什么是分子蒸馏,它如何工作?

什么是分子蒸馏?

分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术,在极高的真空下运行。据此,不同材料的分子运动具有不同的平均自由程的物理特性,并达到分离的目的,并且在一定温度下将液体低于沸点将被分离,特别适合于高沸点,热敏性和易氧化体系的分离。由于其沸点低于蒸馏物料的温度,蒸馏压力降低,加热时间短,特性高,分离度高,可以大大降低高沸点物料的分离成本,对敏感物料的质量有很好的保护。分子蒸馏技术用于天然保健品和功能油等的提纯,摆脱了化学处理的束缚,保持了纯天然的性质。

自1930年代以来,分子蒸馏技术作为一种高沸点,热敏性物质成为有效的分离方法,在**范围内受到越来越多的关注。日本,英**,美**,德**和苏联尽管已经设计和制造了许多用于浓缩维生素A的分子蒸馏装置,但应用范围也很狭窄,发展缓慢。尽管如此,人们一直对开发新的液-液分离技术有着持续的重视。 ,分离装置不断完善和完善,应用**域不断探索和扩大,已成为新的**和新的应用。特别是从80年代末开始,

分子蒸馏的基本原理

根据热力学节目的原则,即,在一定温度和分子平均自由路径L的压力下= 0.707K * T /(πD 2 P),在d为有效分子直径; P为分子空间所处的压力;T为分子环境温度;K是玻尔兹曼常数(Fu and Chen,1979)。

通过公式运动的分子平均自由程,我们可以看到不同种类的分子,由于分子有效直径的不同,平均自由程是不同的,也就是说,从分子逃逸的种类不同。分子水平不和其他分子碰撞的飞行距离是不一样的。轻分子的平均自由程,小分子的平均自由程,如果在远离液体表面的距离小于分子光的平均自由程,而不是重分子的平均自由程设置一个凝聚表面,使分子光落在凝聚表面上冷凝后,重分子到达冷凝表面并返回原始水平,从而实现了混合物的分离。

分子蒸馏功能

典型的分子蒸馏装置包括离心吹塑和旋转膜吹塑两种,旋转膜式分子蒸馏装置包括可变层夹套,冷凝器和旋转刮板系统。当物料被蒸馏时,物料进入连续旋转分配器,离心力作用在加热壁上,薄膜均匀地分布在内壁上并向下流动。这种独特的结构具有明显的优点:

1.混合物的相对挥发度用混合物的相对挥发度来解释,分子蒸馏的相对挥发度为αm= p 1 / p 2(M 1 / M 2)0.5,而常规的挥发分α= p 1蒸馏/ p 2,p 1 / p 2  是在一定情况下光重组的蒸气压,M 1的分子量 为轻组分,M 2的分子量为重组的比率 。

2.低压蒸馏,冷凝和蒸发非常靠近表面,蒸汽所产生的物质不得节流至冷凝表面,操作压力可达到0.01 mbar。

3,蒸发温度低,在分子蒸馏装置中,混合物的分离是由于从分子水平逃逸的种类不同而实现的,具有不同性质的平均自由程,不需要沸腾,因此分子蒸馏是在非常低的沸点温度下运行。

4,加热时间短,混合液呈薄膜状(小于1mm),几乎等于蒸发面和加热面的面积,使沿加热面的物料迅速离开并蒸发,非常短停留时间,约数十秒。

5.能耗低,吹膜设计几乎没有产品残留在加热的内壁,可以避免堵塞现象;蒸汽凝结快,结构紧凑,小型真空泵可满足真空要求,降低能耗;快速更换物料,不产生混合物;因此,分子蒸馏,特别是对于那些具有普通蒸馏产物损失,原料质量较差的人。

分子蒸馏的功能

分子蒸馏可广泛应用于**民经济的各个方面,特别适用于高沸点,热敏性和易氧化物质的分离,如脂肪酸的分离纯化;天然和合成石蜡产品的蒸馏分离;分离纯化焦沙湾鳕鱼肝油(烯);生产高浓度的甘油单酸酯;单体MDI,TDI和二元脂肪酸分离聚氨酯原料;天然产物VE的提取;特种硅油中游离脂肪酸的分离。纯化; 在天然提取物中分离出少量溶剂;在聚合物生产中的应用;烷基多​​糖苷胡萝卜素的纯化;分离纯化;石油化工中烃类的分离

1.单脂质

甘油单酸酯广泛用于食品工业的乳化剂中,适当的分子蒸馏技术是该过程研究的典型例子,报道了很多全过程研究,也有简单的分子蒸馏过程研究(Azelag和Zwierzykowski 1983)。**常见的制造方法是硬化油油溶液,生成所谓的低含量产品,该产品包含40-50%的甘油一酸酯和7%的甘油和35%的甘油二酸酯,其余未反应的甘油三酸酯则通过分子蒸馏纯化后得到,含量超过90%的副产物甘油和甘油三酸酯可以重复使用,结果几乎将所有甘油三酸酯转化为甘油单酸酯。

2,维生素E

分子蒸馏可用于合成维生素E和天然维生素E的生产,合成维生素E的**后一步是乙酸盐的形式,在此之后,其含有10%的低沸点副产物和大约2%的树脂残留物。两级分子蒸馏,淡黄色,油状维生素E产物。存在于植物油中的天然维生素e在去除异味过程中作为脂肪酸的一部分存在,一起,富含脱臭剂馏出物,浓度可达到1以上通过分子蒸馏可以将%浓缩至50%,甚至超过70%。

3,胡萝卜素

胡萝卜素是一种维生素,作为食品中广泛使用的一种添加剂,现在越来越多地使用天然胡萝卜素代替合成胡萝卜素,常用浓度在25%以上。含量为0.07%)的类胡萝卜素的提取和一般的加工过程是棕榈油经甲酯化后经分子蒸馏水蒸气蒸馏成甲基,整个过程需要三步分子蒸馏,含胡萝卜素的产品可达到40%。

鱼油中的4.ω-3脂肪酸酯

由于鱼油中含有ω-3脂肪酸甘油酯,所以在心脏上多吃鱼是好的,但由于制约因素,患心脏病的风险很难直接获得鱼的营养,而食物中含有高浓度的脂肪酸酯胶囊是一种有效的方法,因为EPA和DHA含有5-6个双键的良好效果,高温且容易聚合和失效。

5,酰胺

脂肪酸酰胺(例如16〜20个碳原子)在纺织工业中通常用作乳化剂和分散剂,并且反应中会产生相应的酸和胺反应。尽管产品质量指数较高(尤其是色度)要求高,但收率低,如质量达98.5%,收率不超过88%,而使用分子蒸馏法的收率高达94%,可减少50%的浪费。

6.两种聚乳酸

二聚乳酸是聚酯的基本原料,含有单酸,二酸和低聚物的反应混合物需要进一步精制以满足产品的某些要求。据介绍,目前**内外生产中都采用分子蒸馏的方法,邢明阳(杨****,1993)对二聚酸分子蒸馏工艺进行了研究,对广州轻工业的二聚酸分子蒸馏工艺也进行了研究。大量的研究,规模从小试,尝试到1000吨/年工业试生产运行,结果令人满意,可以达到95%以上,浅黄色,与二聚酸的理论值相符,达到质量标准**外同类产品。

7.烷基多糖苷(APG)

葡萄糖与C8〜12脂肪醇在催化条件下是通过烷基多糖苷的反应制得的,反应后得到的混合物主要是不反应的混合物,糖,醇,单春刚,乙二醇苷,多醇苷等产品要求单糖苷,糖苷,糖苷保持一定比例,不含糖和酒精。因此,有必要精制,使用常规蒸馏可能会使产品变质。蒸馏釜的底部焦化和四分子蒸馏可以得到合格的产品,达到**外同等质量的产品水平。

8,辣椒红素的纯化

辣椒红色素含有1%至2%的溶剂,经过两步分子蒸馏处理后,产品溶解残留量<2.0 * 10 -6,符合质量要求(Erdweg,1983);另外,还可以实现辣椒素和色素的有效分离,其中辣椒素含10%的辣椒粉超临界提取物,通过分子蒸馏处理,大蒜素含量可以提高到25%以上。

9,天然精油的纯化

强烈的香料如挥发性物质,高热敏性及其常见过程是脱臭,脱色和纯化,通常使用三步分子蒸馏,一级脱氧,二级脱臭或纯化,第三步漂白或纯化。如玫瑰精油经过分子蒸馏后,可以解决气味不好,色深和蜡含量较高的问题,从而使附加值大大提高。

上面是分子蒸馏应用的典型例子,此外,还可以用于许多**域,例如沥青制造,硅油再利用,高碳醇精制,蔗糖酯制备,合成香料精制。分子蒸馏应用研究实验室进行了大量的实验,有着丰富的经验和丰硕的成果,目前中**大陆有1000吨/年的芥酸酰胺,1500吨/年的二聚酸,3000吨/年的单糖苷酯,500吨/年的烷基多糖苷等数十套设备投产,具有巨大的经济效益。

结论

分子蒸馏的应用可使产品质量,系统稳定性,维护时间短,能耗低,可用于传统工艺的改进和新工艺的开发。虽然分子蒸馏设备在价格上要高于普通蒸馏设备,但当今的真空技术使系统稳定,产量高。高效率和减少工人可以降低蒸馏成本,而且减少的程度远远不及随着设备技术的发展和应用的发展,分子蒸馏的应用将越来越普及。