實(shí)驗(yàn)室分子蒸餾儀的應(yīng)用
食品工業(yè)，1、單甘酯的生產(chǎn)，分子蒸餾技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè),主要用于混合油脂的分離?？傻玫絯(單脂肪酸甘油酯)>90%的高純度產(chǎn)品。從蒸餾液面上將單甘酯分子蒸發(fā)出來(lái)后立即進(jìn)行冷卻,實(shí)現(xiàn)分離。利用分子蒸餾可將未反應(yīng)的甘油、單甘酯依次分離出來(lái)。單甘酯即甘油一酸酯,它是重要的食品乳化劑。單甘酯的用量目前占食品乳化劑用量的三分之二。在商品中它可起到乳化、起酥、蓬松、保鮮等作用,可作為餅干、面包、糕點(diǎn)、糖果等專(zhuān)門(mén)使用食品添加劑。單甘酯可采用脂肪酸與甘油的酯化反應(yīng)和油脂與甘油的醇解反應(yīng)兩種工藝制取,其原料為各種油脂、脂肪酸和甘油。采用酯化反應(yīng)或醇解反應(yīng)合成的單甘酯,通常都含有*定數(shù)量的雙甘酯和三甘酯,通常w(單甘酯)=40%～50%,采用分子蒸餾技術(shù)可以得到w(單甘酯)>90%的高純度產(chǎn)品。此法是目前工業(yè)上高純度單甘酯生產(chǎn)方法中很常用和較有效的方法,所得到的單甘酯達(dá)到食品級(jí)要求。分子蒸餾單甘酯產(chǎn)品以質(zhì)取勝,逐漸代替了純度低、色澤深的普通單甘酯,市場(chǎng)前景樂(lè)觀,開(kāi)發(fā)分子蒸餾單甘酯可為企業(yè)帶來(lái)豐厚的盈利。2、魚(yú)油的精制，從動(dòng)物中提取天然產(chǎn)物,也廣泛采取分子蒸餾技術(shù),如精制魚(yú)油等。魚(yú)油中富含全順式高度不飽和脂肪酸二十碳五烯酸(簡(jiǎn)稱(chēng)EPA)和二十二碳六烯酸(簡(jiǎn)稱(chēng)DHA),此成分具有很好的生*活性,不僅具有降血脂、降血壓、抑制血小板凝集、降低血液黏度等作用,而且還具有抗炎、抗癌、提高免疫能力等作用,被認(rèn)為是很有潛力的天然藥物和功能食品。EPA、DHA主要從海產(chǎn)魚(yú)油中提取,傳統(tǒng)分離方法是采用尿素包合沉淀法和冷凍法。運(yùn)用尿素包合沉淀法可以有效地脫除產(chǎn)品中飽和的及低不飽和的脂肪酸組分,提高產(chǎn)品中DHA和EPA的含量,但由于很難將其他高不飽和脂肪酸與DHA和EPA分離,只能使w(DHA+EPA)<80%。而且產(chǎn)品色澤重,腥味大,過(guò)氧化值高,還需進(jìn)一步脫色除臭后才能制成產(chǎn)品,回收率僅為16%;由于物料中的雜質(zhì)脂肪酸的平均自由程同EPA、DHA乙酯相近,分子蒸餾法盡管只能使w(EPA+DHA)=72 5%,但回收率達(dá)到到70%,產(chǎn)品的色澤好、氣味純正、過(guò)氧化值低,而且可以將混合物分割成DHA與EPA不同含量比例的產(chǎn)品。因此分子蒸餾法不失為分離純化EPA、DHA一種有效方法。3、油脂脫酸，在油脂的生產(chǎn)過(guò)程中,由于從油料中提取的毛油中含有*定量的游離脂肪酸,從而影響油脂的色澤和風(fēng)味以及保質(zhì)期。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)堿煉或物理蒸餾的脫酸方法有*定的局限性。由于油品酸值高,化學(xué)堿煉工藝中添加的堿量大,堿在與游離脂肪酸的中和過(guò)程中,也皂化了大量中性油使得精煉得率偏低;物理精煉用水蒸氣氣提脫酸,油脂需要在較長(zhǎng)時(shí)間的高溫下處理,影響油脂的品質(zhì),一些有效成分會(huì)隨水蒸氣溢出,從而會(huì)降低保健營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。馬傳國(guó)等在對(duì)高酸值花椒籽油脫酸的研究中,利用分子蒸餾對(duì)不同酸值的花椒籽油進(jìn)行脫酸,能獲得比較高的輕(脂肪酸)、重(油脂)餾分得率,這是目前化學(xué)堿煉或物理蒸餾等工藝所不能達(dá)到的。對(duì)酸值為28mgKOH/g和41 2mgKOH/g的高酸值油脂用分子蒸餾法脫酸后,油脂的酸值分別下降到2 6mgKOH/g和3 8mgKOH/g,油脂的得率分別為86%和80 9%,中性油脂基本沒(méi)有損失。所以利用分子蒸餾技術(shù)對(duì)高酸值油脂脫酸具有良好的成效,具有廣闊的應(yīng)用前景。4、高碳醇的精制，高碳脂肪醇是指二十碳以上的直鏈飽和醇,具有多種生*活性。目前較受關(guān)注的是二十八烷醇和三十烷醇,它們具有抗疲勞、降血脂、護(hù)肝、美容等功效,可做營(yíng)養(yǎng)保健劑的添加劑,某些國(guó)家也作為降血脂藥物,發(fā)展前景看好。精制高碳醇,其工藝*分復(fù)雜,需要經(jīng)過(guò)醇相皂化,多種及多次溶劑浸提,然后用多次柱層析分離,較后還要采用溶劑結(jié)晶才能得到*定純度的產(chǎn)品。日本采用蠟脂皂化、溶劑提取、真空分餾的方法得到w(高碳醇)=10%～30%的產(chǎn)品。而劉元法等對(duì)米糠蠟中二十八烷醇精制研究中得出,經(jīng)多級(jí)分子蒸餾后,可得到w(高碳醇)=80%的產(chǎn)品。張相年等利用富含二十八烷醇的長(zhǎng)鏈脂肪酸高碳醇酯,還原得到二十八烷醇。即以蟲(chóng)蠟為原料,在乙M中加氫化鋁鋰(AlLiH4),在70～80℃還原2 5h得到高碳醇混合物,經(jīng)分子蒸餾純化,高碳醇純度達(dá)到w(高碳醇)=96%,其中w(二十八烷醇)=16 7%。利用分子蒸餾技術(shù)精制高碳醇,工藝簡(jiǎn)單,操作比較安全和可靠,產(chǎn)品質(zhì)量高。在精細(xì)化工中的應(yīng)用，（二）在精細(xì)化工中的應(yīng)用。分子蒸餾技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中可用于碳?xì)浠衔铩⒃图邦?lèi)似物的分離;表面活性劑的提純及化工中間體的制備;羊毛脂及其衍生物的脫臭、脫色;塑料增塑劑、穩(wěn)定劑的精制以及硅油、石蠟油、高級(jí)潤(rùn)滑油的精制等。在天然產(chǎn)物的分離上,許多芳香油的精制提純,都應(yīng)用分子蒸餾而獲得高品質(zhì)精油。1、芳香油的提純，隨著日用化工、輕工、制藥等行業(yè)和對(duì)外貿(mào)易的迅速發(fā)展,對(duì)天然精油的需求量不斷增加。精油來(lái)自芳香植物,從芳香植物中提取精油的方法有:水蒸氣蒸餾法、浸提法、壓榨法和吸附法。精油的主要成分大都是醛、酮、醇類(lèi)。且大部分都是萜類(lèi),這些化合物沸點(diǎn)高,屬熱敏性物質(zhì),受熱時(shí)很不穩(wěn)定。因此,在傳統(tǒng)的蒸餾過(guò)程中,因長(zhǎng)時(shí)間受熱會(huì)使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而使油的品質(zhì)下降。陸韓濤等用分子蒸餾的方法對(duì)山蒼子油、姜樟油、廣藿香油等幾種芳香油進(jìn)行了提純,結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果表明,分子蒸餾技術(shù)是提純精油的一種有效的方法,可將芳香油中的某一主要成分進(jìn)行濃縮,并除去異臭和帶色雜質(zhì),提高其純度。由于此過(guò)程是在高真空和較低溫度下進(jìn)行,物料受熱時(shí)間極短,因此確保了精油的質(zhì)量,尤其是對(duì)高沸點(diǎn)和熱敏性成分的芳香油,更顯示了其優(yōu)*性。此外,利用分子蒸餾技術(shù)分離毛葉木姜子果油中的檸檬醛可得到w(檸檬醛)=95%,產(chǎn)率53%的產(chǎn)品;對(duì)干姜的有效成分的分離中,通過(guò)調(diào)節(jié)不同的蒸餾溫度和真空度可得到不同的有效成分種類(lèi)及其相對(duì)含量,調(diào)節(jié)適宜的蒸餾溫度和真空度可獲得相對(duì)含量較高的有效成分。2、高聚物中間體的純化。在由單體合成聚合物的過(guò)程中,總會(huì)殘留過(guò)量的單體物質(zhì),并產(chǎn)生一些不需要的小分子聚合體,這些雜質(zhì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)清除單體物質(zhì)及小分子聚合體的方法是采用真空蒸餾,這種方法操作溫度較高。由于高聚物一般都是熱敏性物質(zhì),因此溫度一高,高聚物就容易歧化、縮合或分解。例如,對(duì)聚酰胺樹(shù)脂中的二聚體進(jìn)行純化,采用常規(guī)蒸餾方法只能使w(二聚體聚酰胺樹(shù)脂)=75%～87%,采用分子蒸餾技術(shù)則可以使w(二聚體聚酰胺樹(shù)脂)=90%～95%。在對(duì)酚醛樹(shù)脂和聚氨酯的純化中,采用分子蒸餾的方法可以使酚醛樹(shù)脂中的單體酚含量脫除到w(單體酚)<0 .01%,使w(二異氰酸酯單體)<0 .1%。分子蒸餾技術(shù)能*地保護(hù)高聚物產(chǎn)品的品質(zhì),提高產(chǎn)品純度,簡(jiǎn)化工藝,降低成本。3、羊毛脂的提取，羊毛脂及其衍生物廣泛應(yīng)用于化妝品。羊毛脂成分復(fù)雜,主要含酯、游離醇、游離酸和烴。這些組分相對(duì)分子質(zhì)量較大,沸點(diǎn)高,具熱敏性。用分子蒸餾技術(shù)將各組分進(jìn)行分離,對(duì)不同成分進(jìn)行物理和化學(xué)方法改性,可得到聚氧乙烯羊毛脂、乙酰羊毛脂、羊毛酸、異丙酯及羊毛聚氧乙烯脂等性能優(yōu)良的羊毛脂系列產(chǎn)品。醫(yī)藥工業(yè)，利用分子蒸餾技術(shù),在醫(yī)藥工業(yè)中可提取天然維生素A、維生素E;制取氨基酸及葡萄糖的衍生物;以及胡蘿卜和類(lèi)胡蘿卜素等?，F(xiàn)以維生素E為例:天然維生素E在自然界中廣泛存在于植物油種子中,特別是大豆、玉米胚芽、棉籽、菜籽、葵花籽、米胚芽中含有大量的維生素E。由于維生素E是脂溶性維生素,因此在油料取油過(guò)程中它隨油一起被提取出來(lái)。脫臭是油脂精練過(guò)程中的一道重要工序,餾出物是脫臭工序的副產(chǎn)品,主要成分是游離脂肪酸和甘油以及由它們的氧化產(chǎn)物分解得到的揮發(fā)性醛、酮碳?xì)漕?lèi)化合物,維生素E等。從脫臭餾出物中提取維生素E,就是要將餾出物中非維生素E成分分離出去,以提高餾出物中維生素E的含量。曹?chē)?guó)峰等將脫臭餾出物先進(jìn)行甲脂化,經(jīng)冷凍、過(guò)濾后分離出甾醇,經(jīng)減壓真空蒸餾后再在220～240℃、壓力為10-3～10-1Pa的高真空條件下進(jìn)行分子蒸餾,可得到w(天然維生素E)=50%～70%的產(chǎn)品。采取色譜法、離子交換、溶劑萃取等可對(duì)其進(jìn)一步精制。此外,在分子生物學(xué)領(lǐng)域中,可以將分子蒸餾技術(shù)作為生物研究的一種前處理技術(shù),以保存原有組織的生物活性和制備生物樣品等。綜上所述，分子蒸餾技術(shù)作為一種特殊的新型分離技術(shù),主要應(yīng)用于高沸點(diǎn)、熱敏性物料的提純分離。實(shí)踐證明,此技術(shù)不但科技含量高,而且應(yīng)用范圍廣,是一項(xiàng)工業(yè)化應(yīng)用前景*分廣闊的技術(shù)。它在天然藥物活性成分及單體提取和純化過(guò)程的應(yīng)用還剛剛開(kāi)始,尚有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步探索和研究。
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