مقدمه
تقطیر یکی از متداول‌ترین راه‌های جداسازی مواد از یکدیگر به علت
تفاوت دمای جوش در مایعات است که در آن، مخلوط مایعات با نقطه جوش متفاوتی که
دارند، جدا می‌شوند. در این فرایند، مایعات
ابتدا به بخار تبدیل می‌شوند و پس از فرایند جوش،
بخار چگالش (میعان) و به مایع تبدیل می‌شود.
طی این فرایند، بخارهای حاصل از گرما تحت تأثیر غیرمستقیم آب (سرد) به قطره‌های مایع تبدیل می‌شوند و با جمع‌آوری میعانات، عرق مورد نظر حاصل می‌شود.
معمولاً با عمل تقطیر می‌توان ترکیبات معطر را بدون تغییر شیمیایی
از گیاه خارج کرد. فناوری تقطیر نسبتاً ساده و در مدرسه‌ها و نظام آموزشی در تحول بنیادین آموزش‌وپرورش ایران انجام‌پذیر است. فرایند تقطیر نوعی روش
استخراج اسانس است که قدمت طولانی دارد و در آن، مایع به ترکیباتی که نقطه جوش
متفاوت دارند، تقسیم می‌شود.
تقطیر با آب قدیمی‌ترین و ارزان‌ترین روش و طراحی و ساخت وسایل آن ساده
و کم هزینه است. این روش به‌طور عمومی برای استخراج
اسانس از مواد خشک یا پودرشده گیاهی (مانند ادویه‌های پودرشده و مواد چربی پودر شده
همانند پوست درخت دارچین)، گل‌هایی مانند گل محمدی، و اندامی
که بسیار سخت و محکم هستند، مانند ریشه، چوب، فندق و ... استفاده می‌شود. برای مثال، در اسانس گیاه نعناع
مواد منتول1، منتون2، نئو منتون3، متیل استات٤،
1 و 8 - سینئول٥ را به ترتیب با درصدهای 81/39 و 55/19 و 83/8 و 64/8 و
1/8 وجود دارند [الوندی و همکاران، 1389 و درویشی، 137٤].
عملیات انجام کار
دستگاه مورد نیاز در این فرایند، یعنی
«کلونجر» (تصویر1) را تهیه می‌کنیم و در محل مناسبی از
آزمایشگاه قرار می‌دهیم. همچنین، از تانک یا
مخزن آبی استفاده می‌کنیم که قبلاً در کنار سیستم
قرار داده‌ایم. پمپ آبی ساده (پمپ کولر)
را داخل مخزن می‌گذاریم و لوله انتقال آب را
به قسمت بالایی مخروط شکل عرق‌گیر متصل می‌کنیم، تا به این ترتیب آب بالای عرق‌گیر به‌طور مداوم در حال چرخش باشد. از این
طریق هنرجویان نیز با سیستم خنک‌کننده و با شبیه‌سازی برج خنک‌کننده آشنا می‌شوند.
به کمک هنرجویان منبع گرما را زیر دیگ
عرق‌گیر قرار می‌دهیم و سپس سبزیجاتی را که برای فرایند
عرق‌گیری و استخراج مدنظر داریم،
مثل گیاه نعناع ( که از طرف هنرجویان تهیه شده است) شست‌وشو می‌دهیم و درون دیگ می‌ریزیم. کافی است گیاه درون دیگ تا آن را پر کند. بعد تا حدی که آب سطح سبزیجات را
بپوشاند، درون دیگ آب می‌ریزیم. زیر شعله را روشن می‌کنیم و با دستمال نخی نمناک دور لبه‌های دیگ کلونجر را می‌پوشانیم تا فشار کاهش نیابد و انرژی
(بخار) از دست نرود.
بعد از گذشت مدتی، آب با عصاره نعناع
مخلوط می‌شود و در حین جوشیدن و بخار
کردن، بخار آب اسانس نعناع را به قسمت دوم (مخروطی) می‌برد و توسط لبه کناری مخروط اسانس جمع‌آوری و از لوله خروجی کلونجر خارج می‌شود.
نحوه جمع‌آوری عرق نعناع
یک دهم حجم اولیه خوراک که از لوله
خروجی کلونجر خارج می‌شود، عطر نعناع نام دارد که
به عنوان طعم‌دهنده و اسانس طبیعی مورد
استفاده قرار می‌گیرد و جدا بسته‌بندی می‌شود.
بعد از عطر نعناع محلول اصلی (عرق
نعناع) شروع به خروج از لوله میکند که تا بعد از دو تا سه
بار تکرار شدن، غلظت و طعم و مزه مورد نیاز و استاندارد را از دست می‌دهد. این به معنای پایان عرق‌گیری گیاه است.
قسمت آخر محلول باقی مانده در دیگ
کلونجر از بخشی تشکیل می‌شود که فقط بوی خوشایندی
دارد (بوی نعناع)، ولی طعم و مزه خاصی ندارد و در طب سنتی به عنوان
عصاره از آن استفاده میکنند.
بعد از تهیه محلول اصلی (قسمت دوم)، آن
را در بطری‌های پلاستیکی پلمپ‌دار می‌ریزیم، روی بطری را برچسب می‌زنیم و آن را در جای خنک نگه می‌داریم
تا به دمای محیط برسد و عطر و طعم خود را حفظ کند.
از پسماند نعناع، پس از مخلوط کردن آن با بعضی از مواد معدنی و خشک کردن آن، به‌عنوان کود گیاهی استفاده می‌شود.
عوامل مؤثر در بهتر شدن عرق
نوع گیاه: نعناع کوهی و نعناع گل‌دار، به دلیل اینکه در محل حاصل‌خیزی رشد کرد‌ه‌اند و یا به خاطر گل‌هایشان، عصاره تند یا ملایمی دارند.
مقدار آب مورد نیاز: مقدار آب مورد استفاده در
فرایند عرق‌گیری، در «زمان» عملیات عرق‌گیری و «غلظت» عرق استخراج شده تأثیر دارد.
عوض کردن آب بالای مخروط عرق‌گیر: در صورت تعجیل در سیکل
انتقال دمایی، میعان مناسب درون دیگ صورت نمی‌گیرد و عصاره به‌صورت بخار خارج می‌شود. در صورت تعویق در سیکل انتقال
دمایی نیز مقدار انرژی مازاد داریم که هزینه تولید را افزایش می‌دهد.
کاربرد
به علت سیستم بسیار ساده و آموزشی دستگاه
کلونجر توانستیم به صورت کاربردی موارد زیر را به نمایش بگذاریم:
سیستم‌های تقطیر: تبخیر مخلوط حلال و چگالش بخارها در
دستگاه کلونجر صورت گرفت.
استخراج: عمل استخراج اسانس و عرق نعناع از گیاه
آن به‌صورت جامد و مایع آن با
استفاده از حلال آب انجام شد.
سیستم خنک‌کننده: به منظور پایین آوردن دمای آب روی سطح
مخروطی کلونجر، به صورت سیکل بسته آب آن را وارد مخزن ذخیره آب کردیم و داخل مخزن،
با مجاور کردن آب با هوای کنوکسیون شده، توسط فن هوایی دمای آب را کاهش دادیم.
فیلتراسیون: عرق استخراج شده از دستگاه
کلونجر از سیستم فیلتراسیون (شامل قیف، پارچه و کاغذ صافی) گذشت که در نتیجه آن، محصول خروجی عاری از ذرات معلق
بالای 10 میکرون شد.
سیستم بسته‌بندی: هنرجویان عملاً با بسته‌بندی کردن عرق تهیه شده، نصب اتیکت با
تاریخ‌های تولید و انقضا، و خواص
عرق آشنا شدند.
سیستم تولید حرارت: این سیستم شامل اجاق تک
شعله با سوخت گاز شهری بود.
سیستم پمپاژ: با استفاده از پمپ آبی
کولر، هنرجویان با سازوکار انتقال سیال و فرایند انتقال آب در خنک‌کننده آشنا شدند.
نتیجه‌گیری
با ارائه سیستم تولید عرق‌گیری به‌صورت نیمه‌صنعتی، توانستیم به هدف‌های آموزشی کتاب‌های درسی رشته صنایع شیمیایی در شاخه
فنی‌وحرفه‌ای برسیم. هنرجویان این رشته، با توجه
به مطالب کتاب‌های درسی خود، به صورت تجربی
آزمایش‌های مربوط، شبیه‌سازی در سیستم‌های انتقال و تبدیل شیمیایی و تغییرات
فیزیکی مواد را انجام دادند و روند تبدیل در پلن‌های آزمایشگاهی به صنعتی را آموزش
دیدند.