본문내용
1. 소주로부터 에탄올 분리 - 증류
1.1. 증류의 원리
1.1.1. 단순 증류
단순 증류란, 액체와 고체의 혼합물을 분리하려고 할 때 주로 사용하는 방법이다. 얻고자하는 대상물에 따라, 액체의 경우 오른쪽과 같은 증류실험장치를 사용하여 증류, 응결과정을 통해 얻어내며, 액체에 녹은 고체를 얻고자 할 때는 리비히냉각기 등을 사용하지 않고, 혼합물을 가열하여 플라스크 내의 혼합물에서 액체를 전부 증발시켜 얻는다. 단, 리비히 냉각기를 사용 할 때는 오른쪽 그림과 같이 낮은 위치에서 높은 위치로 물이 이동하도록 실험 장치를 설계한다.
1.1.2. 분별 증류
분별 증류는 액체와 액체의 혼합물을 분리할 때 주로 사용하는 방법으로, 혼합물 각각의 끓는점 차이를 이용하여 증발, 냉각시켜 서로 다른 물질의 혼합물을 분리해 내는 방법이다. 이는 단순 증류와 달리 증류 장치에 추가로 분별 증류관을 설치하여 보다 효율적인 분리가 가능하다.
분별 증류관에는 주로 유리구슬이나 금속 고리 등이 채워져 있는데, 이는 증기와 액체 사이의 접촉 면적을 증가시켜 분리 효율을 높이는 역할을 한다. 가열된 혼합물의 증기가 분별 증류관을 통과하면서 끓는점이 낮은 성분이 먼저 응축되어 액화되고, 이어서 끓는점이 높은 성분이 응축된다. 이러한 과정이 반복되면서 점점 순수한 성분들이 분리되어 나오게 된다.
대표적인 예로 청주 증류, 석유의 분별 증류 등을 들 수 있다. 이처럼 소주의 경우에도 약 20% 정도의 에탄올이 포함되어 있는데, 에탄올의 끓는점(78.3℃)과 물의 끓는점(100℃) 차이를 이용하여 분별 증류를 통해 에탄올을 분리해낼 수 있다. 소주를 분별 증류하면 에탄올이 먼저 기화되어 응축되고, 이후 물이 차례로 기화되어 응축되므로 순도 높은 에탄올을 얻을 수 있다.
1.1.3. Abbe 굴절기의 사용
Abbe 굴절기는 두 액체 혼합물의 조성비를 알고 있을 때, 그 혼합물의 굴절률을 측정하여 조성비를 알고자 할 때 사용된다. 먼저 알려진 비율의 두 액체 혼합물의 굴절률을 Abbe 굴절계로 측정하여 표준 굴절률 곡선을 작성한다. 그 후 조성비를 모르는 혼합액체의 굴절률을 측정하면, 작성된 표준 굴절률 곡선을 이용하여 그 혼합액체의 조성비를 구할 수 있다.
이때 Abbe 굴절기를 정확하게 사용하기 위해서는 측정하려는 액체를 떨어뜨리는 부분과 그 주변을 깨끗이 닦아주는 것이 중요하다. 만약 액체가 섞여 있으면 정확한 굴절률 측정이 어렵기 때문이다. 또한 휘발성이 큰 액체인 에탄올이나 소주를 측정할 때는 증발을 막기 위해 입구를 막아두어야 한다.
따라서 Abbe 굴절기를 사용하여 조성비를 모르는 혼합물의 조성을 구하기 위해서는 먼저 표준 굴절률 곡선을 작성하고, 측정 시 액체가 섞이거나 증발되지 않도록 주의해야 한다고 볼 수 있다.
1.2. 소주의 성분
1.2.1. 성상
소주의 성상은 고유의 색택을 가진 액체로서 특유의 향미가 있고, 고유의 원료를 가지고 만든다. 소주는 에탄올 함량이 주세법의 규정에 한하여 회사별, 종류별 비율에 차이가 있으며, 실험에 사용된 소주의 경우 에탄올이 19.5%이었다. 또한 소주에는 알데히드(㎎/100㎖) - 70.0 이하, 메탄올(㎎/㎖) - 0.5 이하와 같은 기타 성분들도 포함되어 있다.
1.2.2. 에탄올 함량
소주의 에탄올 함량은 약 20%이다. 주세법의 규정에 따라 회사별, 종류별로 에탄올 함량에 차이가 있으나, 실험에 사용된 소주의 경우 에탄올 함량이 19.5%였다. 소주는 고유의 색택을 지니고 특유의 향미가 있으며, 증류식 소주원액을 주원료로 만들어진다. 소주에는 에탄올 외에도 알데히드, 메탄올 등의 성분이 포함되어 있다. 예를 들어 실험에 사용된 소주의 경우 알데히드 함량은 70.0㎎/100㎖ 이하, 메탄올 함량은 0.5㎎/㎖ 이하였다.
1.2.3. 기타 성분
소주에는 다음과 같은 기타 성분들이 포함되어 있다.
알데히드(㎎/100㎖) - 70.0 이하의 알데히드 성분이 함유되어 있다. 알데히드는 발효 과정에서 생성되는 부산물로, 소주의 향미에 영향을 미친다.
메탄올(㎎/㎖) - 0.5 이하의 메탄올 성분이 포함되어 있다. 메...
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