Tổng Quan Về Máy Cô Quay Chân Không

Máy cô quay chân không là gì?

Máy cô quay chân không là thiết bị được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hóa học. Hệ thống cô quay bay hơi được phát minh bởi Lyman C. Craig và được thương mại hóa lần đầu tiên bởi công ty Buchi của Thụy Sĩ vào năm 1957.

Hệ thống này bao gồm bình thắt cô quay bay hơi, giúp tăng diện tích của bể ổn nhiệt ở điều kiện hút chân không nhằm nung nóng hoặc bay hơi và thu hồi sản phẩm tách chiết.

Quá trình bay hơi được sử dụng rộng rãi trong việc kết tinh hóa, cô đặc sản phẩm, làm khô bột, tách dung môi, tách chiết,… Trong phòng thí nghiệm và công nghiệp, máy cô quay được sử dụng thường có dung tích khoảng vài chục lít.

Ngoài ra, máy cô quay chân không còn được sử dụng trong hoạt động ẩm thực ở các bước sơ chế để chưng cất và chiết tách.

Cấu tạo của máy cô quay chân không

- Motor để quay bình cô quay chứa mẫu dung dịch

- Hệ thống chân không để điều chỉnh áp suất bên trong hệ thống bay hơi

- Một ống dẫn hơi nước có vai trò làm trục xoay mẫu với một ống dẫn chân không để dẫn hơi cần loại bỏ khỏi dung dịch ban đầu.

- Bể gia nhiệt được thiết kế sao cho phù hợp với bình cất, có thể gia nhiệt bằng nước hoặc dầu với tốc độ nhanh.

- Bình cầu chứa mẫu dung dịch

- Hệ thống sinh hàn với thiết kế dạng ống xoắn ruột gà, bên trong có chứa chất làm lạnh như đá khô hoặc aceton.

- Bình cầu thu dung môi dùng để thu hồi dung môi sau khi nó đã được ngưng tụ lại, ống thiết kế nằm ngay bên dưới thiết bị làm lạnh

- Bơm hút chân không với ống hình chữ U, nhúng ngập trong bồn nước lạnh.

- Nồi chứa nước ấm để cung cấp nhiệt cho bình cầu chứa mẫu dung dịch.

Nguyên lý hoạt động của máy cô quay chân không

- Máy cô quay chân không hoạt động dựa theo nguyên tắc thay đổi nhiệt độ sôi khi thay đổi áp suất. Khi áp suất tăng, nhiệt độ sôi của chất lỏng tăng.

- Khi máy cô quay được vận hành, bình cầu chứa mẫu dung dịch sẽ được đặt ngập trong bể gia nhiệt và nước trong đó sẽ được gia tăng đến nhiệt độ cần thiết. Lúc này, bơm hút chân không sẽ hút không khí ra bên ngoài bình khiến áp suất bị giảm.

- Áp suất sau khi hạ xuống thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng giảm theo cho đến khi nhiệt độ sôi dưới mức nhiệt của bể, dung dịch sẽ sôi lên.

- Suốt quá trình vận hành, bình chứa mẫu dung dịch liên tục quay tròn, làm tăng diện tích tiếp xúc của dung dịch với nguồn nhiệt giúp nhiệt phân bố đều, tránh hiện tượng tập trung cục bộ vào một chỗ.

- Dung môi từ bình cầu bên phải sau quá trình cô quay sẽ thu được dung môi cô đặc ở bình cầu bên trái.

Ứng dụng của máy cô quay chân không

- Bay hơi chân không giữ vai trò chủ đạo bởi vì trong một hệ kín, áp suất giảm dẫn tới làm giảm nhiệt độ sôi của các thành phần trong nó. Các thành phần trong mẫu dung dịch được cô quay bay hơi để loại bỏ dung môi mong muốn từ mẫu dịch chiết, nó được ứng dụng trong quá trình tách chiết một hợp chất tự nhiên hay đơn giản chỉ trong một bước của tổng hợp hợp chất hữu cơ. Dung môi hòa tan có thể được loại bỏ nếu nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ cho phép. Nhiệt độ cho phép phụ thuộc vào độ sôi của hợp chất, chất tan và dung môi.

- Là thiết bị cơ bản không thể thiếu trong phòng thí nghiệm và ngành công nghiệp phân tích hóa học bao gồm: phòng thí nghiệm hóa phân tích, môi trường, vật liệu, khoa học sự sống và ngành pháp y. Với ứng dụng quan trọng bao gồm: xác định nồng độ mẫu, tái chế dung môi, phân tách, phân tích thành phần trong hỗn hợp dung môi.

- Máy cô quay còn được sử dụng trong lĩnh vực khoa học ẩm thực (molecular cooking) trong các bước sơ chế để làm chưng cất và tách chiết. Cô quay bay hơi được ứng dụng để tách “ dung môi có nhiệt độ sôi thấp” như n-hexan, ethyl acetat từ hợp chất hữu cơ chất có đặc tính đông đặc ở nhiệt độ phòng và áp suất.