分子蒸馏技术及其应用

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1、分子蒸馅技术及其应用摘要分子蒸憾乂称短程蒸憾，是一种新型的液一液分离技术，与常规蒸憾相比具有许多优点，木文对分子蒸憎的基木原理、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：分了蒸憎、食品工业。分子蒸憾是在高真空度下进行的非平衡蒸饴技术（真空度可达0.OlPa）,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。曲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曲程，所以也称短程蒸憾。由于分子蒸镭过程中。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

2、分的受热过程很短，因此分子蒸憾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、具冇生物活性的物料。一、分子蒸馅的概念原理和过程1.1分了蒸憎的基木概念分了有效直径：分了在碰撞过程中，两分了质心的最短距离，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，不同物质屮各个分子的自由程各不相同。就某-•种分子来说在某吋间间隔内自由

3、程的平均值称为平均自由程。1.2分子蒸纟留的基本原理分子蒸储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吋就能进行分子蒸憎。根据分子运动理论，液体混合物屮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，逸岀液面后直线飞行距离是不相同的。轻分了的平均门由程大，重分了的平均门由程小，若在离液而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而，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，返冋原来液面这样就将混合物分离

4、了，分子平均自由程是分子蒸憎基木理论的核心。1・3分了蒸懈的基木过程根据分了蒸镭的基木理论，可将蒸馆过程分解为以下5个步骤：①物料在加热而上形成液膜；②分子在液膜表而上自由蒸发；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，重分子返冋物料液膜；⑤憎出物和残留物的收集。二、分子蒸憾的特点2.1设备组成一套完整的分子蒸憾设备主要由脱气系统、进料系统、分子蒸憎器、憎分收集系统、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，以免蒸憾过程中发生爆沸。真空系统

5、是保证分了蒸镉过程进行的前提，合适的真空设备和严格的密封性是分子蒸傭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，分子蒸憎器可分为：降膜式分子蒸憎器、刮膜式分子蒸绸器和离心式分子蒸绸器，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。出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，离心式分子蒸他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

6、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屮，大部分都采用该装置。2.2蒸績器设计原则分了蒸镉器是整套设备的核心，集中体现了分了蒸懈技术的关键。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°C之间；④被蒸饰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

7、物料分解将会使真空度明显降低，致使蒸发暂停；⑤在分子蒸他屮，仅液体表而与蒸发相关，因此，在蒸发面要有不断出现的新液面。2.3刮膜式分子蒸馄装置图是刮膜式分子蒸绸装置，其优点是：液膜厚度小，受热时间短，热分解的危险性较小，蒸懈过程可以连续进行，生产能力大。缺点是：很难保证所冇的蒸发表而都被液膜均匀覆盖；液体流动时常发生翻滚现象，所产生的雾沫也常溅到冷凝面上。2.4分子蒸惚的特点与传统的普通蒸饴相比，分子蒸憾具冇以下特点：(1)物料分离建立在物质挥发度不同的基础上，分离操作在低于物质沸点下进行，对丁•采用溶剂萃取后液体

8、的脱溶非常有效；(2)普通蒸他是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成动态平衡，而分子蒸徭过程中，从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，屮间不与其他分子发生碰撞，理论上没有返回蒸发面的可能性，所以分子蒸惚是不可逆的；(3)普通蒸惚虽然也可以进行减压蒸惚，但真空度不是很高，物料中溶解的气体会导致物料有鼓泡、沸腾等现象，而分了蒸憎是在很低压力下进行的液膜表