传统蒸馏是基于不同物质的沸点差进行分离的,因此在沸点温度下易氧化、分解或聚合的某些物质难以分离。
分子蒸馏的分离作用则是利用液体分子受热时会从液面逸出,不同种类分子逸出后的运动平均自由程不同而实现物质的分离。
分子蒸馏原理如图所示:
混合液沿加热板向下移动,被加热后,轻、重分子均向气相逸出,由于轻、重分子自由程不同,轻分子自由程大,可达到冷凝板,冷凝后沿冷凝板向下移动,重分子自由程小,达不到冷凝面而在气相中饱和,并返回液相,沿加热板向下移动,从而形成轻、重分子的分流与分离。
分子蒸馏具有操作真空度高、加热温度低、受热时间短、分离程度高等特点,因此,特别适宜于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离。
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常用的分子蒸馏设备
(1)降膜式分子蒸馏设备,该类设备主要由圆筒形的蒸发面与内置的冷凝器组成,分子蒸馏过程中从蒸发器的顶部流入,底部流出。化合物从顶部流入后再重力的作用下在蒸发表面形成自上而下的具有流动性的液膜。降膜式设备采用膜式蒸馏,相对于釜式蒸馏设备更容易逸出,加热时间更短。
(2)刮膜式分子蒸馏设备,该类设备在蒸馏器的内部设计有一个成膜转子,化合物从顶部流入后在成膜转子的作用下形成了比较均匀的薄膜,从而增加了单位液体的蒸发表面积。蒸馏过程中,成膜转子不断运动和旋转,蒸发器内不断形成新的液膜,并呈现出湍流的状态。成膜转子有利于获得均匀的蒸发液膜,还有利于保证液膜受热的均匀性,可以防止液膜的局部过热现象。
(3)离心式分子蒸馏设备,该类设备在蒸馏器内设计一个高速旋转的圆锥盘,在离心力的作用下扩散成极薄的液膜,并且非常均匀。圆锥盘提高了液膜的均匀性,增强了液膜内部的传热作用。圆锥盘的安装和布置比较复杂,对于真空性的要求高。
我国对分子蒸馏设备的认识从60年代就开始了,直到80年代末真正的设备被引进国内后,人们开发出了分子蒸馏设备在多个食品深加工领域的应用。在油脂分离里,分子蒸馏设备可以分离出有效物质如甘油和单甘酯,甘油可以用作食品加工中的甜味剂和保湿剂,而单甘脂则是重要的食品乳化剂。不仅如此,分子蒸馏设备还能隔绝游离脂肪酸,避免其对油脂的色泽风味产生影响。“茶油奶奶”通过引入分子蒸馏设备,保障制油过程有害物质的剔除,制作出的有机山茶油提供给了金砖会议。
从动物中提取天然产物也***使用分子蒸馏设备。以鱼油为例,鱼油中富含EPA(全顺式高度不饱和脂肪酸二十碳五烯酸)和DHA(二十二碳六烯酸),极具生理活性,具有***、提高免疫力的作用,是很有潜力的天然***和功能食品。合生元利用分子蒸馏技术从深海金枪鱼油中提取出DHA ,不仅提高了纯度,保护了活性,还有效去除了鱼腥味。另外乳酸的分离、辣椒的红色素提取等都可以利用分子蒸馏设备进行制作。
分子蒸馏工作原理一
分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术,它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理,而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。
当液体混合物沿加热板流动并被加热,轻、重分子会逸出液面而进入气相,由于轻、重分子的自由程不同,因此,不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同,若能恰当地设置一块冷凝板,则轻分子达到冷凝板被冷凝排出,而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。这样,达到物质分离的目的。
在沸腾的薄膜和冷凝面之间的压差是蒸汽流向的驱动力,对于微小的压力降就会引起蒸汽的流动。在1mbar下运行要求在沸腾面和冷凝面之间非常短的距离,基于这个原理制作的蒸馏器称为短程蒸馏器。短程蒸馏器(分子蒸馏)有一个内置冷凝器在加热面的对面,并使操作压力降到0.001mbar。
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市面上的分子蒸馏设备有三种,一种是降膜式分子蒸馏器,使用重力使蒸发面上的物料变为液膜降下,效率不高,故而接近淘汰;一种是刮膜式分子蒸馏装置,该装置在降膜式分子蒸馏器的基础上设置了一硬碳或聚四氟乙烯制的转动刮板,通过刮板的转动使得***液层得到充分搅拌并加快蒸发面液层的更新,从而提高了效率。因此在我国得到了较大范围的普及,但液体分配装置一直难以完善;***一种是离心式分子蒸馏装置,该装置通过高速旋转转盘形成薄膜,同时加热蒸发使之凝缩,是目前较为理想的装置。但因为要求要有高速旋转的转盘和真空密封技术,价格偏高。
随着我国社会的高速发展,人们对食品的要求趋向***,精深加工的食品势必会赢得更多人的喜爱。从这点看,分子蒸馏设备生产企业要加大科研投入,研发出更适应市场需求的食品机械设备。
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分子蒸馏的一些问题(2)
6. 擦膜分子静止(WFMS)和短路静止或分数仍然有什么区别?
在这类设备中似乎存在很多混淆和滥用术语的问题。因此,请注意以下几点:
A.分子蒸馏与短程蒸馏相同。这两者都意味着使用高真空和靠近加热蒸发表面的冷凝表面。对于许多应用,如***素和其他具有更高分子量和沸点的化合物,如果距离不近,设备将无法正常工作,如果有的话。
B.有些人将术语“短路径”*与基本玻璃器皿设置相关联,该基本玻璃器皿设置涉及具有通向冷凝器和***烧瓶的颈部的基本沸腾烧瓶,或者称为KIugelrohr的类似变体。这些也被称为罐静物(在容器中,而不是***感),并且都被认为是批量模式设备。但这些只是短程或分子的一种(也是**简单的) - 还有其他形式,包括我们的连续模式WFMS。
C.分子蒸馏器不是分配蒸馏器。分配静止设备意味着利用提供多个平衡阶段或“理论塔板”的垂直填料塔,要求冷凝器进一步远离沸腾瓶,并且*在填料塔有时相当长的障碍物后达到,这是热敏感的问题***素等材料。单个理论牌照的分子蒸馏器足以满足大多数***素的工作,并且产品降解**少(我们也确实为其他应用提供了几种不同类型和尺寸范围的分馏设备)。
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上海申生科技有限公司是一家从事生物技术、仪器仪表、机电设备技术领域的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务,化工原料及产品(除危险化学品、监控化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品、易制毒化学品)、建材、机电设备、仪器仪表、电子机械的销售,以下限分支机构经营;仪器仪表(非计量)、电子机械的生产。 【依法须批准的项目,经营相关部门批准后方可开展经营活动】的公司,致力于发展为创新务实、诚实可信的企业。上海申生科技作为从事生物技术、仪器仪表、机电设备技术领域的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务,化工原料及产品(除危险化学品、监控化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品、易制毒化学品)、建材、机电设备、仪器仪表、电子机械的销售,以下限分支机构经营;仪器仪表(非计量)、电子机械的生产。 【依法须批准的项目,经营相关部门批准后方可开展经营活动】的企业之一,为客户提供良好的旋转蒸发仪,短程分子蒸馏,玻璃反应釜,恒速搅拌器。上海申生科技致力于把技术上的创新展现成对用户产品上的贴心,为用户带来良好体验。上海申生科技始终关注机械及行业设备市场,以敏锐的市场洞察力,实现与客户的成长共赢。