Damıtma, kimya, endüstri ve gıda sektöründe kullanılan önemli bir ayırma işlemidir.
Tanım
Damıtma, karışımı oluşturan bileşenlerin fazlarını değiştirecek gerekli koşulları sağlayarak karışımların ayrılmasını sağlayan bir yöntemdir. Sıvı karışımlarını ayırmak için sıvılar farklı kaynama noktalarına sahiplerse ısıtılıp gaz fazına geçirilirler. Sonrasında, gaz tekrar sıvı forma yoğunlaştırılır ve toplanır. Ürünün saflığını artırmak için toplanan sıvı üzerinde işlemin tekrarlanmasına çift damıtma denir. Bu işlem genel olarak sıvılara uygulanmasına rağmen bu işlemin tersi ile uygun sıcaklık veya basınçta gaz bileşenleri sıvılaştırılarak ayırma işlemi gerçekleştirilebilir. Damıtma yapmak için kullanılan aparata imbik(damıtıcı) denir .
Tarihçe
Damıtmanın bilinen en eski tarihi Pakistan’ın İndus vadisindeki MÖ 3000 yılında pişmiş toprak ile yapılmış damıtma cihazına dayanmaktadır. Damıtma Mezopotamya’da Babilliler tarafından da kullanılmaktaydı. Damıtmanın ilk olarak parfüm yapmak için kullanıldığı düşünülmektedir. İçeceklerin damıtılması ise çok daha sonra gerçekleşti. Arap kimyager Al-Kindi, 9. yüzyılda Irak’da alkolü damıttı. Alkollü içeceklerin damıtılması, 12. yüzyıldan itibaren İtalya ve Çin’de de yaygın olarak görülmüştür.
Damıtmanın Kullanım Alanları
Damıtma; benzin, damıtılmış su, ksilen, alkol, parafin, gazyağı ve diğer birçok sıvının ticari üretiminde kullanılır. Gazlar sıvılaştırılarak ayrılabilir. Örnek olarak; nitrojen, oksijen ve argon havadan damıtılır.
Damıtma Türleri
Normal atmosfer basıncında yapılan damıtma türleri
- Normal damıtma: Kaynama sıcaklığına yakın sıcaklıklarda bozunmayan maddeleri damıtmak amacıyla kullanılır. İki sıvının kaynama noktaları birbirinden önemli ölçüde farklı olduğunda veya sıvıları katılardan veya uçucu olmayan bileşenlerden ayırmak için basit damıtma kullanılabilir. Basit damıtmada, en uçucu bileşeni bir sıvıdan buhara dönüştürmek için bir karışım ısıtılır. Buhar yükselir ve bir yoğunlaştırıcıya geçer. Genellikle, toplanan buharın yoğunlaşmasını sağlamak için yoğunlaştırıcı soğutulur (örneğin, etrafına soğuk su akıtılır).
- Fraksiyonlu damıtma: Kaynama noktaları birbirine yakın maddeleri ayırmak amacıyla kullanılır. Raoult yasası kullanılarak bir karışımın bileşenlerinin kaynama noktaları belirlenir ve karışımı oluşturan bileşenlerin kaynama noktaları birbirine yakın olduğunda fraksiyonel damıtma kullanılır. Fraksiyonel damıtmada karışım ısıtılır, böylece buhar yükselir ve fraksiyonlama kolonuna girer. Buhar soğudukça kolonun toplama bölgesi üzerinde yoğunlaşır. Yükselen buharın ısısı bu sıvının tekrar buharlaşmasına, kolon boyunca hareket etmesine ve sonunda karışımın daha uçucu bileşeninin daha yüksek saflıkta bir numune vermesini sağlar.
- Su buharı damıtması: Az miktarda olan ve aynı zamanda suda çözünmeyen maddeleri uçucu olmayan karışımlardan ayırmak için kullanılan yöntemdir. Damıtılması yapılacak olan madde 100 oC’nin üstünde bir sıcaklıkta kaynıyor ve kaynama noktasına yakın sıcaklıklarda bozunuyorsa su buharı destilasyonu(damıtması) kullanılır. Ayrıca kaynama sıcaklıklarının altında bozunabilen maddeler için de kullanılmaktadır. Isıya duyarlı bileşenleri ayırmak için de kullanılır. Karışıma buhar ilave edilerek bir kısmının buharlaşması sağlanır. Bu buhar soğutulur ve iki sıvı fraksiyona yoğunlaştırılır. Bazen maddeler ayrı ayrı toplanır veya farklı yoğunluk değerlerine sahiplerse kendi başlarına ayrılırlar. Örnek olarak, uçucu yağ ve su bazlı bir damıtma ürünü elde etmek için çiçekler buharla damıtılır.
- Kuru damıtma: Katı maddelerin ısı etkisiyle parçalanıp distile edilebilir maddeler oluşturması ve bunların distile edilmesi ile kuru damıtma uygulanır. En büyük dezavantajı ısıyı iletmeyen katı maddeler ve parçalanma sonucu istenmeyen ürünlerin ortaya çıkmasıdır. Çalışma prensibi normal distilasyon ile aynıdır. Ayırma ve saflaştırma yöntemi olarak değil de sentez tekniği ( örnek olarak, keton sentezi ) olarak kullanımı daha çok tercih edilmektedir.
Normal atmosfer basıncından düşük basınçlarda yapılan distilasyon
- Vakum damıtması: Kaynama sıcaklıklarının altında bozunabilen maddeleri damıtmak amacıyla kullanılır. Vakum içerisine maddeler konularak damıtma işlemi gerçekleştirilir. Yüksek kaynama noktasına sahip bileşenleri ayırmak için vakumlu damıtma kullanılır. Aparatın basıncını düşürmek de kaynama noktalarını düşürür. Aksi takdirde, işlem diğer damıtma biçimlerine benzer. Vakumla damıtma, normal kaynama noktası bir bileşiğin ayrışma sıcaklığını aştığında kullanılır.
Hazırlayan: Rabiye Baştürk
