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Il corso sul vino di Quattrocalici - La Scienza della Distillazione

Scienza della Distillazione, I.

Principi fisico-chimici della distillazione

La scienza della distillazione: i principi

I Principi Chimico-Fisici della Distillazione

La distillazione รจ un processo di separazione basato su leggi fisiche precise, che governano il comportamento delle sostanze volatili in funzione della temperatura, della pressione e della loro interazione reciproca. Comprenderne i principi fisico-chimici รจ essenziale per interpretare correttamente ciรฒ che avviene in un alambicco e per evitare semplificazioni fuorvianti, in particolare lโ€™idea che lโ€™etanolo โ€œevapori semplicemente prima dellโ€™acquaโ€.

Tensione di vapore e volatilitร 

Ogni sostanza liquida possiede una propria tensione di vapore, ovvero la pressione esercitata dai suoi vapori quando si trovano in equilibrio con la fase liquida a una determinata temperatura. Piรน alta รจ la tensione di vapore, maggiore รจ la volatilitร  della sostanza.

In una miscela idroalcolica, come un fermentato, lโ€™etanolo presenta una tensione di vapore superiore a quella dellโ€™acqua alla stessa temperatura. Questo significa che, a paritร  di condizioni, la fase vapore sarร  piรน ricca di etanolo rispetto alla fase liquida. รˆ questo principio, e non il semplice punto di ebollizione, a rendere possibile la distillazione.

Punto di ebollizione: un concetto relativo

Il punto di ebollizione di una sostanza pura รจ la temperatura alla quale la sua tensione di vapore uguaglia la pressione esterna. A pressione atmosferica, lโ€™etanolo bolle a 78,37 ยฐC, lโ€™acqua a 100 ยฐC. Tuttavia, nei sistemi reali utilizzati in distillazione non si lavora quasi mai con sostanze pure.

In una miscela, il punto di ebollizione non รจ un valore fisso ma dipende dalla composizione del liquido. Un fermentato non โ€œbolle a 78 ยฐCโ€: inizia a produrre vapori arricchiti in etanolo giร  a temperature inferiori, ma il processo coinvolge sempre entrambi i componenti principali, acqua ed etanolo.

Equilibrio liquido-vapore

Il cuore teorico della distillazione รจ lโ€™equilibrio liquido-vapore. In condizioni stabili, la composizione del vapore generato sopra un liquido รจ diversa da quella del liquido stesso e dipende dalle tensioni di vapore dei singoli componenti.

Nel caso di una miscela acqua-etanolo:

  • il vapore รจ piรน ricco di etanolo
  • il liquido residuo si impoverisce progressivamente di etanolo

Ogni ciclo di evaporazione e condensazione rappresenta quindi un passaggio di arricchimento, non una separazione netta. Nei sistemi discontinui, questo arricchimento avviene per stadi successivi; nei sistemi continui, รจ distribuito lungo la colonna di distillazione.

Miscibilitร  di acqua ed etanolo

Acqua ed etanolo sono completamente miscibili in tutte le proporzioni. Questo aspetto รจ cruciale, perchรฉ impedisce una separazione per semplice decantazione e rende necessaria la distillazione.

La miscibilitร  รจ dovuta alle interazioni molecolari, in particolare ai legami a idrogeno, che legano strettamente le molecole di etanolo a quelle dโ€™acqua. Proprio questa interazione limita la possibilitร  di ottenere etanolo puro per semplice distillazione.

Azeotropi e limite della distillazione

Il sistema acqua-etanolo forma un azeotropo a circa 95,6% in volume di etanolo (a pressione atmosferica). In questa composizione, il liquido e il vapore hanno la stessa composizione, rendendo impossibile un ulteriore arricchimento mediante distillazione tradizionale.

Questo limite fisico spiega perchรฉ:

  • non รจ possibile ottenere etanolo anidro con una semplice distillazione
  • le distillazioni industriali richiedano tecniche aggiuntive (pressione variabile, setacci molecolari, disidratazione chimica)

Nel contesto dei distillati da consumo, lโ€™azeotropo rappresenta un confine teorico che raramente viene raggiunto, ma che definisce i limiti strutturali del processo.

Perchรฉ lโ€™etanolo evapora prima dellโ€™acqua, ma non da solo

Lโ€™affermazione secondo cui lโ€™etanolo โ€œevapora prima dellโ€™acquaโ€ รจ parzialmente vera ma concettualmente incompleta. Lโ€™etanolo non evapora mai da solo in una miscela idroalcolica: evapora preferenzialmente, ma sempre insieme a una quota di acqua e di altri composti volatili.

Il vapore prodotto durante la distillazione รจ una miscela complessa, che include:

  • etanolo
  • acqua
  • composti aromatici volatili
  • impuritร  leggere o pesanti, a seconda della fase del processo

La distillazione รจ quindi unโ€™operazione di separazione relativa, non assoluta. Il distillatore non โ€œestrae etanoloโ€, ma gestisce equilibri fisici per indirizzare la composizione del vapore e, di conseguenza, del distillato.

Immagine di Marcello Leder
Marcello Leder

Sommelier AIS, divulgatore nel campo del vino e dell'enogastronomia. Ha fondato nel 2011 il portale Quattrocalici, divenuto punto di riferimento per la cultura del vino in Italia, ed รจ autore della sua struttura e di tutti i suoi contenuti.

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