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2021年04月01日

【混合物の分離】蒸留と分留


 蒸留は、物質と物質を沸点の違いを利用して分離させる方法です。一般的には、混合物を沸騰させて、何らかの物質を蒸発させ、分離することを指します。





 混合物を沸騰させて、ある物質のみを蒸発させ、分離するためには、混合物が2つ以上の物質の混合物であり、蒸発しない方の物質の沸点がかなり高い場合だと都合が良いことから、液体と固体の組み合わせが多くなる傾向にあります。





 分留とは、1つの混合物を沸騰させて、2つ以上の物質を蒸発させ分離することです。分留は、原油など多くの物質が混ざり合った混合物に用います。





 ウイスキー、ブランデー、焼酎、ジンなどを製造する際に蒸留工程があります。お酒づくりでの蒸留は、液体を熱することで主にアルコールが蒸気となって蒸発し、この蒸気を冷やして再び液体にすることです。水よりも沸点の低いアルコールの蒸気を回収し、冷却して液体に戻すことで、よりアルコール純度の高い液体をつくリ出すことができます。すなわち、水の沸点が100℃なのに対し、アルコールの沸点は78℃であることから、この沸点の差を利用して主にアルコールだけを蒸発させ、蒸発していった蒸気を冷やして、再び液体に戻すと、アルコールの高い液体ができることになります。



蒸留


 蒸留は、物質と物質を沸点の違いを利用して分離させる方法です。一般的には、混合物を沸騰させて、何らかの物質を蒸発させ、分離することを指します。





 混合物を沸騰させて、ある物質のみを蒸発させ、分離するためには、混合物が2つ以上の物質の混合物であり、蒸発しない方の物質の沸点がかなり高い場合だと都合が良いことから、液体と固体の組み合わせが多くなる傾向にあります。





 身近なところでは、食塩水、つまり塩化ナトリウム水溶液があげられます。塩化ナトリウム水溶液をフラスコに入れ、沸騰石を加えて沸騰させると、溶液中の水だけが水蒸気となって取り出すことができます。この水蒸気を冷却することで、純粋な水が得られます。この系において、水が蒸発する方の物質です。一方の塩化ナトリウムは、蒸発しないほうの物質です。





 多くの塩化ナトリウムは、固体で存在しています。これは、塩化ナトリウムの融点が801℃、沸点が1,465℃と非常に高いため、通常の環境では固体となるからです。蒸留の実験では、1,465℃まで加熱することは困なことから、蒸留で水をだけを得ようとしたにもかかわらず、塩化ナトリウムまで蒸発してしまうという可能性は極めて低いです。





 このように、異なる物質が混ざったものを加熱し、物質を気化させ、それを冷却して純粋な液体として取り出す操作のことを蒸留と呼びます。



分留


 分留とは、1つの混合物を沸騰させて、2つ以上の物質を蒸発させ分離することです。分留は、原油など多くの物質が混ざり合った混合物に用います。





 原油は、分留によって石油ガス、ガソリン、灯油、軽油、重油などに取り分けられます。原油の精製では、1度原油全体が加熱炉の中で350℃に熱せられます。このうち、最も沸点の高い重油は、350℃で蒸発し、蒸留塔と呼ばれる装置に入った途端に冷めることで液体に戻ります。残りの気体は、熱で上昇し、蒸留塔の中で1つ上の階へ上ります。そして、ここで冷めて液体になったものが、250〜320℃が沸点の軽油です。





 このように、1度の蒸留で複数の物質を取り出すことを、分留といいます。



お酒を製造する際に用いる蒸留


 ウイスキー、ブランデー、焼酎、ジンなどを製造する際に蒸留工程があります。





 お酒の蒸留は、発酵という工程の後に行われ、全てのお酒で行われることはありません。発酵は、酵母の酵素によって糖質を含む原材料からアルコールをつくり出すことです。ウイスキー、ブランデー、焼酎など多くのお酒に用いられる蒸留は、ビール、ワイン、日本酒などの製造工程では、用いられません。





 お酒づくりでの蒸留は、液体を熱することで主にアルコールが蒸気となって蒸発し、この蒸気を冷やして再び液体にすることです。水よりも沸点の低いアルコールの蒸気を回収し、冷却して液体に戻すことで、よりアルコール純度の高い液体をつくリ出すことができます。すなわち、水の沸点が100℃なのに対し、アルコールの沸点は78℃であることから、この沸点の差を利用して主にアルコールだけを蒸発させ、蒸発していった蒸気を冷やして、再び液体に戻すと、アルコールの高い液体ができることになります。





 実際のところ、お酒は発酵だけでは、アルコール度数10%程度です。アルコールに耐性のある酵母で発酵させても20%前後が限界です。そこで、発酵だけでなく蒸留も行うことで、アルコールを40%以上に高めることが可能となります。蒸留方法次第で、90%以上まで高めることができます。つまり、アルコールが90%以上ということは、そのお酒の成分の90%以上はアルコールです。水を含め、そのほかの成分はわずかです。





 アルコール度数が高まるにつれ、それだけ原材料由来の成分の割合は低くなっていきます。これは、アルコール度数が高まるほど、原材料の風味が失われていくことを意味します。蒸留方法には、単式蒸留と連続式蒸留の2種類があります。





 お酒は、蒸留によってアルコール度数を40〜90%以上まで高めることができます。しかし、このままでは度数が高すぎて、お酒としては飲みにくいことから、蒸留後に水を加えて度数を調整します。焼酎であれば25〜35%、ウイスキーであれば40〜43%程度です。





 加水するのであれば、そもそもなぜアルコール度数を高める必要があるのでしょうか。これは、主に生産効率を上げると共に保存性を高めるためとされています。アルコール度数を高くすることで、加水によって自由に度数を調整でき、腐敗することもありません。





 蒸留させたお酒は、蒸留酒(スピリッツ)と呼ばれます。蒸留酒には、ウイスキー、ブランデー、焼酎、ジン、ウォッカ、ラム、テキーラなどがあります。



distillery-665564_1280.jpg


まとめ


 蒸留は、物質と物質を沸点の違いを利用して分離させる方法です。一般的には、混合物を沸騰させて、何らかの物質を蒸発させ、分離することを指します。





 混合物を沸騰させて、ある物質のみを蒸発させ、分離するためには、混合物が2つ以上の物質の混合物であり、蒸発しない方の物質の沸点がかなり高い場合だと都合が良いことから、液体と固体の組み合わせが多くなる傾向にあります。





 分留とは、1つの混合物を沸騰させて、2つ以上の物質を蒸発させ分離することです。分留は、原油など多くの物質が混ざり合った混合物に用います。





 ウイスキー、ブランデー、焼酎、ジンなどを製造する際に蒸留工程があります。お酒づくりでの蒸留は、液体を熱することで主にアルコールが蒸気となって蒸発し、この蒸気を冷やして再び液体にすることです。水よりも沸点の低いアルコールの蒸気を回収し、冷却して液体に戻すことで、よりアルコール純度の高い液体をつくリ出すことができます。すなわち、水の沸点が100℃なのに対し、アルコールの沸点は78℃であることから、この沸点の差を利用して主にアルコールだけを蒸発させ、蒸発していった蒸気を冷やして、再び液体に戻すと、アルコールの高い液体ができることになります。



タグ:蒸留,分留,
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