分子蒸馏技术

分子蒸馏技术一、分子蒸馏技术简介分子蒸馏是一项较新的尚未广泛应用于工业化生产的分离技术，能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的问题。

分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操作，它依据分子运动平均自由程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。

由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护了热敏性物质的特点品质，该项技术用于纯天然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯天然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。

二、分子蒸馏技术的基本原理（一）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。

在某时间间隔内自由程的平均值为平均自由程。

设Vm ＝某一分子的平均速度f ＝碰撞频率λm ＝平均自由程则λm ＝Vm／f ∴ f ＝Vm／λmπd²P由热力学原理可知，f ＝(2)½Vm·────KT其中： d －分子有效直径P －分子所处空间的压强T －分子所处环境的温度K －波尔兹曼常数K T则：λm ＝────·────(2)½πd²P（二）分子运动平均自由程的分布规律：分子运动自由程的分布规律为正态分布，其概率公式为：F = 1 - e-λ／λm其中： F －自由程度≤λm 的概率λm －分子运动的平均自由程λ－分子运动自由程由公式可以得出，对于一群相同状态下的运动分子，其自由程等于或大于平均自由程λm的概率为：1 - F = e-λ／λm = e-1 = 36.8%（三）分子蒸馏的基本原理：由分子平均自由程的公式可以看出，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，其平均自由程也不同，换句话说，不同种类的分子溢出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离是不同的。

分子蒸馏技术正是利用不同种类分子溢出液面后平均自由程不同的性质实现的。

1、分子蒸馏技术的基本原理分子蒸馏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。

2、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。

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：x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 ＞M1 ，所以ατ＞α。

【分子蒸馏技术及其在食品方面的应用】一、概述分子蒸馏技术是一种利用物质的沸点差异进行分离、提纯的方法，它在化工、医药等领域早已得到广泛应用。

然而，在食品领域，分子蒸馏技术也逐渐展现出其独特的优势和潜力。

本文将从分子蒸馏技术的原理、食品领域的具体应用以及对食品品质的提升等方面展开讨论，以期帮助读者更全面地了解这一技术及其在食品方面的应用。

二、分子蒸馏技术原理分子蒸馏技术是一种利用不同成分在相同温度下的沸点差异进行分离的技术。

在分子蒸馏过程中，液体混合物首先被加热至其沸点，然后将产生的蒸气冷凝回液体，从而实现对混合物中不同成分的分离。

这一过程主要依赖于不同成分之间的沸点差异，因此适用于需要对成分进行高效、精确分离的场合。

三、食品领域的应用1. 酒精提纯：在酿酒过程中，分子蒸馏技术可以用于提取纯净的酒精。

通过控制温度和流速，可以将水和酒精成功地分离，从而提高酒的纯度和口感。

2. 食用油脂提纯：在植物油中，可能会含有一些杂质和不良物质，而分子蒸馏技术可以有效地去除这些杂质，使食用油脂更加纯净、健康。

3. 食品香精提取：分子蒸馏技术可以帮助提取食品香精中的活性成分，从而保留食品的原味和营养成分，提高口感和风味。

四、食品品质的提升分子蒸馏技术在食品领域的应用，不仅可以帮助提高食品的纯度和香味，还能够提升食品的品质和保质期。

通过对原料的精确分离和提取，可以保留更多的营养成分和风味物质，从而使得食品更加美味和健康。

分子蒸馏技术还可以去除食品中的有害物质，提高食品的安全性和可持续性。

五、个人观点和理解分子蒸馏技术在食品领域的应用为食品加工提供了新的可能性和选择。

它不仅可以帮助提高食品的品质和口感，还能够满足人们对食品安全和健康的需求。

然而，需要注意的是，在应用分子蒸馏技术的过程中，合理控制温度和流速，严格遵守食品安全标准是至关重要的。

只有这样，才能确保食品的质量和安全，从而为用户提供更加放心的食品产品。

总结分子蒸馏技术作为一种高效、精确的分离技术，在食品领域展现出了其独特的优势和潜力。

分子蒸馏分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。

这里，分子运动自由程（用λ表示）是指一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。

当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。

这样，达到物质分离的目的。

>>> 分子蒸馏技术的特点分子蒸馏技术作为一种与国际同步的高新分离技术，具有其它分离技术无法比拟的优点：1、操作温度低（远低于沸点）、真空度高（空载≤1Pa）、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；2、可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；3、其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；4 、分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。

蒸馏是最重要的一种用加热对不同物质进行分离的方式之一。

常规的蒸馏方式：原料在蒸发器内被加热至蒸发温度, 低沸点组分蒸发后进入冷凝器冷却, 得到所需的产品。

但是，常规的蒸馏方式 - 需要较高的蒸馏温度 - 物料加热时间较长 局限性- 无法对热敏物质进行分离真空蒸馏通过将系统抽真空可降低蒸发温度压力与沸点的关系压力每降低一个数量级，沸点降低约20－30度但对于热敏物质来说, 在蒸馏釡内进行的真空蒸馏有很多缺陷- 很长的蒸馏时间- 由于压力降的缘故，以及真空泵很难克服蒸馏釜内液面的静压高度，所以在蒸发处的真空是非常有限的。

最终的真空度并不由真空泵的大小而决定, 而是受管路的传导性和蒸发器内静液面高度的限制.薄膜蒸发器中的真空蒸馏从一个薄膜上蒸发能消除静液面高的影响, 在刮膜蒸发器中,物料沿着加热的圆柱筒体表面向下流动, 形成薄膜, 在流动过程中成薄膜状的物料被蒸发.带外冷凝器的薄膜蒸发器液膜被一个刮膜系统不断地进行混合, 冷凝在一个外置的冷凝器中进行, 冷凝器连接有真空系统.刮环靠自身的离心力在蒸发器内壁上刮出约1mm厚薄膜- 传热效率高- 质量交换快- 物料受热时间短,只有15秒到30秒- 物料以膜的形式出现，几乎没有液面压差,减少了真空度的损失但是带外冷凝器的薄膜蒸发器也有局限性:由于蒸发器与冷凝器之间的管路连接导致的压力降, 蒸发器内获得的真空度仅局限于毫巴级,最低大约可降至1毫巴(100Pa)带有内置冷凝器的短程蒸发器使用短程/分子蒸馏能够消除真空度不足的不利因素. 冷凝器置于圆筒型蒸发器的内部, 蒸发器与冷凝器之间的距离非常地短. 事实上, 不存在压力降的问题.如果内置冷凝器与蒸发器表面之间的距离正好为轻分子自由程的平均距离, 则轻分子达到冷凝器被冷凝排出，这种工艺又称为”分子蒸馏”。

1.简介分子蒸馏技术是一种新型的特殊的液一液分离技术，由于分子蒸馏在低氧惰性条件下蒸馏。

其蒸馏温度低。

物料受热时间短，操作压力低(真空度高)，分离程度及产率高，产品质量高，其成分在蒸馏前后不会有太大变化．在分离后的产品可避免有机溶剂等优点EI-71。

特别适应于高沸点。

热敏性以及易氧化物料的分离纯化。

至目前为止，分子蒸馏技术已广泛应用于石油化工、精细化工、食品工业、医药保健等行业的物质分离和提纯，尤其是高分子量、高沸点、高粘度的物质及热稳定性的有机化合物的浓缩和纯化，由于世界各国的不断研究开发和应用，正在涉及国民经济的更多领域。

分子蒸馏技术在1920年开始于德国和英国，美国的K．C．C．Hick Mantm 和他的科研小组进行了进一步研究。

该技术与传统的蒸馏方法不同，是一种对高沸点，热敏性物料进行有效的分离纯化手段，1971年HoU6 J。

Kurucz E和Bor6di A⋯对分子蒸馏技术进行进一步研究。

提出只要蒸发面和冷凝面存在温差蒸发即可在任何温度下进行并将分子蒸馏技术成功的运用于浓缩鱼肝油中提炼维生素A的工业中。

1995年Juraj Lutisan和Jan Cvengros[12]运用理想气体动力学理论到处分子平均自由程提出分子蒸馏的分离作用是利用液体分子受热会从液面逸出．而且不同种类分子逸出后其平均自由程不同来实现的。

2 分子蒸馏技术的基本原理分子蒸馏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。

所谓分子运动平均自由程，是指在某一时间间隔内分子自由程的平均值；而分子运动自由程则是一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经过的路程根据热力学原理，分子运动平均自由程可用下式表示：式中 K—一波尔兹曼常数；P——分子运动所处的空间压力；T——分子运动所处的空间温度；d——分子有效直径。

由式(1)可以看出，压力、温度及分子有效直径是影响分子运动平均自由程的三个主要因素根据分子运动理论,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。

分子蒸馏分子蒸馏（molecular distillation ）也称短程蒸馏（short- path distillation ），是一种在高真空下（残气分子的压力<0.1Pa）进行的连续蒸馏过程，属于高真空蒸馏。

它的本质特征在于蒸发器与冷凝器之间的距离小于分子间的平均自由程，一般为10-2～0.2m。

液相表面压力为0.1333Pa，如果其设备设计的比较好，则此压力还可降到6.666×10-3Pa。

在分子蒸馏过程中，分子的运动是无障碍的，各组分之间的相对挥发度增加，操作温度及物料受热时间也大大降低，它既不同于简单蒸馏，也不同于一般的蒸发，它是一种完全非平衡蒸馏。

分子蒸馏过程与传统的蒸馏过程不同，传统蒸馏是在沸点温度下进行分离的，蒸发与冷凝过程是可逆的，液相与汽相间会形成平衡状态。

分子蒸馏过程是一个不可逆的，并且在远离物质常压沸点温度下进行的蒸馏过程，更确切地说，它是分子蒸发的过程。

由于其操作温度远低于物质常压下的沸点温度，同时物料被加热的时间非常短，不会对物质本身造成破坏，因此分子蒸馏广泛应用于化工、医药、轻工、石油、油脂、核化工等工业中，用于浓缩或纯化高分子量、高沸点、高粘度的物质及热稳定性较差的有机化合物。

分子蒸馏的基本原理1.1 分子碰撞分子之间存在着相互作用力，当两分子离得较远时，其作用力主要表现为吸引力，但当两分子接近到一定程度后，分子之间的排斥力迅速增加．当两分子接近到一定程度时，排斥力使两分子分开．这种由接近而至排斥分离的过程就叫分子的碰撞过程。

1.2 分子的平均自由程一个分子在相邻两次碰撞之间所经过的路程叫分子的自由程．任一分子在运动过程中，其自由程都在不断地变化，而在一定的外界条件下，不同物质分子的自由程各不相同．在某时间间隔内，自由程的平均值称为平均自由程。

设νm 为任一分子的平均速度；ƒ为碰撞频率；λm为平均自由程．则有λm =νm／ƒ（1）所以ƒ=νm ／λm（2）由热力学原理可知：（3）式中 d一分子有效直径；p一分子所处空间压力；T一分子所处环境温度；k一波尔兹曼常数．对比式(2)和式(3)可得（4）分子运动自由程的分布规律可用概率公式表示为：F = 1一e-λ/λm（5）F一自由程小于或等于平均自由程的概率；λ一分子运动自由程．由(4)式可看出，在一定条件下，某一分子的平均自由程与该分子所处体系的温度成正比，而与体系的压力和该分子的有效直径成反比．1.3 分子蒸馏基本原理依据分子运动理论，液体混合物受热后分子运动会加剧，当某些分子吸收到足够的能量时，就会从液面逸出成为气相分子．随着逸出分子的增多，有一部分气相分子又会返回液相，在外界条件保持恒定的情况下，最终达到分子运动的动态平衡．根据分子运动平均自由程公式(4)，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．从统计学的观点看，不同种类分子逸出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离是不同的，分子蒸馏的分离作用就是依据此原理实现的．如图1所示．图1 分子蒸馏原理示意图待分离混合液体在加热板上被加热，吸收到足够能量的分子逸出液面．轻分子的分子运动平均自由程大，重分子的分子运动平均自由程小．在离液面距离小于轻分子运动自由程而大于重分子运动自由程处，设置一冷凝板．气体中的轻分子能到达冷凝板上，且不断被冷凝，从而破坏了体系中轻分子的动态平衡，而使混合液中的轻分子不断逸出．相反，气体中重分子因不能到达冷凝板，很快与液相中重分子趋于动态平衡，表现上似乎重分子不再从液相逸出，从而达到液体混合物的分离。