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【  分子蒸餾在香精香料中的應(yīng)用  】

部分天然香料的應(yīng)用

國外已經(jīng)利用分子蒸餾技術(shù)解決了許多分離領(lǐng)域中的難題 ,很多產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。 國內(nèi)對分子蒸餾技術(shù)研究始于 80 年代 ,目前也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益

藿香油的應(yīng)用

目前主要有兩種分子蒸餾裝置。 一種是短程降膜式蒸餾裝置 ,應(yīng)用較為普遍 ,另一種是離心式分子蒸餾裝置 ,主要用于醫(yī)藥工業(yè)。 利用短程降膜式分子蒸餾器對藿香油、茉莉凈油、大花茉莉凈油和香根油等進(jìn)行了脫色和提純研究。 其中 ,制成的特級藿香油 (分子蒸餾級) 已形成產(chǎn)品。

茉莉凈油的生產(chǎn)

通過分子蒸餾得到的茉莉精油 ,其主要香氣成分苯甲酸順式 - 3 - 己烯酯由原來的 13. 84 %

提高到 23. 64 %。通過分子蒸餾得到的大花茉莉精油 ,其主要香氣成分含量有較大提高。

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。

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分子蒸餾是在高真空條件下進(jìn)行的，因此設(shè)備內(nèi)要求具有較低的殘氣壓力，這就會帶來其他一系列的要求：

1、需要正確地選擇真空泵機(jī)組性能與管道尺寸，確保能夠快速地從容器內(nèi)抽出氣體。

2、正確選擇蒸發(fā)面與冷凝面的形狀、距離與相對位置，確保從設(shè)備的蒸餾內(nèi)無阻礙地引出殘余氣體。蒸發(fā)面與冷凝面之間的具體過小時，一方面不利于抽除氣體，另一方面蒸餾液的霧沫也易濺到冷凝面上，使分離效果變差。

3、分子蒸餾多用于分離熱不穩(wěn)定性物質(zhì)，因此要求被加工的物料在蒸餾溫度下停留較短的時間。

4、分子蒸餾過程中，液層內(nèi)部的擴(kuò)散是影響分子蒸餾過程的重要因素。因此分子蒸餾設(shè)備應(yīng)力求減少液層厚度及強(qiáng)化液層的位移，使之湍動。

其次就是分子蒸餾時，被蒸餾的液體必須預(yù)先除氣。因?yàn)樵诖髿鈮合?，無論何種液體都或多或少都會含有氣體。這些氣體的含量決定于液體本身的性質(zhì)和它進(jìn)入蒸餾裝置之前所處的狀態(tài)。如常規(guī)條件下每升魚肝油中含有0.6～0.8L的氣體，在1.31～10^2Pa的壓力下，這些氣體的體積為0.45～0.6×10^6L。因此未經(jīng)除氣的液體不能直接加入蒸餾釜，否則不能保證系統(tǒng)的真空度。

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分子蒸餾工作原理

分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點(diǎn)差分離原理，而是靠不同物質(zhì)分子運(yùn)動平均自由程的差別實(shí)現(xiàn)分離。

當(dāng)液體混合物沿加熱板流動并被加熱，輕、重分子會逸出液面而進(jìn)入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，因此，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同，若能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板，則輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出，而重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出。這樣，達(dá)到物質(zhì)分離的目的。

在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅(qū)動力，對于微小的壓力降就會引起蒸汽的流動。在1mbar下運(yùn)行要求在沸騰面和冷凝面之間非常短的距離，基于這個原理制作的蒸餾器稱為短程蒸餾器。短程蒸餾器（分子蒸餾）有一個內(nèi)置冷凝器在加熱面的對面，并使操作壓力降到0.001mbar。

由分子蒸餾的基本原理可以看出，分子蒸餾是一種區(qū)別于常規(guī)蒸餾的非平衡狀態(tài)下的特殊蒸餾。與常規(guī)蒸餾相比，分子蒸餾有如下無法比擬的特點(diǎn):

（1）操作溫度低，節(jié)省能耗

常規(guī)蒸餾是依靠物料混合物中不同物質(zhì)的沸點(diǎn)差進(jìn)行分離的，而分子蒸餾是靠不同物質(zhì)的分子運(yùn)動平均自由程的差別來進(jìn)行分離的，并不要求物料一定要達(dá)到沸騰狀態(tài)，只要分子從液相中揮發(fā)逸出，就可以實(shí)現(xiàn)分離。正因?yàn)榉肿诱麴s是在遠(yuǎn)離沸點(diǎn)下進(jìn)行操作，因此產(chǎn)品的能耗小。

（2）蒸餾壓強(qiáng)低，要求在高真空度下操作。

分子運(yùn)動平均自由程與系統(tǒng)壓力成反比，只有加大真空度，才能獲得足夠大的平均自由程。研究指出，分子蒸餾的真空度高達(dá)0.1-100Pa。

（3）受熱時間短，降低熱敏性物質(zhì)的熱損傷。

由于分子蒸餾是利用不同物質(zhì)分子運(yùn)動平均自由程的差別而實(shí)現(xiàn)分離的，其基本要求是加熱面與冷凝面的距離必須小于輕分子的運(yùn)動平均自由程，這個距離通常很小，因此輕分子由液面逸出后幾乎未發(fā)生碰撞即射向冷凝面，所以受熱時間極短。研究測定指出，分子蒸餾受熱時間為幾秒或幾十秒，從而在很大程度上避免了物質(zhì)的分解或聚合。

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分子蒸餾的一些問題（3）

那么，WFMS相對于基本沸騰型分子短路徑的優(yōu)勢仍然是什么？

有幾個，包括：

答：WFMS是連續(xù)模式，而不是批處理模式。這意味著，對于較大或特殊的燒瓶，或使用液體泵，它們可以使用任何數(shù)量的進(jìn)料材料長時間運(yùn)行，并且隨著時間的推移具有相同的一致產(chǎn)品組成。 WFMS也是可擴(kuò)展的，因此當(dāng)需要處理更大量的材料時，可以使用更大版本的相同類型的設(shè)備來適應(yīng)所需的更大吞吐量。諸如BFMS的批處理模式靜止圖像在可伸縮性方面非常有限。

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分子蒸餾條件

1、 殘余氣體的分壓必須很低，使殘余氣體的平均自由程長度是蒸餾器和冷凝器表面之間距離的倍數(shù)。

2、 在飽和壓力下，蒸汽分子的平均自由程長度必須與蒸發(fā)器和冷凝器表面之間距離具有相同的數(shù)量級。

在這此理想的條件下，蒸發(fā)在沒有任何障礙的情況下從殘余氣體分子中發(fā)生。所有蒸汽分子在沒有遇到其它分子和返回到液體過程中到達(dá)冷凝器表面。蒸發(fā)速度在所處的溫度下達(dá)到可能的比較大值。蒸發(fā)速度與壓力成正比，因而，分子蒸餾的餾出液量相對比較小。

在大中型短程蒸餾中，冷凝器和加熱表面之間的距離約為20~50mm，殘余氣體的壓力為10-3mbar時，殘余氣體分子的平均自由程長度約為2倍長。短程蒸餾器完全能滿足分子蒸餾的所有必要條件。

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