前言
分子蒸馏是一种特殊的液-液分离技术，在极高真空下操作。他是根据不同物质其分子运动有不同的平均自由程这一物理特性而达到分离的目的，因而能使液体在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、蒸馏压降低、受热时间短、分离程度高的高特点，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料的品质。分子蒸馏技术用于天然保健品和功能性油脂等的精制，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯天然的特性。
分子蒸馏技术，作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效的分离手段，自本世纪30年代出现以来，得到了世界各国的重视。日、英、美、德、苏相继设计制造了多套分子蒸馏装置，用于浓缩维生素A，但当时应用面还很窄，发展速度很慢。尽管如此，人们一直在不断地重视着这项新的液-液分离技术的发展，对分离装置不断改进、完善，对应用领域不断探索、扩展，因而一直有新的专利和新的应用出现。特别是从80年代末以来，随着人们对天然物质的青睐，回归自然的潮流兴起，分子蒸馏技术得到了迅速发展。
80年代初，广州轻工研究率先在国内进行分子蒸馏技术开发，经不断努力，成功研制出从小试至中试至工业化生产的一系列装置，用于鱼油中DHA和EPA的提取、维生素E的生产、甲酸酰胺、烷基多苷等精细化工产品的生产，并在几十家工厂生产，产品质量与国外同类产品品质相比均处先进水平。本文旨在本所应用研究和文献报道的基础上，对分子蒸馏技术作一综述。
分子蒸馏的基本原理
根据热力学原理可知，一定温度和压力下的分子运动平均自由程L=0.707K*T/(πd2P)式中d为分子有效直径；P为分子所处空间的压强；T为分子所处环境的温度；K为玻尔兹曼常数（傅和陈，1979）。
由分子运动平均自由程的公式可以看出，不同种类的分子，由于其分子的有效直径不同，其平均自由程也不同，也就是说，不同种类的分子逸出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离是不相同的。轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，如果在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上呗冷凝，而重分子因达不到冷凝面而返回原来的液面，进而实现混合物的分离。
分子蒸馏的特点
典型的分子蒸馏装置有离心式和旋转刮膜式两种，旋转刮膜式分子蒸馏装置包括一个变层夹套、内置冷凝器和旋转刮膜系统。蒸馏时，原料连续进入旋转分配器，依靠离心力甩到加热壁上，经刮膜后均匀分布在内壁并向下流动。这种独特的结构形式具有显著的优点：
1.分离程度比常规蒸馏的高，这可从他们各自条件下混合物的相对挥发度得到解释：分子蒸馏的相对挥发度αm=p1/p2(M1/M2)0.5,而常规蒸馏的挥发度α=p1/p2，其中p1/p2是在一定情况下轻重组分的蒸汽压之比，M1为轻组分的分子量，M2为重组分的分子量.
2.蒸馏压强极低，冷凝面与蒸发面非常接近且物料蒸汽不须节流就到冷凝面，操作压力可达到0.01毫巴以下。
3.蒸发温度低，在分子蒸馏器中，混合物的分离是由于不同种类的分子逸出液面后的平均自由程不同的性质来实现的，并不需要沸腾，所以分子蒸馏是在极低沸点的温度下进行操作的。
4.受热时间短，混合液体呈薄膜状（厚度远小于1毫米），蒸发面和加热面的面积几乎相等，使得物料沿加热面留下并迅速蒸发，停留时间很短，约几十秒钟。
5.能耗低，使用刮膜设计几乎没有产品停留在加热内壁上，可避免堵塞现象；蒸汽快速得到冷凝，结构紧凑，使用小真空泵即可达到真空要求，能耗降低；物料更替快速，不产生混料；所以，分子蒸馏特别适用于那些用普通蒸馏时产品损失大、质量差的物料。
分子蒸馏的作用
分子蒸馏可广泛应用于国民经济的各个方面，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离，如脂肪酸的分离提纯；天然和合成石蜡产品的蒸馏分离；鱼肝油中分离提纯角鲨烷（烯）；高浓度单甘脂的生产；聚氨酯类物料 中单体MDI、TDI及二元脂肪酸的分离；天然产物中VE的提取；油脂产品中游离脂肪酸的分离；特种矽油的提纯；天然产物提取物中少量溶剂的分离；高分子聚合物生产中的应用；烷基多苷的提纯；胡萝卜素的分离和提纯；石油化工中碳氢化合物的分离，有机中间体、抗氧剂、卵磷脂的提纯；塑料工业中增塑剂的提纯；食品工业中乳化剂的提纯和人功能性油脂的精制；医药工业中医药中间体的精制；香料工业中天然精油的脱臭、脱色、提高纯度等。夏目年举一些实际例子加以说明。
1.单甘脂
单甘脂是食品工业上广泛应用的乳化剂，也是应有分子蒸馏技术的典型例子，制程研究报道很多，有整个制程研究，也有单纯的分子蒸馏制程研究（Azelag and Zwierzykowski,1983）。最普通制造方法是硬化�****徒猓傻乃降秃坎泛�40~50%单甘脂、7%甘油和35%二甘酯，其余是未反应的三甘酯，经过分子蒸馏精制之后，单甘脂含量在90%以上，且副产品甘油和三甘酯可重复利用，结果是几乎所有的三甘酯转变为单甘脂。
2.维生素E
分子蒸馏可用于合成维生素E和天然维生素E的生产，合成维生素E的最后一步是以醋酸酯形式存在，含有10%低沸点副产品和约2%树脂型残渣，经两级分子蒸馏之后，可得到淡黄色油状的维生素E产品。天然维生素E存在于植物油中，在脱臭制程中随部分脂肪酸一起被提出，富集在脱臭馏出物中，浓度可达1&以上，用分子蒸馏可浓缩至50%，甚至70%以上。
3.胡萝卜素
胡萝卜素是一种维生素原，作为一种添加剂广泛用于食品中，目前越来越向于用天然胡萝卜素代替合成胡萝卜素，常用浓度要求大于25%。如要从红棕榈油（胡萝卜素含量为0.07%）中提取胡萝卜素，一般加工制程是棕榈油经甲酯化后用分子蒸馏蒸去甲酯，整个制程需要三级分子蒸馏，产品含胡萝卜素可达40%。
4.鱼油中ω-3脂肪酸酯
由于鱼油含中ω-3脂肪酸甘油酯，所以多吃鱼对心脏有好处，但由于条件的限制，受心脏病威胁的人却较难直接获得鱼的营养，食用含高浓度这种脂肪酸酯的胶囊是有效的方法。由于其中具有良好效果的EPA和DHA含有5-6个双键，高温下易聚合而失效。
5.酰胺
含有16~20个碳原子的脂肪酸酰胺常用作诸如织坊工业的乳化剂和分散剂，由相应的酸和胺反应而得，过去的精制方法是薄膜蒸馏。虽能达高质量产品指标（特别是色度）要求，但得率低，如质量达到98.5%时，得率不超过88%，而使用分子蒸馏的率可达94%，还能减少50%的废料。
6.二聚酸
二聚酸是聚酯的基本原料，反应混合物中含有单酸、二聚酸和低聚物等，需要进一步精制获得符合一定要求的产品。据报道，目前国内外生产均采用分子蒸馏的方法，国内杨兴明等（杨、郭和陆，1993）对二聚酸的分子蒸馏制程进行系统的研究，广州轻工研究所也对二聚酸的分子蒸馏制程进行了大量研究，规模从小试、中试到1000吨/年工业试生产运行，获得满意结果，可得到95%以上、色泽淡黄、符合理论值的精二聚酸，达到国外同类产品的质量标准。
7.烷基多苷
烷基多苷是有葡萄糖和C8~12脂肪醇在催化条件下反应得到的，反应后得到的是混合物，主要有未反应的糖、醇、单醇苷、二醇苷、多醇苷等，产品要求单苷、二苷、多苷保持一定比例，不含糖和醇，因此需要对之进行精制，使用常规蒸馏易使产品变质。蒸馏釜底结焦，而用四级分子蒸馏则可以得到合格的产品，达到国外同种产品的质量水平。
8.辣椒红色素的精制
辣椒红色素中含有1%~2%的溶剂，经二级分子蒸馏处理后，产品中溶解残留量〈2.0*10-6，达到质量要求（Erdweg,1983）;此外，还可实现辣椒辣素和色素的有效分离，一般辣椒超临界萃取物中含辣素10%左右，经分子蒸馏处理后，辣素含量可升到25%以上。
9.天然精油的提纯
香料类的物质挥发性强，热敏性高，其共同的制程是脱臭、脱色及纯化，一般可采用三级分子蒸馏，****级脱氧处理，第二级脱臭或纯化，第三级脱色或纯化。如玫瑰油经过分子蒸馏处理，可解决香味不好，颜色深及蜡含量高等问题，使附加价值大大提高。
以上是分子蒸馏应用的典型例子，除此之外，还可用于很多领域，如****沥青制造、矽油回用、高碳醇的精制、蔗糖酯制备、合成香料的精制等。本所分子蒸馏应用研究实验室进行了大量的实验，取得丰富的经验和丰硕的成果，目前在中国大陆有1000吨/年芥酸酰胺、1500吨/年二聚酸、3000吨/年单苷酯、500吨/年烷基多苷等几十套装置在运行。具有很大的经济效益。
结论
大量的应用例子说明，分子蒸馏的应用可使产品品质高，系统稳定，检修时间短，能耗低，可用于传统制程的技术改进和新制程的开发。虽然分子蒸馏设备比普通蒸馏设备在价格上要高，但如今的真空技术使系统稳定，高产量。高效率和减少操作工人能从根本上减低蒸馏成本，其降低的程度远远超过设备引起的成本提高。随着工程技术研究和应用开发研究的不断深入，分子蒸馏的应用将越来越普遍。
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