分子蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用

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1、分子蒸餡技術(shù)及其應(yīng)用摘要分子蒸憾乂稱短程蒸憾，是一種新型的液一液分離技術(shù)，與常規(guī)蒸憾相比具有許多優(yōu)點，木文對分子蒸憎的基木原理、設(shè)備、特點以及在食品、醫(yī)藥、化工工業(yè)中的應(yīng)用進行了闡述。關(guān)鍵詞：分了蒸憎、食品工業(yè)。分子蒸憾是在高真空度下進行的非平衡蒸飴技術(shù)（真空度可達0.OlPa）,是以氣體擴散為主要形式、利用不同物質(zhì)分子運動自由程的差異來實現(xiàn)混合物的分離。曲于蒸發(fā)面和冷凝面的間距小于或等于被分離物料的蒸氣分子的平均自曲程，所以也稱短程蒸憾。由于分子蒸鐳過程中。待分離物質(zhì)組分可以在遠(yuǎn)低于常壓沸點的溫度下?lián)]發(fā)，并且各組

2、分的受熱過程很短，因此分子蒸憾已成為對高沸點和熱敏性物質(zhì)進行分離的有效手段。目前已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、油脂加工、石油化工等領(lǐng)域，用于濃縮或純化低揮發(fā)度、高分子量、高沸點、高黏度、熱敏性、具冇生物活性的物料。一、分子蒸餡的概念原理和過程1.1分了蒸憎的基木概念分了有效直徑：分了在碰撞過程中，兩分了質(zhì)心的最短距離，即發(fā)生斥離的質(zhì)心距離。分子運動自由程：指一個分子與其他氣體分子相鄰兩次分子碰撞之間所走的路程。分子運動平均自由程：在一定的外界條件下，不同物質(zhì)屮各個分子的自由程各不相同。就某-?種分子來說在某吋間間隔內(nèi)自由

3、程的平均值稱為平均自由程。1.2分子蒸纟留的基本原理分子蒸儲的分離是建立在不同物質(zhì)揮發(fā)度不同的基礎(chǔ)上，其操作是在低于物質(zhì)沸點下進行，當(dāng)冷凝表面的溫度與蒸發(fā)物質(zhì)的表面溫度有差別吋就能進行分子蒸憎。根據(jù)分子運動理論，液體混合物屮各個分子受熱后會從液面逸出，不同種類的分子，由于其有效直徑不同，逸岀液面后直線飛行距離是不相同的。輕分了的平均門由程大，重分了的平均門由程小，若在離液而小于輕分子平均自由程而大于重分子平均自由程處設(shè)置一冷凝而，使得輕分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子則因達不到冷凝面，返冋原來液面這樣就將混合物分離

4、了，分子平均自由程是分子蒸憎基木理論的核心。1?3分了蒸懈的基木過程根據(jù)分了蒸鐳的基木理論，可將蒸館過程分解為以下5個步驟：①物料在加熱而上形成液膜；②分子在液膜表而上自由蒸發(fā)；③分子從加熱面向冷凝面的運動；④輕分子在冷凝面上被捕獲，重分子返冋物料液膜；⑤憎出物和殘留物的收集。二、分子蒸憾的特點2.1設(shè)備組成一套完整的分子蒸憾設(shè)備主要由脫氣系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、分子蒸憎器、憎分收集系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成，其工藝流程。脫氣的目的是排除物料中所溶解的揮發(fā)性組分，以免蒸憾過程中發(fā)生爆沸。真空系統(tǒng)

5、是保證分了蒸鎘過程進行的前提，合適的真空設(shè)備和嚴(yán)格的密封性是分子蒸傭裝置的一個技術(shù)關(guān)鍵，為保證所需要的真空度一般采用二級或二級以上的泵聯(lián)用，并設(shè)液氮冷阱以保護真空泵。根據(jù)形成蒸發(fā)液膜的不同，分子蒸憎器可分為：降膜式分子蒸憎器、刮膜式分子蒸綢器和離心式分子蒸綢器，由于降膜式的傳熱、傳質(zhì)效率差，已逐漸被淘汰，代之以刮膜式或離心式。出于離心力能強化成膜，物料停留時間短，且液膜薄而均勻，降低了傳質(zhì)阻力，且加熱和冷卻大多為內(nèi)置式，因此，離心式分子蒸他器的分離效率及生產(chǎn)能力較高，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相對投資比較大，而轉(zhuǎn)子刮膜式結(jié)構(gòu)相

6、對較為簡單，操作參數(shù)容易控制，且價格相對低廉，因此，現(xiàn)在的試驗室及工業(yè)生產(chǎn)屮，大部分都采用該裝置。2.2蒸績器設(shè)計原則分了蒸鎘器是整套設(shè)備的核心，集中體現(xiàn)了分了蒸懈技術(shù)的關(guān)鍵。其設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：①高真空度：殘余氣體的分壓須很低，以保證蒸發(fā)分子在蒸發(fā)空間盡可能不與其他分子碰撞；②冷凝面與蒸發(fā)面的間距小于蒸發(fā)分子的平均自由程；③為防止返蒸現(xiàn)象(已冷凝分子重新蒸發(fā))，蒸發(fā)面與冷凝面的溫度差至少在50?100°C之間；④被蒸飾物料在蒸發(fā)面應(yīng)能形成厚度均勻的薄膜，以提高蒸發(fā)效率。即盡可能均勻加熱，因為局部過分加熱導(dǎo)致的

7、物料分解將會使真空度明顯降低，致使蒸發(fā)暫停；⑤在分子蒸他屮，僅液體表而與蒸發(fā)相關(guān)，因此，在蒸發(fā)面要有不斷出現(xiàn)的新液面。2.3刮膜式分子蒸餛裝置圖是刮膜式分子蒸綢裝置，其優(yōu)點是：液膜厚度小，受熱時間短，熱分解的危險性較小，蒸懈過程可以連續(xù)進行，生產(chǎn)能力大。缺點是：很難保證所冇的蒸發(fā)表而都被液膜均勻覆蓋；液體流動時常發(fā)生翻滾現(xiàn)象，所產(chǎn)生的霧沫也常濺到冷凝面上。2.4分子蒸惚的特點與傳統(tǒng)的普通蒸飴相比，分子蒸憾具冇以下特點：(1)物料分離建立在物質(zhì)揮發(fā)度不同的基礎(chǔ)上，分離操作在低于物質(zhì)沸點下進行，對丁?采用溶劑萃取后液體

8、的脫溶非常有效；(2)普通蒸他是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程，液相和氣相間可以形成動態(tài)平衡，而分子蒸徭過程中，從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛射到冷凝面上，屮間不與其他分子發(fā)生碰撞，理論上沒有返回蒸發(fā)面的可能性，所以分子蒸惚是不可逆的；(3)普通蒸惚雖然也可以進行減壓蒸惚，但真空度不是很高，物料中溶解的氣體會導(dǎo)致物料有鼓泡、沸騰等現(xiàn)象，而分了蒸憎是在很低壓力下進行的液膜表