Razrjeđivanje etanola


Stari recepti bili su jednostavni – potopi bilje u rakiju. Tradicija se poštiva, ali postoje i precizniji propisi jer se sve biljne vrste ne ekstrahiraju etanolom istog postotka. A onda dolazimo do male matematičke noćne more razrijeđivanja etanola. Srećom, bez obzira na naizgled čudovišne formule, to je sve matematika osnovne osnovne škole.

Kako bi se aktivne tvari iz biljke efikasno ekstrahirale, postoje propisi koja biljna vrsta se ekstrahira s kojim razrjeđenjem etanola. I tu nastaju problemi jer se treba dobro poznavati postupci razrjeđivanja etanola. Naučimo najprije osnovne definicije.

Maseni i volumni udjeli (postoci)

Postotni račun smo svi učili u osnovnoj školi, stoga mislim da na to ne treba trošiti vrijeme. No, što znače udjeli?

Udio neke tvari može biti maseni. 70 maseno postotni etanol sadrži u 1 kg ukupne smjese 700 g čistog etanola i 300 g vode.

Udio može biti i volumni. U 70 volumno postotnom etanolu (onom kojeg kupujete u ljekarni), u 1 litri tekućine ima 700 mL (0,7 L) etanola i 300 mL (0,3 L) vode.

Problem nastaje u prvoj činjenici: maseni i volumni postoci nisu jedno te isto. Zašto? Zato jer etanol i voda nemaju jednaku gustoću! Primjerice, 70 volumno postotni etanol je 62 maseno postotni etanol.

etanol

Drugi problem je čisto praktične prirode i zbiva se zbog promjene volumena razrjeđivanjem. Htjeli biste spraviti 70 volumno postotni etanol? Jednostavna logika bi nalagala da izmjerimo 700mL čistog, 100% etanola, i 300 mL vode. Međutim, logika je pogrešna. Tijekom miješanja ovih dviju tekućina dolazi do promjene volumena i to više nije 70 volumno postotni etanol; odnosno 300 mL vode i 700 mL etanole NE daje 1 litru.

Kako je očito da je volumen promjenjiva kategorija, moramo se uhvatiti za ono što je konstantno. Osim u nuklearnim reakcijama, u “običnim” zbivanjima kao što je miješanje tekućina masa je konstanta odnosno masa se ne mijenja jer ne može nestati. Stoga svaki put kada razrjeđujemo etanol, moramo izračunati maseni udio (koji je konstantan). Stoga moramo uvijek pretvoriti volumni postotak u maseni. Za to ćemo koristiti posebne tablice. Sam račun ćemo opisati klasičnim jednadžbama. Ne bi vjerovali ali matematika je najkompliciraniji dio izrade tinktura.

Formule za pripravu etanola različitih volumnih postotaka

Sada ćemo praktično upoznati kako ispravno izračunati razrijeđivanje etanola. Postoji više mogućnosti. U prva tri primjera učimo kako izračunati razrijeđivanje koncentriranijeg etanola vodom da bi dobili etanol nižeg postotka etanola. U sljedeća tri učimo kako iz dva etanola, jednog koncentriranije i jednog razrijeđenijeg, dobijemo etanol čiji je postotak između ta dva. Najčešći slučaj će biti onaj pod 2), koliko trebamo odvagati vode i etanola da bismo dobili određeni volumen etanola.

Da bismo mogli napraviti izračun, rekli smo kako ne možemo raditi s volumenima i volumnim postocima. Stoga ćemo uvijek morati pretvoriti volumne postotke (V%) u masene postotke (maseni%). Za to će nam poslužiti tablice etanola  gdje lako nađemo koliki maseni postotak odgovara volumnom postotku na starnici 55. U slučaju da moramo računati volumen iz mase, morat ćemo u istim tablicama naći kolika je gustoća (ρ) određenog volumno postotnog etanola na stranici 51.

Vrlo je bitno da sve radimo na sobnoj temperaturi (oko 20 °C), jer se gustoće etanola na drugim temperaturama razlikuju od onih na sobnoj tempeaturi.

  1. Kolika masa vode, a kolika masa koncentriranog etanola poznatog vol% dodati, da se dobije određena masa vol% etanola. Pronaći u tablici IVb stranica 55 maseni postotak od volumnog postotka.

1-etanol

Zadatak: koliku masu 70vol% etanola a koliku vode trebam odvagati da spravim 1 kg 45vol% etanola.

m(konc.et.)=(37,80/62,39)x1kg=0,6059 kg

m(vode)=1kg-0,6059=0,3941 kg

  1. Kolika masa vode, a kolika masa koncentriranog etanola poznatog vol% dodati, da se dobije određeni volumen vol% etanola. Pronaći u tablici IVb stranica 55. maseni postotak od volumnog postotka te gustoću razrijeđenog etanola u tablici IVa stranica 51. Ovo je najčešći slučaj koji se sreće jer su brojne tinkture definirane omjerom mase biljke i volumena etanola.

2-etanol

Zadatak: koliku masu 70vol% etanola, a koliku vode treba odvagati da se dobije 1 litra 45vol% etanola.

m(konc.et.)=(37,80 x 1 L x 939,54 g/L)/62,39=569,24 g

m(vode)=939,54 – 569,24=370,30 g

  1. Koliki volumen vode, a koliki volumen koncentriranog etanola poznatog vol% dodati, da se dobije određeni volumen vol% etanola. Pronaći u tablici IVb stranica 55 maseni postotak od volumnog postotka, te gustoću koncentriranog i razrijeđenog (željenog) etanola u tablici IVa stranica 51. Korištenje volumena je moguće, no za mjerenje volumena moramo imati menzure.

3-etanol

Zadatak: koliki volumen 70vol% etanola, a koliki vode odvagati da se dobije 1 litra 45vol% etanola. Masu vode ćemo izračunati prema formuli 2.

V(konc.et.)=37,80 x 1 L x 939,54 g/L)/(62,39 x 885,56 g/L)=0,643 L

V(vode)=370,30g/1000 g/L=0,370 L vode

  1. Koliku masu koncentriranijeg etanola, a koliku razrjeđenijeg etanola odvagati i pomiješati, da se dobije određena masa željenog vol% etanola. Pronaći u tablici IVb stranica 55 maseni postotak od volumnog postotka. Ovo je slučaj koji ćete vrlo rijetko sretati, ali se zna desiti ukoliko već imate pripremljen, primjerice, 25vol% etanol a niste ga utrošili.

4-etanol

Zadatak: Koliko 70vol% a koliko 25vol% etanola odvagati da se dobije 1 kg 45vol% etanola?

m(konc.et.)=((37,80 – 20,38)/(62,39-20,38)) x 1kg=414,66 g

m(razrijeđ.et.)=1000 g-414,66 g=585,34 g

  1. Kolika masa koncentriranijeg etanola, a kolika masa razrjeđenijeg etanola pomiješati, da se dobije određeni volumen željenog vol% etanola. Pronaći u tablici IVb stranica 55 maseni postotak od volumnog postotka te gustoću etanola određenog vol% iz tablice IVa stranica 51.

5-etanol

Zadatak: Koliko 70vol% a koliko 25vol% etanola odvagati da se dobije 1 litra 45vol% etanola?

m(konc.et.)=((37,80 – 20,38)/(62,39-20,38)) x 1L x 939,54 g/L=389,59 g

m(razrijeđenijeg et.)=1 L x 939,54 g/L – 389,59=549,95 g

  1. Koliki volumen koncentriranijeg etanola, a koliki volumen razrjeđenijeg etanola poznatih vol% dodati, da se dobije određeni volumen vol% etanola. Pronaći u tablici IVb stranica 55 maseni postotak od volumnog postotka te gustoću etanola određenog vol% iz tablice IVa stranica 51.

6-etanol

Zadatak: Koliki volumen 70vol% a koliki 25vol% etanola treba odmjeriti da se dobije 1 litra 45vol% etanola?

m(konc.et.)=((37,80 – 20,38))x1Lx939,54 g/L)/((62,39-20,38)x 885,56g/L)=0,4399 L

V(razrijeđenijeg et.)=(1 L x 939,54 g/L – 0,4399 x 885,56g/L)/968,10g/L=0,5681 L