分子蒸馏技术

特点
1.蒸馏温度低。
分子蒸馏依靠分子运动平均自由程的差别 实现分离,并不需要达到物料的沸点，只要存在 温度差就可以达到分离目的。
2.蒸馏压强低。
分子蒸馏装置内部结构比较简单,整个体系可以 获得很高的真空度(一般只有0.133~1 Pa),物料不易 氧化受损且有利于沸点温度降低。
3.受热时间短。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
利用分子蒸馏可以制取高纯烷基多苷。经三级分 子蒸馏可达到残留脂肪≤5%的高纯产品。
应用实例
辣椒红色素脱溶剂
传统的辣椒红色素提取法一般为溶剂萃取法，其最 终产品中往往存在l％~2％的溶剂。经分子蒸馏脱溶剂后， 产品中溶剂残留量可低于0.002％，大大提高产品质量。
辣椒红色 素原油
薄膜蒸 脱溶剂 发器
没有沸腾鼓泡现象。
分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发，在低压力下进行， 液体中无溶解的空气，因此不能使整个液体沸腾，没有 鼓泡现象。
清洁环保，无毒无害。
分子蒸馏技术是一种温和的绿色技术,无毒、无害、 无污染、无残留,能极好地保证物料的天然品质,收率高且 操作工艺简单、设备少。
局限
分子蒸馏设备价格昂贵。
分子蒸馏的基本原理
分子运动自由程
分子碰撞
分子与分子之间存在着相互作用力， 当两分子离得较远时，分子之间的作用力 表现为吸引力，但当两分子接近到一定程 度后，分子之间的作用力会改变为排斥力， 并随其接近距离的减小，排斥力迅速增加。 当两分子接近到一定程度时，排斥力的作 用使两分子分开。这种由接近而至排斥分 离的过程，就是分子的碰撞过程。
分子蒸馏的分离作用就是依据液体 分子受热会从液面逸出，而不同种类分 子逸出后，在气相中其运动平均自由程 不同这一性质来实现的。
分子蒸馏基本原理
装置
一套完整的分子蒸馏设备主要包括：物料 输入系统、分子蒸发器、物料输出系统、加热 系统、冷凝系统、真空系统和控制系统等部分 组成。
分子蒸馏装置的核心部分是分子蒸发器。 其种类主要有四种：
分子有效直径
分子在碰撞过程中，两分子质心的最 短距离（即发生斥离的质心距离）称 为分子有效直径。
分子运动自由程
一个分子在相邻两次分子 碰撞之间所经过的路程称为分子 运动自由程。
分子运动平均自由程
任一分子在运动过程中都在不断变化自由 程，而在一定的外界条件下，不同物质的 分子其自由程各不相同。在某时间间隔内 自由程的平均值称为平均自由程。
分子蒸馏基本原理
根据分子运动理论，液体混合物 受热后分子运动会加剧，当接受到足 够能量时，就会从液面逸出成为气相 分子。随着液面上方气相分子的增加， 有一部分气相分子就会返回液相。在 外界条件保持恒定的情况下，最终会 达到分子运动的动态平衡，从宏观上 看即达到了平衡。
根据分子运动平均自由程公式，不 同种类的分子，由于其分子有效直径不 同，故其平均自由程也不同。
溶剂 蒸余物
分子低温脱溶剂 蒸馏
溶剂（微量） 蒸余物（产品）
应用实例
鱼油甘三酯的精制
采用二级分子蒸馏可完成。
粗鱼油
分子蒸馏 脱臭 分子蒸馏
（一级）
（二级）
脂肪酸（副产品）
鱼油 甘三酯
脱色
精制鱼油 甘三酯
分子蒸馏装置必须保证体系压力达到的高真 空度，对材料密封要求较高，且蒸发面和冷凝面 之间的距离要适中，设备加工难度大，造价高。
应用范围有限。
分子蒸馏技术只适用于液体或适当加温即具 流动性的半固体物质的分离纯化，并且物料内各 组分的分子平均自由程相差应较大。
分子蒸馏应用
应用范围：
<1>食品产业 <2>医药产业 <3>化工产业
应用实例：
<1>辣椒红色素脱溶剂 <2>鱼油甘三酯的精制
应用范围
食品产业
分离和提纯混合油脂，可获纯度达90%以上的单 甘油脂，如硬脂酸单甘酯、月桂酸单甘酯、丙二醇脂。
提取脂肪酸及其衍生物、生产二聚脂肪酸等。 从动植物中提取自然产物如精制鱼油、米糠油、 小麦胚芽油。
应用范围
医药产业
分子蒸馏技术对天然活性物质所具有的高效分离和 纯化的特点，为一类新药创制过程中单体成分的分离纯 化提供了简捷的手段。
分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程 的差别而实行分离的，加热面与冷凝面的间距 要小于轻分子的运动自由程，这样由液面逸出 的轻分子几乎未碰撞就到达冷凝面,所以受热时 间很短。
优势
不可逆性。
分子蒸馏过程中,轻分子从蒸发表面逸出直接飞射到冷 凝面上,中间不与其它分子发生碰撞,理论上没有返回蒸发 面的可能性,为不可逆过程。
静止式 降膜式 刮膜式 离心式
静止式
釜式
静止式分子 蒸馏器出现最早, 结构最简单, 静 止式可分为釜式、 盘式等静止式分 子蒸馏设备一般 适用于实验室及 小量生产,在工业 上已不采用。
降膜式
降膜式装置为早期 形式，其优点：结构简 单，液膜厚度小,沿蒸 发表面流动;物料停留 时间短,热分解的可能 性较小,蒸馏过程可以 连续进行。缺点：其液 膜厚度不均,液体在下 降过程中易产生沟流, 容易形成热点使组分分 解，效率差，生产规模 有限。
例如，目前已经知道银杏叶中含有5种银杏内酯A、 B、C、J和M；其中银杏内酯B在银杏叶中的含量仅为 0.2%。5种内酯的结构极其相似， 若采用传统的分离方 法很难将其分离，而采用分子蒸馏技术后，分离难度就 大大降低。
应用范围
化工产业
碳氢化合物的分离、原油的渣油及其类似物质的 分离、表面活性剂的提纯及化工中间体的精制等，如 高碳醇及烷基多酣、乙烯基吡咯烷酮等的纯化、羊毛 酸酯、羊毛醇酯等的制取等。
刮膜式
优点: 同降膜式 分子蒸馏器相比，物 料停留时间更短,液 膜厚度更薄且均匀, 热分解可能性更小。 缺点: 难以保证所有 的蒸发表面都被液膜 均匀覆盖,产生的雾 沫也常溅到冷凝面上。
离心式
优点：得到极薄的 液膜且液膜分布更均匀, 蒸发速率和分离效率更 好;物料在蒸发面上的受 热时间更短,避免物料分 解与聚合;物料的处理量 更大,更适合工业上的连 续生产。缺点：结构复 杂，要求有高速旋转的 转盘,又需要较高的真空 密封技术，制造及操作 难度大。
分子运动平均自由程
由热力学原理可知：
影响分子运动平均自由程的因素
根据公式：温度、压力及分子有效直径是影响分子运 动平均自由程的主要因素。
当压力一定时，一定物质的分子运动平均自由程随温 度增加而增加。
当温度一定时，压力越小（真空度越高），分子间碰 撞机会越少。
不同物质因其有效直径不同，因而分子平均自由程不 同。
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术概述
分子蒸馏技术不同于常规蒸馏依靠沸点 差分离物质的原理，依靠不同物质分子运动 平均自由程的差别实现物质的分离。因此， 它具有蒸馏压力低、受热时间短、操作温度 低和分离程度高等优点。由于相关技术发展 程度不够，且影响分子蒸馏过程的因素很多， 尚缺乏可用于分子蒸馏技术计算的完善的参 数模型，实际的工业应用多依赖于放大实验 及工业实践经验。