分子蒸馏技术及其应用VIP免费

分子蒸馏技术及其应用摘要分子蒸馏又称短程蒸馏，是一种新型的液－液分离技术，与常规蒸馏相比具有许多优点，本文对分子蒸馏的基本原理、设备、特点以及在食品、医药、化工工业中的应用进行了阐述。关键词：分子蒸馏、食品工业。分子蒸馏是在高真空度下进行的非平衡蒸馏技术（真空度可达0．01Pa），是以气体扩散为主要形式、利用不同物质分子运动自由程的差异来实现混合物的分离。由于蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸气分子的平均自由程，所以也称短程蒸馏。由于分子蒸馏过程中。待分离物质组分可以在远低于常压沸点的温度下挥发，并且各组分的受热过程很短，因此分子蒸馏已成为对高沸点和热敏性物质进行分离的有效手段。目前已广泛应用于食品、医药、油脂加工、石油化工等领域，用于浓缩或纯化低挥发度、高分子量、高沸点、高黏度、热敏性、具有生物活性的物料。一、分子蒸馏的概念原理和过程1.1分子蒸馏的基本概念分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离，即发生斥离的质心距离。分子运动自由程：指一个分子与其他气体分子相邻两次分子碰撞之间所走的路程。分子运动平均自由程：在一定的外界条件下，不同物质中各个分子的自由程各不相同。就某一种分子来说在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由程。1．2分子蒸馏的基本原理分子蒸馏的分离是建立在不同物质挥发度不同的基础上，其操作是在低于物质沸点下进行，当冷凝表面的温度与蒸发物质的表面温度有差别时就能进行分子蒸馏。根据分子运动理论，液体混合物中各个分子受热后会从液面逸出，不同种类的分子，由于其有效直径不同，逸出液面后直线飞行距离是不相同的。轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子则因达不到冷凝面，返回原来液面这样就将混合物分离了，分子平均自由程是分子蒸馏基本理论的核心。1.3分子蒸馏的基本过程根据分子蒸馏的基本理论，可将蒸馏过程分解为以下5个步骤：①物料在加热面上形成液膜；②分子在液膜表面上自由蒸发；③分子从加热面向冷凝面的运动；④轻分子在冷凝面上被捕获，重分子返回物料液膜；⑤馏出物和残留物的收集。二、分子蒸馏的特点2．1设备组成一套完整的分子蒸馏设备主要由脱气系统、进料系统、分子蒸馏器、馏分收集系统、加热系统、冷却系统、真空系统和控制系统等部分组成，其工艺流程。脱气的目的是排除物料中所溶解的挥发性组分，以免蒸馏过程中发生爆沸。真空系统是保证分子蒸馏过程进行的前提，合适的真空设备和严格的密封性是分子蒸馏装置的一个技术关键，为保证所需要的真空度一般采用二级或二级以上的泵联用，并设液氮冷阱以保护真空泵。根据形成蒸发液膜的不同，分子蒸馏器可分为：降膜式分子蒸馏器、刮膜式分子蒸馏器和离心式分子蒸馏器，由于降膜式的传热、传质效率差，已逐渐被淘汰，代之以刮膜式或离心式。由于离心力能强化成膜，物料停留时间短，且液膜薄而均匀，降低了传质阻力，且加热和冷却大多为内置式，因此，离心式分子蒸馏器的分离效率及生产能力较高，但其结构复杂、相对投资比较大，而转子刮膜式结构相对较为简单，操作参数容易控制，且价格相对低廉，因此，现在的试验室及工业生产中，大部分都采用该装置。2．2蒸馏器设计原则分子蒸馏器是整套设备的核心，集中体现了分子蒸馏技术的关键。其设计应当满足以下条件：①高真空度：残余气体的分压须很低，以保证蒸发分子在蒸发空间尽可能不与其他分子碰撞；②冷凝面与蒸发面的间距小于蒸发分子的平均自由程；③为防止返蒸现象（已冷凝分子重新蒸发），蒸发面与冷凝面的温度差至少在50～100℃之间；④被蒸馏物料在蒸发面应能形成厚度均匀的薄膜，以提高蒸发效率。即尽可能均匀加热，因为局部过分加热导致的物料分解将会使真空度明显降低，致使蒸发暂停；⑤在分子蒸馏中，仅液体表面与蒸发相关，因此，在蒸发面要有不断出现的新液面。2．3刮膜式分子蒸馏装置图是刮膜式分子蒸馏装置，其优点是：液膜厚度小，受热时间短，热分解的危险性较小，蒸馏过程可以连续进行...