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分子蒸馏的应用研究进展.pdf

分子蒸馏的应用研究进展

hunterli79
2009-02-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《分子蒸馏的应用研究进展pdf》,可适用于工程科技领域

!"分子蒸馏的应用研究进展陈文伟陈钢高荫榆(南昌大学食品科学教育部重点实验室江西南昌!!##$)摘要:阐述了分子蒸馏的基本原理及其区别于普通真空蒸馏的主要特点并介绍了分子蒸馏在食品、医药、香料等工业方面的应用研究。关键词:分子蒸馏短程研究应用中图分类号:’#()*)文献标识码:文章编号:,##!"(##!#"##!"#!分子蒸馏过程一般可分为以下"步:物料在加热面上的液膜形成分子在液膜表面上的自由蒸发分子从加热面向冷凝面的运动分子在冷凝面上的捕获馏出物和残留物的收集。!分子蒸馏的特点分子蒸馏具有如下特点:,分子蒸馏的操作温度。由分子蒸馏原理可知混合物的分离是由于不同种类的分子逸出液面后的平均自由程不同的性质来实现的并不需要沸腾所以分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的。这点与常规蒸馏有本质的区别。(蒸馏压强低。整个物料系统均在真空下其最低蒸馏压力必须保证低于#*"因此物料不易氧化受损。从以上两个特点可知分子蒸馏一般是在远低于常规蒸馏温度的情况下进行操作的。一般常规真空蒸馏或真空精馏由于在沸腾状态下操作其蒸发温度比分子蒸馏高得多加之其塔板或填料的阻力比分子蒸馏大得多所以其操作温度比分子蒸馏高得多。!受热时间短。由分子蒸馏原理可知受加热的液面与冷凝面间的距离要求小于轻分子的平均自由程而由液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面所以受热时间很短。另外混合液体呈薄膜状使液面与加热面的面积几乎相等这样物料在蒸馏过程中受热时间就变得更短。对真空蒸馏而言受热时间为,:而分子蒸馏仅为十几秒。$分离程度更高。分子蒸馏能分离常规蒸馏收稿日期:(##!#((#作者简介:陈文伟(,)男硕士研究方向为食品资源的开发与利用。分子蒸馏<=>AA<B又称为短程蒸馏(C:<>ADA:AA<B)是一项尚未广泛应用于工业化生产的分离技术能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的问题。分子蒸馏技术不同于一般蒸馏技术它是运用不同物质分子运动自由程的差别而实现物质的分离因而能够实现远离沸点下的操作。鉴于其在高真空下运行且因其特殊的结构型式因而它又具备蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点能大大降低高沸点物料的分离成本极好地保护热敏性物质的品质。分子蒸馏技术已广泛应用于高纯物质的提取它可摆脱化学处理方法的束缚真正保持了纯天然的特性所以特别适用于天然物质的提取与分离E在国际上已被广泛应用于食品、医药、香料等工业中。"分子蒸馏基本原理分子蒸馏是在高真空#*,!!,条件下进行的非平衡蒸馏具有特殊的传质传热机理。分子蒸馏技术是指在高真空条件下蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸汽分子的平均自由程由蒸发面逸出的分子既不与残余空气的分子碰撞自身也不相互碰撞毫无阻碍地喷射并凝集在冷凝面上。液体混合物在高真空度下受热能量足够的分子在低于沸点的温度下逸出液面由于轻分子的平均自由程大于重分子平均自由程且蒸发速度快在距蒸发面适当位置处设置捕集器使轻分子不断被冷凝捕集从而破坏轻分子的动平衡而使混合物中的轻分子不断逸出而重分子因达不到捕集器很快趋于动态平衡不再从混合液中逸出从而实现分离的目的。西部粮油科技F(##!年第"期GHIJKLCLMJGLMLNCOPINCLGHJPNPQRF(##!EJ<*"!"不易分开的物质。#$当混合物内各组分的分子平均自由程相近时则可能分离不开因此主要用于不同组分分子平均自由程相差较大的混合物的分离。分子蒸馏的特点决定了它在实际应用中较传统技术有以下明显的优势:!由于分子蒸馏真空度高操作温度低且受热时间短对于高沸点和热敏性及易氧化物料的分离有常规方法不可比拟的优点能极好地保证物料的天然品质可被广泛应用于天然物质的提取"分子蒸馏不仅能有效地去除液体中的低分子物质#如:有机溶剂、臭味等而且有选择地蒸出目的产物去除其他杂质因此被视为天然品质的保护者和回归者#分子蒸馏能实现传统分离方法无法实现的物理过程。因此在一些高价值物料的分离上被广泛作为脱臭、脱色及提纯的手段。利用这些特点可使分子蒸馏在工业化生产上得到极为广泛的应用。!分子蒸馏的结构分子蒸馏的结构有很多形式但发展到目前为止有许多已经被淘汰剩下的主要有两种结构形式:离心薄膜式和转子刮膜式。虽然离心式分子蒸馏的效率高物料的停留时间更短且液膜薄而均匀但其结构复杂有较高速的机械运转机构相对投资比较大。转子刮膜式结构相对较为简单加工制造容易操作参数容易控制维修也较方便相对投资较低较适合我国国情。分子蒸馏装置主要由脱气系统、真空系统、控制系统和蒸馏器#包括加热器、冷凝器、捕集器等组成。脱气的目的是排除物料中所溶解的挥发性组分以免蒸馏过程中发生爆沸。真空系统是保证分子蒸馏过程进行的前提’一般在真空度()*(,数量级进行因此合适的真空设备和严格的密封性是分子蒸馏装置的一个技术关键。分子蒸馏器是整个装置的核心一般有!大类:降膜式、刮膜式和离心式。降膜式由于传热传质的效率差逐渐被淘汰一般采用刮膜式或离心式尤以离心式为多#主要在于离心力能强化成膜可有效减少液膜厚度降低传质阻力提高分离效率及生产能力且加热和冷却大多为内置式。"分子蒸馏的应用在)世纪")年代以前分子蒸馏技术只在少数国家如日本、美国、德国有些研究和应用且应用面狭窄发展较慢。但进入)年代后随着生活水平的提高和人们对天然食物的青睐作为对天然物质提取有效手段的分子蒸馏自然引起人们的重视目前已在许多领域得到了应用。"#$食品工业分子蒸馏分离混合油脂可获纯度达)以上的单甘油酯如硬脂酸单甘油酯、月桂酸单甘油酯、丙二醇甘油酯等提取脂肪酸及其衍生物生产二聚脂肪酸等从动植物中提取天然产物如鱼油、米糠油、小麦胚芽油等。马传国等利用分子蒸馏技术对高酸值花椒油进行蒸馏脱酸取得了良好效果。对于酸值高达(的花椒籽油脱酸后油脂酸值降至!(:。二十碳五烯酸#’和二十二碳六烯酸#具有很高的药用价值和营养价值对大脑机能有活化作用在治疗和防止动脉粥样硬化、老年性痴呆症以及抑制肿瘤等方面都有较好疗效。张相年分别用尿素沉淀法和分子蒸馏法研究了二十碳五烯酸#’、二十二碳六烯酸#乙酯的分离提纯其实验结果表明尿素沉淀法和分子蒸馏法都能提纯到较高的品位。两种方法对比分子蒸馏法提纯工序简单效率高尿素沉淀法工序繁杂效率低尿素沉淀法因使用了尿素可能会在终产品中有一定量的残留分子蒸馏法则避免了化学残留:。李兆新对鱼油进行多级分子蒸馏提取高度不饱和脂肪酸脂!:。"#医药工业分子蒸馏是近年来才应用于中药产业的高新技术。可用来提取合成天然维生素、’制取氨基酸及葡萄糖衍生物等。曹国锋等应用分子蒸馏从植物油脱臭馏出物提取维生素’最后可得到浓度为$)<=)的天然维生素’:。>,ABCDD,比较了离心薄膜式和转子刮膜式对维生素’的提取效果$:。赵国志等利用离心式分子蒸馏器对大豆脱臭馏出物进行分离。先用甲醇对馏出物进行甲酯化分离出甾醇结晶溶剂后再于)(!!<(!!,的高真空下进行分子蒸馏可以得到浓缩的脂肪酸甲酯部分和E’浓缩部分。FGA,H,利用分子蒸馏纯化大豆油中的生育酚":赵国志采用多级蒸馏的方法可以得到纯度在=)以上生育酚浓缩物回收率达$)<")=:。利用分子蒸馏技术对毛叶木姜子果挥发油中所含柠檬醛进行了分离纯化工艺的研究结果所得到的柠檬醛的纯度达到了$产率为$!#柠檬醛毛叶木姜子果油:。"#!香料工业陈文伟I等J分子蒸馏的应用研究进展))!年第$期!"食品添加剂、医药工业、保健食品等工业方面的应用也将更高效更广泛。实践证明分子蒸馏技术不但科技含量高而且应用范围广确是一项工业化应用前景十分广阔的高新技术。#参考文献$#$马传国分子蒸馏对高酸值花椒籽油脱酸的初步探讨#’$中国油脂()**)(!):,*,)#)$张相年从深海鱼油中制备提纯二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸乙酯的研究#’$广东药学院学报((,!:""!#!$李兆新鱼油中高度不饱和脂肪酸工业化提取技术的研究#’$中国海洋药物((:))#$曹国锋脱臭馏出物中天然维生素提取#’$粮食与油脂()**,:)!#,$:<=>:A>BC:D<=<:<AEF<GADAC=A<EG:EHI<JC:<AEKADF>BAL>D<EGM<:J<EKDAJM>G>:N<=#’$OO<>HP<ABQ>J<=DR:EHP<A>BQEAAGR()**)IOD<EG:")*#$IQ<J:H:S:B<>CD<K<B:<AEAKTABAOQ>DA=KDAJIARP>:EN<H>AHAD<U>D<=<:><E<GQV<>HW=<EGX<O:=>#’$’ACDE:AKQ>J>D<B:EN<Q>J<==IAB<>R()***""(*):***!#"$赵国志油脂脱臭馏出物的回收和利用#’$中国油脂"))):,,!#$王发松柠檬醛分子蒸馏纯化新工艺与毛叶木姜子果油成分分析#’$天然产物研究与开发()**)()):,,,#$畅功民天然辣椒红色素提取精制工艺研究#’$山西农业科学()**()):"*"!#*$:<=>:A>BC:D<=<:<AEDAB>==KADF>BAL>DEG<AH<>=>:EH:DA>EA<H=KDAJ:JN<#’$OO<>HP<ABQ>J<=DR:EHP<A>BQEAAGR()**)IOD<EG:,#$钟耕从甜橙油中提取类胡萝卜素工艺及其性质研究#’$四川日化(,(!Y#)$徐良乙酰化羊毛脂及其在化妆品中的应用#’$日用化学工业(!()Y,#!$朱晓康羊毛脂的回收及其改性产品#’$精细化学信息((*Y分子蒸馏用来处理天然精油脱臭、脱色、提高纯度使天然香料的品位大大提高如桂皮油、玫瑰油、香根油、香茅油、山苍子油等。畅功民等应用分子蒸馏精制分离技术提取天然辣椒红色素#$。:<=>:用分子蒸馏法从棕榈油中提取类胡萝卜素和<AH<>=>#*$钟耕等采用分子蒸馏法从脱蜡的甜橙油中进一步提取得到的类胡萝卜素不含外来的有机溶剂而且产品的色价很高#$。羊毛脂及其衍生物广泛应用于化妆品工业。羊毛脂的成分复杂主要含脂、游离醇、游离酸和烃这些组分相对分子量大、沸点高且具有热敏性。用分子蒸馏技术将各组分进行分离对不同的成分进行化学和物理方法的改性可得到聚氧乙烯羊毛脂、乙酰羊毛脂等性能优良的羊毛脂系列#)Z!$。我国北京化工大学从*年代初开始对分子蒸馏技术进行开发研究从小试到中试再至工业规模化生产已先后建立精制鱼油提取、!亚麻酸、天然维生素等多个产品的生产厂产品均已投放市场。!前景在崇尚“回归自然”的今天天然食品日益受到人们的欢迎然而许多来自天然的食品原料在传统的加工过程中不可避免地受到高温的作用或添加有机物作为溶剂和化学制剂进行化学处理致使热敏性的营养素受到破坏或残留有害的化学物质导致加工的食品失去其天然性。于是研究者们便一直研究开发新技术以解决这个问题。分子蒸馏技术最大的特点就是能尽量保持食品的纯天然性其具有加工温度不高、无毒、无害、无残留物、无污染、分离效率高等特点。分子蒸馏技术尤适用于热敏性天然营养素的提取分离和精制。综上所述作为一种特殊的高新分离技术分子蒸馏技术是常规真空蒸馏的补充它主要应用于高沸点热敏性物料的提纯分离。随着分子蒸馏技术研究的不断深入和发展它在油脂工业、精细化工、ITWVXTNNSNXWXFITXXTN^>E><(‘:EG‘NV<ERCTQ>a>RX:PAD:ADRAKSAAHIB<>EB>AKN(:EBQ:EGWE<L>D=<R(:EBQ:EG!!**""#$’()A>BC:DH<=<:<AE<=:E:HL:EB>HJ>QAHTQ<=<=:D>L<>:PAC<=>>J>E:DROD<EB<O>:EHBQ:D:B>D<=<BE:HbH<<AE(Q>:OO<B:<AEAKJA>BC:DH<=<:<AE<=D>OAD>H<EKAAH<EHC=DR(J>H<B<E>:EH=O<B>DR<EHC=DR<EQ<=O:O>D*,$)A>BC:DH<=<:<AEIQADO:QH<=<:<AEOO<B:<AE西部粮油科技c)**!年第,期^ITFFXIdNXITNXN‘Vc)**!(A,

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