatto n e va verso il piatto n+1, On+1 il

liquido che scende dal piatto n+1, e D il distillato)

.

.

.

Strumenti di regolazione e controllo nella distillazione IN UN MODELLO TEORICO

.

.

QRC è controllo di portata del la alimentazione, del vapore riscaldante, e del riflusso del prodotto di testa

LI C è il controllo di livello ( mantiene un livello costante agendo sulla valvola pneumatica che collegata alla pompa

TI è un termometro che indica la temperatura di coda e di testa della colonna

PI indicatore di pressione alla testa e al fondo della apparecchiatura

LA FIGURA SUCCESSIVA INDICA QUANTO COMPLESSO E’ IL SISTEMA DI REGOLAZIONE IN UN

MODELLO PRATICO.

BILANCIO DI UNA COLONNA DI RETTIFICA PAG 176

CONCLUSIONI La scuola oggi è in grado di affrontare l’aspetto teorico legato alla dissoluzione di prodotti polari ed

apolari base nella preparazione di una vernice a solvente e il razionale legato al tipo di reazione

chimica che interviene alle diverse condizioni di lavoro legate a preparazioni miste. La didattica

affronta lo studio dell’ambiente di reazione che induce modificazioni chimico organiche legate alla

saponificazione con la formazione di saponi metallici (oleati e resinati) a diversa solubilità in oli ed

essenze, transesterificazione degli oli in presenza di alcoli, interesterificazione tra acidi ed esteri

contenuti nella resina, decarbossilazione degli acidi ad acidi monobasici ed idrocarburi,

isomerizzazione e idroperossidazione delle catene acide, iniziale polimerizzazione ossidativa e

catalizzata da presenza di pinene nelle trementine, dissoluzioni in solventi a titolo noto. In

laboratorio si analizza l’invecchiamento ed il degrado ossidativo, si studiano i diversi metodi di

preparazione chimica in ambienti a pH diversificato, di distillazione e di determinazione oggettiva

del grado alcolico. Il Museo dell’IIS Torriani espone a fianco del impianto pilota di rettifica una

importante raccolta di vetreria specifica come palloni per distillazione e microdistillazione, storte,

alambicchi, refrigeranti (di Liebig, Mohr, a bolle e a serpentino ) e antichi strumenti adatti alla

determinazione quali e quantitativa come l’apparecchio di Mulligand, picnometri, densimetri,

bilance idrostatiche e alcolometri di Gay Lussac, Tralees (%in volume) e di Richter ( in peso).”

La speranza è che il Museo dell’ITIS possa diventare punto di comunicazione ed entrare a far parte

del più grande museo diffuso nella città. Un luogo in cui si possa sviluppare una proficua

collaborazione tra studenti, operatori culturali, maestri artigiani e insegnanti nell’individuazione di

matrici didattiche e nella ricerca di comuni parametri di qualità.