分子蒸餾作為一種新型的分離技術(shù)，應(yīng)用于醫(yī)藥、石油化工等行業(yè)。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(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及進(jìn)出料系統(tǒng)與控制系統(tǒng)等。而分子蒸餾器根據(jù)形成蒸發(fā)液膜的不同設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)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(jīng)是被淘汰的分子蒸餾設(shè)備，這種分子蒸餾設(shè)備出現(xiàn)最早，它的特點(diǎn)是有一個(gè)靜止不動(dòng)的水平蒸發(fā)面，根據(jù)形狀的不同還有釜式、盤式等之分，結(jié)構(gòu)簡單。但它的液膜很厚，物料持續(xù)加熱時(shí)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(jié)構(gòu)
降膜式也是較早出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式。如上圖，料液經(jīng)分布器在重力作用下沿蒸發(fā)表面形成連續(xù)液膜，輕組分蒸發(fā)后飛向冷凝面，在冷凝面被凝結(jié)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(fā)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(dòng)能力差，傳質(zhì)傳熱效率不高，影響蒸發(fā)面積與蒸餾效率，因此應(yīng)用的也不多。
刮膜式分子蒸餾器是在降膜式的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)而來，也是目前應(yīng)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(fā)面上刮成厚度均勻、連續(xù)更新的渦流液膜，增強(qiáng)了傳質(zhì)傳熱效率，并有效控制了液膜厚度以及料液停留時(shí)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(jié)構(gòu) 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(huì)被送到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，在離心力作用下擴(kuò)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(shí)間短，蒸發(fā)效率高，分離效果好。但離心式轉(zhuǎn)盤裝置特殊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對真空密封技術(shù)要求很高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)和高經(jīng)濟(jì)效益物質(zhì)的分離。
分子蒸餾的應(yīng)用
（一）石油化工中的應(yīng)用
1.工業(yè)中渣油的處理 原油真空精餾后的殘余物占進(jìn)料總量的25%左右, 實(shí)踐中常采用溶劑萃取的方法對殘余物進(jìn)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(huì)萃取出高分子物質(zhì), 從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。利用分子蒸餾技術(shù)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(chǎn)能力增加, 分離出的潤滑油不含金屬元素, 產(chǎn)品品質(zhì)好, 無需加入添加劑即可直接應(yīng)用。國內(nèi)運(yùn)用分子蒸餾技術(shù)對沙輕減壓渣油深拔分離, 切割出多個(gè)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(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于減壓渣油, 可直接進(jìn)行催化裂化。
2.潤滑油的回收 傳統(tǒng)廢潤滑油的回收方法是在廢油中加入極性物質(zhì), 如表面活性劑、無機(jī)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(xué)法回收再生物達(dá)標(biāo)。這幾種方法不但收率低、費(fèi)用較高, 而且還會(huì)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(wěn)定性。由于硅氧烷類化合物屬熱敏性物質(zhì)且沸點(diǎn)均在200e 以上, 常規(guī)蒸餾的分離方法容易使其變性, 而通過分子蒸餾不但可使?jié)櫥椭谐缮镔|(zhì)的含量大大減少, 而且使蒸餾相同量的硅氧烷的時(shí)間減少了40%。
4.產(chǎn)品中間體的純化 許多石油化工產(chǎn)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(zhì)"嚴(yán)重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量, 傳統(tǒng)清除這些雜質(zhì)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(shù)則可解決其他方法中因操作溫度較高引起的產(chǎn)品歧化、縮合或分解的問題, 從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
（二）食品加工中的應(yīng)用
1.芳香油的精制 隨著日用化工、輕工、制藥工業(yè)等行業(yè)及對外貿(mào)易的飛速發(fā)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(diǎn)高, 屬熱敏性物質(zhì)。在傳統(tǒng)的蒸餾加工過程中, 因受熱時(shí)間長、溫度高, 易引起分子重排、氧化、水解甚至聚合反應(yīng), 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(zhì)和異臭, 保證了芳香油的質(zhì)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(fù)雜, 難以提純, 技術(shù)難度較大。由于維生素E 的分子量較大, 沸點(diǎn)較高、熱敏性差, 易氧化, 若采用普通蒸餾, 產(chǎn)品質(zhì)量難以進(jìn)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(yǎng)的特點(diǎn), 越來越受到人們的青睞。現(xiàn)代科學(xué)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(tǒng)提取類胡蘿卜素的方法有皂化萃取、吸附和酯基轉(zhuǎn)移法, 但由于有剩余溶劑的存在等問題影響了產(chǎn)品質(zhì)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(jī)溶劑, 而且產(chǎn)品的色價(jià)很高。
4.膽固醇的脫除 膽固醇的含量是一個(gè)人是否患心血管疾病的標(biāo)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(xì)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(dòng)物脂肪當(dāng)中, 而豬油等動(dòng)物脂肪是人們的日常食物,如果攝入過多, 易導(dǎo)致人們患上疾病病。Lanzani等應(yīng)用分子蒸餾技術(shù), 不但成功地脫除了動(dòng)物脂肪中的膽固醇, 使其達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn), 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(zhì)。
（三）藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)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(yǎng)、健康所需要。如脂肪酸包括A- 亞麻酸、亞油酸、EPA、DHA 等。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的人體一些相應(yīng)缺乏癥和內(nèi)源性疾病, 特別是先進(jìn)社會(huì)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(chǎn)物中極富生物功效或藥用價(jià)值的維生素、蛋白質(zhì)等, 這些物質(zhì)往往含量微小, 一般隨著油脂被提出。這類物質(zhì)具有較高價(jià)值, 但是因?yàn)槠浜课⑿?、耐熱性差的特點(diǎn), 常規(guī)方法往往無法有效提取。近年來采用分子蒸餾技術(shù)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(jìn)行富集甚至工業(yè)化嘗試, 已獲得較好效果。
3.對揮發(fā)油成分的分離提純 揮發(fā)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(fā)油多具有祛痰、止咳、平喘、祛風(fēng)、健胃、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎作用, 因此被廣闊應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。揮發(fā)油的常規(guī)提取分離方法往往具有產(chǎn)物純度低、易氧化、易熱解, 且?guī)胗袡C(jī)溶劑, 整體提取分離效率低下等缺點(diǎn)。分子蒸餾技術(shù)具有受熱時(shí)間短、分離程度高、無需添加溶劑、不可逆等優(yōu)點(diǎn), 故采用該技術(shù)提取揮發(fā)油成分, 將較好的解決常規(guī)方法的不足。
