DISTILLATION AND NOTES TECHNOLOGIES

DISTILLAZIONE ED APPUNTI DI TECNOLOGIE Storia della distillazione dell’alcol, di solventi e carburanti teoria della distillazione semplice e frazionata con calcolo del n°dei piatti teorici Giorgio Maggi – maggigim@libero.it

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 medicochimico-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 allâ&#x20AC;&#x2122;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/cm 2)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

300°

10 kg/cm2

85 kg/cm2

0,12

125°

0,14 kg/cm2

10 kg/cm2

0,014

 media= 0,067

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

AeB

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

EQUILIBRIO VALE :

ALL'

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 x O = 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 dellâ&#x20AC;&#x2122;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, O

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

Strumenti di regolazione e controllo nella distillazione IN UN MODELLO TEORICO . .

n+1 il

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.