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    技術文章

    分子蒸餾幾種形式及應用

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    分子蒸餾作為一種新型的分離技術,應用于醫藥、石油化工等行業。那么分子蒸餾器的幾種形式您了解嗎?  
    完整的分子蒸餾裝置一般包括分子蒸餾器、真空系統、加熱系統、冷卻系統以及進出料系統與控制系統等。而分子蒸餾器根據形成蒸發液膜的不同設計與結構差異,大致可以分為靜止式、降膜式、離心式與刮膜式。  
    靜止式分子蒸餾器已經是被淘汰的分子蒸餾設備,這種分子蒸餾設備出現最早,它的特點是有一個靜止不動的水平蒸發面,根據形狀的不同還有釜式、盤式等之分,結構簡單。但它的液膜很厚,物料持續加熱時間長,使物料熱分解的可能性增大,分離效率低。  
    靜止式與降膜式分子蒸餾器結構  
    降膜式也是較早出現的一種結構形式。如上圖,料液經分布器在重力作用下沿蒸發表面形成連續液膜,輕組分蒸發后飛向冷凝面,在冷凝面被凝結收集從輕組分出口排出,而重組分則留在重組分收集器中。這種分子蒸餾其效率高于靜止式,但由于蒸發面上的料液受流量和粘度的影響不能形成均勻的液膜,流動能力差,傳質傳熱效率不高,影響蒸發面積與蒸餾效率,因此應用的也不多。  
    刮膜式分子蒸餾器是在降膜式的基礎上作了改進而來,也是目前應用較廣的一種分子蒸餾器形式。引入刮膜器后,可以將料液在蒸發面上刮成厚度均勻、連續更新的渦流液膜,增強了傳質傳熱效率,并有效控制了液膜厚度以及料液停留時間,正蒸餾效率提高,熱分解可能性  降低。刮膜式與離心式分子蒸餾器結構 剩下一種離心式是分子蒸餾器中較為理想的一種裝置,料液會被送到高速旋轉的轉盤上,在離心力作用下擴散成均勻的薄膜。與其他形式相比,它的液膜非常薄而且均勻,料液停留時間短,蒸發效率高,分離效果好。但離心式轉盤裝置特殊,結構復雜,且對真空密封技術要求很高,適用于大規模生產和高經濟效益物質的分離。  
    分子蒸餾的應用   
    (一)石油化工中的應用  
    1.工業中渣油的處理 原油真空精餾后的殘余物占進料總量的25%左右, 實踐中常采用溶劑萃取的方法對殘余物進行后處理。但是用溶劑萃取法很難萃取出全部的潤滑油和石蠟, 且在過程中會萃取出高分子物質, 從而影響產品質量。利用分子蒸餾技術處理渣油可以切割出更多的餾分, 且餾分間的切割清晰, 生產能力增加, 分離出的潤滑油不含金屬元素, 產品品質好, 無需加入添加劑即可直接應用。國內運用分子蒸餾技術對沙輕減壓渣油深拔分離, 切割出多個重餾分油, 不但可使減壓渣油中的理想組分飽和烴充分回收, 而且能有效地脫除減壓渣油中的大部分重金屬, 質量遠遠優于減壓渣油, 可直接進行催化裂化。  
    2.潤滑油的回收 傳統廢潤滑油的回收方法是在廢油中加入極性物質, 如表面活性劑、無機鹽等作為絮凝劑, 然后過濾回收; 或是通過放電、超聲波等物理方法來回收;或是通過化學法回收再生物達標。這幾種方法不但收率低、費用較高, 而且還會造成二次污染。   
    3.精度潤滑油的制造 硅氧烷類化合物是很好的潤滑油, 可提高光盤的光滑性以及光盤在不同濕度和高溫下的穩定性。由于硅氧烷類化合物屬熱敏性物質且沸點均在200e 以上, 常規蒸餾的分離方法容易使其變性, 而通過分子蒸餾不但可使潤滑油中成色物質的含量大大減少, 而且使蒸餾相同量的硅氧烷的時間減少了40%。  
    4.產品中間體的純化 許多石油化工產品存在氣味不純、溶劑大量殘存、聚合單體清除不凈等問題, 這些"雜質"嚴重影響著產品的質量, 傳統清除這些雜質的方法往往是采用需溫度較高、耗能較大的方法, 如真空蒸餾。而采用分子蒸餾技術則可解決其他方法中因操作溫度較高引起的產品歧化、縮合或分解的問題, 從而保證了產品的質量。   
    (二)食品加工中的應用   
    1.芳香油的精制 隨著日用化工、輕工、制藥工業等行業及對外貿易的飛速發展, 對天然精油的需求量不斷增加。芳香油的主要成分是醛、酮、醇類, 且大部分為萜類。這些化合物沸點高, 屬熱敏性物質。在傳統的蒸餾加工過程中, 因受熱時間長、溫度高, 易引起分子重排、氧化、水解甚至聚合反應, 使芳香成分遭受破壞。利用分子蒸餾在不同真空度下, 可將不同的組分提純并除去帶色雜質和異臭, 保證了芳香油的質量和品位。另外, 通過分子蒸餾制備的無論是茉莉精油還是大花茉莉精油, 其香氣均非常濃郁、新鮮, 其特征香尤為突出。  
    2.維生素的提純和精制 隨著生活水平的提高, 人們對保健食品的需求越來越大。天然維生素E 的原料可以用富含維生素E 的植物油( 如豆油、小麥胚芽油、菜油等) 或其脫臭餾出物及皂腳等。如果以植物油為原料, 則成本較高、得率較低; 若用脫臭餾出物及皂腳作原料,則成本較低, 但因脫臭餾出物及皂腳的液體混合物組分復雜, 難以提純, 技術難度較大。由于維生素E 的分子量較大, 沸點較高、熱敏性差, 易氧化, 若采用普通蒸餾, 產品質量難以進入國際市場參與競爭。因此天然維生素E 的濃縮精制采用分子蒸餾的工藝較好。   
    3.天然色素的提取 天然食用色素以其安全、無毒和有營養的特點, 越來越受到人們的青睞?,F代科學研究表明,類胡蘿卜素等天然食用色素是人們必需的維生素來源, 具有抗菌和防治疾病的作用。傳統提取類胡蘿卜素的方法有皂化萃取、吸附和酯基轉移法, 但由于有剩余溶劑的存在等問題影響了產品質量。采用分子蒸餾法提取得到的類胡蘿卜素, 不含外來的有機溶劑, 而且產品的色價很高。   
    4.膽固醇的脫除  膽固醇的含量是一個人是否患心血管疾病的標志。人體血液中含少量的膽固醇對人的健康非常重要, 它用于人體形成細胞膜、激素和其他一些人體必需的組織。膽固醇存在于豬油等動物脂肪當中, 而豬油等動物脂肪是人們的日常食物,如果攝入過多, 易導致人們患上疾病病。Lanzani等應用分子蒸餾技術, 不但成功地脫除了動物脂肪中的膽固醇, 使其達到食用標準, 而且沒有破壞脂肪中對人體有益的三酸甘油酯等熱敏性物質。   
    (三)藥學領域的應用   
    1.對天然物中功能性脂肪酸的分離提純 功能性脂肪酸是特指那些來源于人類膳食油脂, 為人體營養、健康所需要。如脂肪酸包括A- 亞麻酸、亞油酸、EPA、DHA 等?,F已發現的人體一些相應缺乏癥和內源性疾病, 特別是先進社會文明病如癌癥、糖尿病等, 一類脂肪酸成分對其有積極防治作用。   
    2.對油脂中脂溶性微量成分的富集與提純  在某些天然產物中極富生物功效或藥用價值的維生素、蛋白質等, 這些物質往往含量微小, 一般隨著油脂被提出。這類物質具有較高價值, 但是因為其含量微小、耐熱性差的特點, 常規方法往往無法有效提取。近年來采用分子蒸餾技術對高附加值的以天然維生素E 為代表的脂溶性微量成分進行富集甚至工業化嘗試, 已獲得較好效果。   
    3.對揮發油成分的分離提純 揮發油(volatile oils) 又稱精油( essential oils) , 是一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。該類成分在植物界的分布很廣, 主要存在種子植物, 尤其是芳香植物中。揮發油多具有祛痰、止咳、平喘、祛風、健胃、解熱、鎮痛、抗菌消炎作用, 因此被廣闊應用于醫藥領域。揮發油的常規提取分離方法往往具有產物純度低、易氧化、易熱解, 且帶入有機溶劑, 整體提取分離效率低下等缺點。分子蒸餾技術具有受熱時間短、分離程度高、無需添加溶劑、不可逆等優點, 故采用該技術提取揮發油成分, 將較好的解決常規方法的不足。

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