分子蒸馏技术在维生素提取中的应用

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1、分子蒸馏技术在维生素提取中的应用杨村北京化工大学北京新特科技发展公司摘要：介绍了分子蒸馏技术的原理、特点及其在维生素工业中的应用实例。关键词：分子蒸馏维生素维生素E维生素A维生素D3维生素K1维生素是与人们生活息息相关的产品，现已成为国际医药与保健品市场的主要大宗产品之一。维生素E用量最大，其次是维生素A、维生素C、维生素D等。随着经济的增长和人们生活水平的提高，维生素类产品的需求也会进一步增长，人们对其质量和档次的要求也会进一步提高，因此，作为许多种维生素生产中的重要分离技术——分子蒸馏技术也会在维生素工业中发挥越来越重要的作用。1、分子蒸馏技术的基本原理分子蒸馏

2、不同于一般的蒸馏技术。它是运用不同物质分子运动平均自由程的差别而实现物质的分离,因而能够实现在远离沸点下操作。根据分子运动理论,液体混合物的分子受热后运动会加剧,当接受到足够能量时,就会从液面逸出而成为气相分子,随着液面上方气相分子的增加,有一部分气体就会返回液体,在外界条件保持恒定情况下,就会达到分子运动的动态平衡。从宏观上看达到了平衡。液体混合物为达到分离的目的,首先进行加热,能量足够的分子逸出液面,轻分子的平均自由程大,重分子平均自由程小,若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面,使得轻分子不断被冷凝,从而破坏了轻分子的动平衡而使混

3、合液中的轻分子不断逸出,而重分子因达不到冷凝面很快趋于动态平衡,不再从混合液中逸出,这样,液体混合物便达到了分离的目的。轻组份混合液o加热oo重组份加热板冷凝板分子蒸馏原理图λ轻λ重轻分子重分子冷凝其分离过程由下图所示：1、分子蒸馏技术的特点：由分子蒸馏的原理可以看出，分子蒸馏有许多常规蒸馏所不具备的特点。2.1分子蒸馏的操作真空度高。由于分子蒸馏的冷热面间的间距小于轻分子的平均自由程，轻分子几乎没有压力降就达到冷凝面，使蒸发面的实际操作真空度比传统真空蒸馏的操作真空度高出几个数量级。分子蒸馏的操作残压一般约为0.1～1Pa数量级。2.2分子蒸馏的操作温度低。分子蒸

4、馏依靠分子运动平均自由程的差别实现分离，并不需要到达物料的沸点，加之分子蒸馏的操作真空度更高，这又进一步降低了操作温度。2.3分子蒸馏分离过程中物料受热时间短。分子蒸馏在蒸发过程中，物料被强制形成很薄的液膜，并被定向推动，使得液体在分离器中停留时间很短。特别是轻分子，一经逸出就马上冷凝，受热时间更短，一般为几秒或十几秒。这样，使物料的热损伤很小，特别对热敏性物质的分离过程提供了传统蒸馏无法比拟的操作条件。3.4分子蒸馏的分离程度更高。由分子蒸馏的相对挥发度可以看出：式中：M1————轻分子分子量；M2————重分子分子量；而常规蒸馏相对挥发度α=P1/P2，由于M2

5、＞M1，所以ατ＞α。由以上特点可以看出，分子蒸馏技术，能分离常规蒸馏不易分离的物质，特别适宜于高沸点、热敏性物质的分离。因此，它作为一项有效提纯分离手段在维生素工业中具有广阔的应用前景。3、分子蒸馏技术在维生素工业中的应用目前，在维生素工业中，有许多品种，不论是合成品还是天然品其生产过程都需要采用分子蒸馏技术。例1、分子蒸馏技术在天然维生素E生产中的应用。天然维生素E广泛存在于植物的绿色部分及禾本科种子胚芽里，尤其是在植物油中的含量丰富，一般在0.05—0.5%。由于这样的含量不具备用来提取天然维生素E产品的经济价值，故天然维生素Ｅ产品不能用植物油作原料来直接提取

6、。但在植物油脂脱胶、脱酸、脱色、脱臭等精炼过程中，天然维生素Ｅ在脱臭馏出物中得到浓缩，一般含有质量分数的1%--15%，因此，油脂脱臭馏分是提取天然维生素Ｅ的理想资源。我国植物油资源丰富，从精炼副产品中提取天然维生素Ｅ，既是天然资源的综合利用，又是获取天然维生素Ｅ的最佳方法，为我国天然维生素Ｅ的提取、维生素Ｅ制品及下游产品的研制及应用提供了良好条件。文献报导的天然维生素E的提取技术很多，如：化学溶剂萃取法、尿素沉淀法、减压蒸馏法、多级精馏法、分子蒸馏法、超临界CO2萃取法等。但无论何种方法，要生产出品质优良的天然维生素E产品，最关键的问题就是提取与分离工艺是否先进，

7、是否能够满足以下几个条件：1、最大程度地保护好产品的天然品质。2、产品必须保证没有化学污染。3、生产工艺必须具备工业经济价值。要满足上述要求，单纯的溶剂萃取法不行，因为溶剂会残留在产品中，传统的减压与精馏法也不行，因为极高的操作温度会使VE产品受损及产生新的杂质。直接用超临界萃取法从工业角度看也不经济。因此，既能符合产品的安全要求，又具备工业价值，优选的方法就是分子蒸馏法。下面就以北京化工大学新特公司所开发的“酯化法与分子蒸馏相结合”的VE生产方法为例，介绍天然维生素E的提取技术。脱臭馏出物中一般含有3—10%的VE、6—10%的植物甾醇、40%左右的游离脂肪酸