Introducción:
Las bebidas alcohólicas constituyen actualmente uno de los insumos de mayor demanda a nivel mundial, logrando de esta forma una gran influencia a nivel económico, social y sanitario; que trae beneficios a empresas productoras de licores, pero consecuencias incalculables para la sociedad en general, por su uso desmedido. Este estudio esta hecho para y por nuestros estudiantes con el ánimo de dar a conocer a los consumidores y no consumidores sobre que contienen las bebidas que en algún momento por nuestro contexto social hemos administrado a nuestro organismo. De manera teórica nuestro proyecto desea manifestar una alerta de consumo de las dos bebidas alcohólicas que fueron escogidas estratégicamente ya que en nuestro círculo universitario son las más consumidas; ya si no constituye una alerta por lo menos se podría concienciar a cada uno de los conocedores de estas bebidas espiritistas. Atendiendo a la elaboración se pueden distinguir entre bebidas producidas por fermentación alcohólica (vino, cerveza, hidromiel, sake) en las que el contenido en alcohol no supera los 1820 grados, y las producidas por destilación, generalmente a partir de un producto de fermentación (licores, aguardientes, etc.) Según GIL (2008) son las especies alcohólicas aptas para el consumo humano, proveniente de la fermentación, destilación, preparación o mezcla de productos alcohólicos de origen vegetal, salvo las preparaciones farmacéuticas, jarabes o similares. Las bebidas destiladas son las descritas generalmente como aguardientes y licores; sin embargo la destilación, agrupa a la mayoría de las bebidas alcohólicas que superen los 20º de carga alcohólica. Entre ellas se encuentran bebidas de muy variadas características, y que van desde los diferentes tipos de brandy y licor, hasta los de whisky, anis, tequila, ron, vodka, cachaça y gin entre otras .El etanol, CH3CH2OH, es el alcohol con el que se elaboran bebidas y que se produce por fermentación de granos o de otros materiales que contienen azúcar o almidón. Una enzima cataliza la hidrólisis del almidón que produce unidades individuales de azúcar.
El principio de la destilación se basa en las diferencias que existen entre los puntos de fusión del agua (100ºC) y el alcohol (78.3ºC). Si un recipiente que contiene alcohol es calentado a una temperatura que supera los 78.3ºC, pero sin alcanzar los 100ºC, el alcohol se vaporizará y separará del líquido original, para luego juntarlo y recondensarlo en un líquido de mayor fuerza alcohólica. Resultados similares pero de separación más difícil pueden lograrse invirtiendo el proceso. Esto implicaría enfriar el alcohol contenido en un líquido, comenzando a congelar el agua cuando se alcancen los 0ºC y separar el alcohol de la solución. (el punto de congelación del alcohol es -114ºC). Así, de comprender el proceso de destilación se deduce que los mayores componentes de las bebidas destiladas son el alcohol etílico (C2H5OH) y el agua.
Resumen:
Este informe trata de una experiencia de destilación fraccionada realizada en el Laboratorio del Departamento de QFB. La destilación es el proceso mas común para la separación de compuestos, dada su factibilidad operacional, ya que se basa en la diferencia de volatilidades y es por esta razón que es ideal para saber con exactitud la cantidad de alcohol que pudiese ingerir una persona al beber 200 ml de vodka. Se llevo a cabo la destilación fraccionada de 200ml de vodka (oso negro con 40% de alcohol) de la cual se obtuvieron 2ml de cabeza del destilado a 55ºC, el volumen obtenido en la destilación como corazón del destilado fue de 71ml (la cual representa el 35.5 % del volumen inicial de vodka). Y se obtuvo una cola de destilado de 12ml.
Diagramas de flujo:
Inicio Destilación de alcohol etílico de una bebida alcohólica.
Medir 200 mL de bebida alcohólica (Vodka) en una probeta. Colocar la bebida alcohólica en un matraz balón de 500 mL con un agitador magnético. Destilación fraccionada.
Registrar el volumen en cada parte de la destilación.
Fin
Lista de material:
Matraz balón de 500 mL. Cabeza de destilación. Adaptador para termómetro con neopreno. Refrigerante recto. Cola de destilación (ángulo de 105 º). Columna Vigreux. 2 pinzas de tres dedos con nuez. 2 soporte universal. Clik verde.
Lista de equipos:
Parrilla de calentamiento y agitación.. Recirculador de agua.
Lista de instrumentos:
3 probetas de 100 mL.
Termómetro de inmersión parcial -20º a 150º. Vodka
La vodka es la bebida espirituosa más consumida en el mundo, su sabor suave y delicado permite tomarla sola, o combinarla con otros ingredientes para elaborar tragos.
La vodka se compone principalmente de agua y alcohol (etanol), y puede contener agregados aromatizantes. Su rango de alcohol oscila entre 35 y 70% en volumen. Se puede destilar de cualquier planta rica en almidón. Historia: El origen de la vodka se puede encontrar en Rusia, donde se elaboraba utilizando como base los productos agrícolas locales más accesibles como el trigo, el centeno y otros cereales. Posteriormente, con la llegada desde América de la papa y el maíz, también se utilizaron para su producción. El rudimentario proceso de elaboración de ese entonces, consistía en un simple filtrado del fermento del grano, a través de un filtro a base de carbón vegetal. Al líquido obtenido se le adicionaba luego agua destilada, con lo cual era potabilizado. Se conseguía una bebida con una muy alta graduación alcohólica (entre 70º y 80º) , a la que llamaban samagón, (самогон). Paulatinamente, el proceso fue evolucionando, incorporando métodos de destilación más sofisticados. En el año 1386 el alcohol vínico fue introducido en Moscú por comerciantes genoveses, pero se consideró un “potaje dañino”, por lo cual el gobierno de Rusia prohibió su importación al país. Al descubrirse que el alcohol podía ser extraído del trigo y el centeno, fue cuando esta idea negativa desapareció y comenzó a producirse la primera vodka, que se llamó “vino de pan” hasta el siglo XIX. Como la producción de vodka resultaba muy barata, el gobierno de Iván
IV el Terrible, proclamó su fabricación monopolio del estado. A partir de este momento comienza la historia de la vodka rusa.En un principio sólo se elaboraba en Moscú, por eso hasta el siglo XVIII la vodka rusa se llamó moscovita. Sin embargo, la vodka fue de baja calidad hasta la aparición de la Emperatriz Caterina II, quien notó que los beneficios de esta industria tan provechosa eran muy escasos. Entonces permitió que se elabore vodka en las fincas de los nobles. Aquí es cuando aparece la bebida de pureza cristalina y altísima calidad. Los nobles rusos consideraban gran deshonra fabricar un producto mediocre. En una de aquellas fábricas pequeñas se inventó el método de depuración de la vodka mediante el carbón vegetal. Luego de la II guerra mundial, la vodka dejó de ser un producto exclusivo de Rusia, Polonia, Ucrania, países eslavos y bálticos; comenzó a producirse en países occidentales, principalmente en Estados Unidos, y su consumo se fue extendiendo mundialmente. La composición actual de la vodka se debe al inventor de la tabla periódica de los elementos, Dimitri Mendeleiev, quien descubrió que la proporción ideal de agua/alcohol para la vodka era de 40º. Según Mendeleiev la fórmula exacta de vodka es: 45,88% de alcohol y 54,12% de agua y peso de un litro de vodka es 951 gr. En 1894 el gobierno de Rusia certificó la vodka mendeleievskaya que recibió el nombre de Moskovskaya Especial. El standard de 40º en ese momento, puso una gran distancia entre la vodka rusa y todas las bebidas fuertes europeas, en las cuales la cantidad de alcohol o sobrepasaba, o no alcanzaba a la “meta de oro”.
Además,en Rusia, para la producción del vino de pan usaban centeno, mientras que en Europa lo hacían de remolacha o papa. Muchos aún afirman que la vodka de centeno es la de mejor calidad. El pensador y ensayista alemán Friedrich Engels, notó una diferencia: la vodka de centeno provocaba una resaca menos violenta que la de papa. El carácter blando de la Moskovskaya Especial se debía al agua mineral del suelo ruso. Estos dos componentes, agua y
materia prima, hasta hoy, según los especialistas, diferencian a la vodka rusa de sus análogos occidentales.Para la mesa nacional rusa la vodka era una bebida que acentuaba culinariamente platos de carne grasa o de pescado salado. La vodka se servía con jolodets, carne salada, lechón, blini con manteca o crema agria y caviar, pelmeni, pescado ahumado o salado. También con las entradas de verduras, entre las cuales se destacaban col salada, pepinos salados, setas marinadas o saladas, tomates e incluso sandías saladas. Las denominaciones de muchas vodkas fabricadas en el extranjero, a menudo se relacionan con Rusia. Esto se debe a motivos de publicidad, porque la fama de la vodka rusa sigue siendo inquebrantable. Proceso de Elaboración: Preparación del caldo y fermentación: Se muelen los granos convirtiéndolos en harina, se añade agua y se hace la mezcla bajo presión. Durante la operación, el almidón contenido en los granos se transforma en una masa de gel y luego en azúcar que, bajo el efecto de la levadura, se transforma en alcohol durante la fermentación. La fermentación dura cerca de 40 horas y produce una bebida bastante fuerte (cerca del 9 %) que se usa para destilar, con esta alta cantidad de alcohol se garantiza la pureza de la vodka producida. Destilación: Tiene lugar en un sistema de destilación continua que tiene de 2 a 5 alambiques; la altura de los alambiques (de acero inoxidable con partes de cobre) es de 20-40 metros. En el primer alambique el alcohol se aparte de la brasa: la braga calentada va desde arriba del alambique y se encuentra con la corriente de vapor caliente desde abajo, el alcohol junto con otros vapores sube a la parte superior del alambique. Los residuos de la braga -el orujo - se baja a la parte inferior y lo usan para cebar el ganado. Con ayuda del segundo alambique rectificadora el alcohol aumenta su fuerza concentrando en la parte superior del alambique. La bebida final contiene 96 % de alcohol y no tiene ningún olor, ni sabor de materias primas. Tratamientos finales: Para eliminar cualquier tipo de impurezas o resabios desagradables muchos productores continúan utilizando el filtro de carbón vegetal, de leño de manzano o abedul. Otros métodos incluyen la utilización de arenas de cuarzo, metales preciosos o incluso diamantes. En algunas casos se procede al sometimiento de la vodka a muy bajas temperaturas, lo cual provoca la solidificación de los residuos que luego se eliminan. La bebida final, antes de la mezcla, contiene 96 % de alcohol y carece casi por completo de sabores y olores ajenos a los propios del etanol. La calidad del agua es fundamental para el resultado final. A menudo se suele recurrir a aguas provenientes de determinados glaciares, manantiales, lagos, etc. La vodka se puede aromatizar y saborizar, agregando especias o extractos de frutas. Dos ejemplos típicos son: la vodka polaca Zubrowka, en la que se deja macerar un tallo de hierba (hierba del bisonte), y la clásica ucraniana con chile picante. Actualmente la graduación típica oscila entre 37,5% y 42% en vodkas comunes (hasta 70% en algunas especialidades rusas), por lo que su aporte calórico al organismo por cada 100 mg (aproximadamente 100 ml) es de 315 kcal.
Etanol.
FORMULA: C2H6O, CH3CH2OH. PESO MOLECULAR: 46.07 g/mol. COMPOSICION: C: 52.24 %; H: 13.13 % y O: 34.73 %. GENERALIDADES: El etanol es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante. También se conoce como alcohol etílico. Sus vapores son mas pesados que el aire. Se obtiene, principalmente, al tratar etileno con ácido sulfúrico concentrado y posterior hidrólisis. Algunas alternativas de síntesis son: hidratación directa de etileno en presencia de ácido fosfórico a temperaturas y presiones altas y por el método Fischer-Tropsch, el cual consiste en la hidrogenación catalítica de monóxido de carbono, también a temperaturas y presiones altas. De manera natural, se obtiene a través de fermentación, por medio de levaduras a partir de frutas, caña de azúcar, maiz, cebada, sorgo, papas y arroz entre otros, generando las variadas bebidas alcohólicas que existen en el mundo. Después de la fermentación puede llevarse a cabo una destilación para obtener un producto con una mayor cantidad de alcohol. El etanol se utiliza industrialmente para la obtención de acetaldehido, vinagre, butadieno, cloruro de etilo y nitrocelulosa, entre otros. Es muy utilizado como disolvente en síntesis de fármacos, plásticos, lacas, perfumes, cosméticos, etc. También se utiliza en mezclas anticongelantes, como combustible, como antiséptico en cirugía, como materia prima en síntesis y en la preservación de especímenes fisiológicos y patológicos. El llamado alcohol desnaturalizado consiste en etanol al que se le agregan sustancias como metanol, isopropanol o, incluso, piridinas y benceno. Estos compuestos desnaturalizantes son altamente tóxicos por lo que, este tipo de etanol, no debe de ingerirse. PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS: Punto de ebullición: 78.3 C. Punto de fusión: -130 C. Indice de refracción (a 20 C):1.361 Densidad: 0.7893 a 20 C. Presión de vapor: 59 mm de Hg a 20 C. Densidad de vapor: 1.59 g /ml Temperatura de ignición: 363 C Punto de inflamación (Flash Point): 12 C ( al 100 %), 17 C (al 96 %), 20 C (al 80%), 21 C (al 70 %), 22 C (al 60 %), 24 C (al 50 %), 26 C (al 40 %), 29 C (al 30 %), 36 C (al 20 %), 49 C (al 10 %) y 62 C (al 5 %). Límites de explosividad: 3.3- 19 % Temperatura de autoignición: 793 C. Punto de congelación: -114.1 C
Calor específico:(J/g C): 2.42 (a 20 C). Conductividad térmica (W/m K): 0.17 (a 20 C). Momento dipolar: 1.699 debyes. Constante dielétrica: 25.7 (a 20 C). Solubilidad: Miscible con agua en todas proporciones, éter, metanol, cloroformo y acetona. Temperatura crítica: 243.1 C. Presión crítica: 63.116 atm. Volumen crítico: 0.167 l/mol. Tensión superficial (din/cm): 231 (a 25C). Viscosidad (cP): 1.17 (a 20 C). Calor de vaporización en el punto normal de ebullición (J/g): 839.31. Calor de combustión (J/g): 29677.69 Calor de fusión (J/g): 104.6 El etanol es un líquido inflamable cuyos vapores pueden generar mezclas explosivas e inflamables con el aire a temperatura ambiente. PROPIEDADES QUIMICAS: Se ha informado de reacciones vigorosas de este producto con una gran variedad de reactivos como: difluoruro de disulfurilo, nitrato de plata, pentafluoruro de bromo, perclorato de potasio, perclorato de nitrosilo, cloruro de cromilo, percloruro de clorilo, perclorato de uranilo, trióxido de cromo, nitrato de fluor, difluoruro de dioxígeno, hexafluoruro de uranio, heptafluoruro de yodo, tetraclorosilano, ácido permangánico, ácido nítrico, peróxido de hidrógeno, ácido peroxodisulfúrico, dióxido de potasio, peróxido de sodio, permanganato de potasio, óxido de rutenio (VIII), platino, potasio, t-butóxido de potasio, óxido de plata y sodio. En general, es incompatible con ácidos, cloruros de ácido, agentes oxidantes y reductores y metales alcalinos.
Análisis de resultados: Destilación de una bebida alcohólica.
Temperatura C.
Volumen destilado.
2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 65 70 75 77 78 79 80 81
55 72 73 73 73 73 73 73 73 73 73 74 74 74 77 78 79 80 83 86
Destilacion de una bebida alcoholica. 100 90 80 70 60 50
Volumen destilado.
40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
En la grafica explica el volumen obtenido de alcohol etílico en las diferentes partes de la destilación cabeza, corazón y cola.
Como se aprecia a una temperatura de 55 C empezó a destilar la primera gota hasta generar 2 mL en total de cabeza; básicamente es algún tipo de disolvente o sustancia que destila antes del punto de ebullición del alcohol etílico de 71.2 C. Posteriormente se obtiene él disolvente esperado pero el punto de ebullición varia de 73 C a 74 C debido a que el alcohol etílico forma una mezcla azeotrópica con el agua a esto hace que se altere su punto de ebullición. Como producto final de la destilación se encuentra la cola, la cual es la fracción que posee todas las posibles impurezas que tienen punto de ebullición más elevados que el disolvente que se esperaba destilar, en este caso empezaron a destilar desde los 77 C hasta los 86 C punto en el que se concluyo la destilación. El volumen obtenido de la el corazón de la destilación fue de 71 mL que equivalen en porcentaje de alcohol etílico al 35.5 % (relación entre los 200 mL iniciales que equivalen a 100%) este porcentaje es cercano al que se especifica en la bebida alcohólica (Vodka oso negro) de 38%. El resultado obtenido es muy cercano debido a la presencia de una mezcla azeotrópica con 2.5 % de diferencia que pudo haber sido perdido en algún error sistemático de los experimentadores los cuales pudieron ser: el intercambio de probetas para recoger cada parte de la destilación o el error en la lectura del volumen obtenido en cada probeta. Para separar el etanol del agua requiere un procedimiento más riguroso es cual hubiera consistido en agregar un poco de cal viva y un desecante CaCl 2 (calentar a reflujo una hora). Posteriormente se realizaba una destilación fraccionada. Es difícil conseguir etanol absoluto (99.5% pureza) debido a que absorbe rápidamente la humedad del ambiente formando de nuevo una mezcla azeotrópica.
Conclusión:
En la práctica realizada se obtuvo un 35.5 % de alcohol etílico (mezcla azeotrópica) de la bebida alcohólica (Vodka oso negro) en una destilación fraccionada. Este valor fue muy cercano al establecido por la compañía de la bebida 38% de alcohol etílico (mezcla azeotrópica) con una diferencia del 2.5 %. Debido a que en el proceso de destilación no se rompió el azeótropo de etanol –agua no fue posible obtener etanol absoluto (99.5 % pureza). Es importante considerar que la separación de este azeótropo es posible pero el proceso de destilación es más complejo y debe de aislase de un ambiente húmedo debido a que el etanol absorbe que facilidad la humedad de ambiente formando de nuevo la mezcla azeotrópica.
Referencias:
Vogel A.l. Practical Orqanic Chemistry, 5" ed.. Longman Scientific & Technical,
London, 1989.
Pavia, D. L., and Lampman, G. M., Introduction to Orqanic Laboratory Techniques.
Saunders. USA.. 1988.
Fessenden R.J. and Fessenden J.S. Orqanic Laboratorv Techniques.
BrooksiCole . USA.. 1993.
Domínguez, X. A y Domínguez .X. A., Química Orgánica Experimental. Limusa,
México. 1990.
Brewster R.Q., Vanderwerf, C.A.y McEwen, W. E. Curso de QuÍmica Orgánica
Experimental. Alhambra, Madrid, 1 974.
