第二章 分子蒸馏技术(4)
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术X Y Zhou 化学工程110427001摘要分子蒸馏是一种新型的液－液分离技术，与传统的蒸馏技术相比：操作温度远低于液体沸点，蒸馏压力在极高真空度下，受热时间短，能最大限度地保证物系中的有效成分。
本文分析了分子蒸馏技术的原理、过程，介绍了目前分子蒸馏技术的特点、分子蒸馏设备及其特点，以及分子蒸馏技术在食品、医药、化工等行业的应用。
关键词分子蒸馏；分离技术；分子蒸馏器分子蒸馏技术[1]是一种特殊的液-液分离技术，是新型分离技术中的一个重要分支。
液体混合物的分离，一般是通过蒸馏或精馏来实现的。
在蒸馏或精馏过程中，存在着两股分子流向：一股是被蒸液体的气化，由液相流向气相的蒸气分子流；另一股是由蒸气返回至液相的分子流。
当气液两相达到平衡时，表观上蒸气分子不再从液面逸出。
若果利用某种措施，使蒸气分子不再返回(或减少返回)液相，就会大大提高分离效率。
分子蒸馏技术正是在蒸馏技术的不断改进发展中而产生的一种特殊的蒸馏分离技术。
1 分子蒸馏的原理、过程及其特点1.1 分子蒸馏的基本原理根据分子运动理论，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，就会成为气体分子而从液面逸出。
而随着液面上方气体分子的增加，有一部分气体分子就会返回液体，在外界温度保持恒定的情况下，最终达到分子运动的动态平衡，此外，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，故其平均自由度也不同，从统计学观点看，不同种类的分子逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不同的[2]。
传统的液体混合物的分离，一般都是利用溶液组分间沸点的差异，通过蒸馏或精馏来实现的，其气液处于平衡状态。
而分子蒸馏技术却不同于常规蒸馏，它是利用不同物质分子运动平均自由程的差异，实现液体混合物的分离。
具体的分离过程是：经过预热处理的待分离料液从进料口沿加热板自上而下流入，受热的液体分子从加热板逸出，并向冷凝板运动。
轻分子由于平均自由程较大，能够到达冷凝板并不断在冷凝板凝集，最后进入轻组分接收罐；重分子因平均自由程较小，不能到达冷凝板，从而顺加热板流入重组分接收罐中，这样就实现了轻重组分的分离[3]。
食品分子蒸馏技术.
几个基本概念
分子碰撞 分子有效直径：分子在碰撞过程 中，两分子质心间的最短距离 （即发生排斥时的质心距离）。 分子运动自由程：某个分子在相 邻两次分子碰撞之间所走过的路 程。
分子运动平均自由程
分子运动过程中，其分子运动自 由程在不断变化；但是在一定的 外界条件下（即一定的压力、温 度等），就某个分子来说，在某 一时间间隔内其所走过的路程的 平均值是一定的，这个平均值就 称为分子运动平均自由程。
提高蒸馏效率的措施
常见的措施有抽真空法和冷凝法； 通过抽真空或冷凝，使体系中气 相的浓度迅速降低，这样平衡就 会偏向有利于汽化的方向，待分 离组分就不断汽化。
提高蒸馏效率的措施
为了缩短蒸气分子到达冷凝器的 路程，人们设计了内冷式强制成 膜蒸馏装置，即内冷式薄膜蒸发 器。这种装置减少了蒸气分子移 向外部冷凝器的气体阻力，因而 在某种程度上提高了分离效率。
分子蒸馏技术工业应用原则
适用于分子量差别较大的不同 组分的液体混合物系的分离。 也可用于分子量接近，但其他 性质（如，沸点）差别较大的 物质的分离。 特别适用于高沸点、热敏性、 易氧化（或易聚合）物质的分 离。
分子蒸馏技术工业应用原则
适用于附加值较高或社会效益 较大的物质的分离。 不适用于同分异构体的分离。
分子蒸馏技术工业化应用的问题
我国分子蒸馏技术工业化应用存 在的问题与对策 设备问题 工艺设计问题 基础理论问题
分子蒸馏技术工业化应用前景展望
类似组分的分离 热敏性物质的分离 中草药中有效成分的提取和纯化 中草药新产品的开发 改进传统提纯工艺、提高产品质 量
分子蒸馏技术
设备 特点 应用
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。
由热力学原理可知：
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。
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。
分子运动自由程
影响分子运动平均自由程的因素
分子蒸馏基本原理
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。 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。
分子蒸馏技术
究，分子蒸馏技术将会得到更加广泛的应用。
Mathematical development for scaling- up of molecular
参考文献： [1] 王丽华，丁红军，李尔春，等. 分子蒸馏技术及其在
distillators： Strategy and test with recovering carotenoids from palm oil [J]. Computer Aided Chemical Engineering， 2006， 1 （12）：1 113- 1 118.
试验研究
S h iyan Yan jiu 分子蒸馏由于其特殊的结构，系统内真空度较 高，压强只有 0.5 Pa~1 Pa，而常规蒸馏尽管可提 高真空度，但由于其结构上的制约，特别是板式塔 或填料塔，其阻力较分子蒸馏要大得多。因此，分 子蒸馏的蒸馏压力要比常规蒸馏小的多。 4.2 操作温度低 分子蒸馏是靠不同物质分子运动自由程的差 别进行分离的，因此蒸馏温度远低于待分馏组分 的沸点。基于此，分子蒸馏可以处理沸点高、热 敏性强的物料，并且可以分离常规蒸馏中难以分 离的共沸混合物。 4.3 受热时间短 分子蒸馏装置加热液面与冷凝面间的距离小于 轻分子的平均自由程，受热液体呈薄膜状，一般为 0.5 mm 左右，而受热面与冷凝面间距很小，比轻 分子移动距离还要小，液面逸出的轻分子几乎未经 碰撞就到达冷凝面，所以受热时间很短，一般为几 秒至几十秒之间。由于分子蒸馏温度低、受热时间 短，对物料的影响很小，因此它特别适合对沸点 高、热敏性强的物料进行有效的分离。 4.4 分离效率高 由分子蒸馏的原理知，轻分子持续不断逸出， 重分子因达不到冷凝面，很快趋于动态平衡，所以 分子蒸馏较常规蒸馏具有更高的挥发度。加之真空 度高、操作温度低、受热时间短，其分离效率远比 常规蒸馏高[5]。
分子蒸馏技术的原理和应用(精)
分子蒸馏技术的原理和应用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产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题目。
分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，它依据分子运动均匀自由程的差别，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本钱，极好地保护了热敏性物质的特点品质，该项技术用于纯自然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯自然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。
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，自本世纪三十年代出现以来，得到了世界各国的重视。
到本世纪六十年代，为适应浓缩鱼肝油中维生素Ａ的需要，分子蒸馏技术得到了规模化的产业应用。
在日、美、英、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，但当时由于各种原因，应用面太窄，发展速度很慢。
但是，在过往地三十多年中，人们一直在不断地重视着这项新的液－液分离技术的发展，对分离装置精益求精、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。
特别是从八十年代末以来，随着人们对自然物质的青睐，回回自然潮流的兴起，分子蒸馏技术得到了迅速的发展。
对分子蒸馏的设备，各国研制的形式多种多样。
发展至今，大部分已被淘汰，目前应用较广的为离心薄膜式和转子刮膜式。
这两种形式的分离装置，也一直在精益求精和完善，特别是针对不同的产品，其装置结构与配套设备要有不同的特点，因此，就分子蒸馏装置本身来说，其开发研究的内容尚十分丰富。
在应用领域方面，国外已在数种产品中进行产业化生产。
特别是近几年来在自然物质的提取方面应用较为突出，如：从鱼油中提取EPA与DHA、从植物油中提取自然维生素E等。
另外，在精细化工中间体方面的提取和分离，品种也越来越多。
分子蒸馏技术
稳定性指 数Z1=lgz
9.48
7.78
6.78
6.30
5×104
4.70
20
1.30
10
1.00
物料在分子蒸馏中的分解几率和停留时间比
其它类型的蒸发器低了数量级。
因此，用分子蒸馏总是可以保证：
物料少受破坏 重复性 效率
分子蒸馏与其它蒸馏方法相比其突出优点 在于：
a. 操作温度低 b. 物料受热时间短
3、为防止已冷凝分子重新蒸发，冷凝面的温度 应低于蒸发面50～100℃；
4、被蒸发物料在蒸发面应能形成连续更新、覆 盖完全、厚度均匀的薄膜，并控制物料停留时 间，以提高蒸发效率，防止成分受到破坏。
三、分子蒸馏 设备
完整的分子 蒸馏系统主 要包括：脱 气系统、进 料系统、分 子蒸馏器、 加热系统、 真空冷气系 统、接受系 统和控制系 统。
2、原理 分子蒸馏是在极高的真空度下，依据混合物分
子运动平均自由程的差别，使液体在远低于其 沸点的温度下迅速得到分离。
轻分子的 平均自由 程大，重 分子的平 均自由程 小。
1、 分子从液相主体向蒸发表面扩散
2、 分子在液层表面上的自由蒸发
3、 分子从蒸发表面向冷凝面飞射 蒸气分子从蒸发面向冷凝面飞射的过程
中，可能彼此相互碰撞，也可能和残存于两 面之间的空气分子发生碰撞。由于蒸发分子 远重于空气分子，且大都具有相同的运动方 向，所以它们自身碰撞对飞射方向和蒸发速 度影响不大。而残气分子在两面间呈杂乱无 章的热运动状态，故残气分子数目的多少是 影响飞射方向和蒸发速度的主要因素。 4、 分子在冷凝面上冷凝
• 石油化工方面
应
• 塑料工业方面
用
情
• 食品工业方面
分子蒸馏技术的原理和应用
分子蒸馏技术的原理和应用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。
轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，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，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子因达不到冷凝面而返回原来液面，这样混合物就分离了。
（三）分子蒸馏技术中的相关模型：对于许多物料而言，至今还没有可供实际应用的数学模型来准确地描述分子蒸馏中的变量参数，实际的应用仍靠经验的总结。
但由经验从各种规格蒸发器中获得的蒸发条件，可以安全地推广到生产装置的设计中。
相关的模型有：１、膜形成对于降膜、无机械运动的垂直壁上的膜厚，Nasselt公式为：σm＝（3v2Re/g）1/3其中：σm－名义膜厚［米］v－物料动力粘度［米2•秒-1］g－重力加速度［米•秒-2］Re－雷诺数，无因次Re>400时，该方程成立。
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII分子蒸馏技术系别：化学系专业：应用化学学号： 2012122142姓名：贺翠时间： 2014-2015学年第二学期分子蒸馏技术贺翠(太原师范学院山西太原030031)摘要分子蒸馏技术是高纯材料制备的瓶颈技术，一直备受各国重视。
本文介绍了国内外分子蒸馏技术的发展概况及其应用特点，结合实际应用的要求，对分子蒸馏的技术理论、分子蒸馏分离过程以及在精细化工、医药、高纯度物质、超分子化合物制备等方面的应用前沿，做了较全面而详细的介绍。
关键词分子蒸馏分析精馏分子蒸馏技术(Molecular Distillation，MD)不同于一般蒸馏技术，它是运用不同物质分子运动自由程的差别而实现物质的分离，能够实现远离沸点下的操作。
它具备蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物质的品质。
分子蒸馏技术已广泛应用于高纯物质的提取，它可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯天然的特性，所以特别适用于天然物质的提取与分离，在国际上已被广泛应用于食品、医药、香料等工业中。
1 分子蒸馏的国内外发展概况追溯到第2次世界大战以前，伴随真空技术和真空蒸馏技术发展起来的一种液-液分离技术。
Hickman[1]博士是最早的发明人之一，早在1920年，他就利用分子蒸馏设备做过大量的小试实验，并将该方法发展到中试规模。
当时的实验装置非常简单，他们是在一块平板上将欲分离物质涂成薄层使其在高真空下蒸发，蒸汽在周围的冷表面上凝结。
操作时使蒸发面与冷凝面的距离小于气体分子的平均自由程，从而气体分子彼此发生碰撞的几率远小于气体分子在冷凝面上凝结的几率。
因此，这种简单的蒸馏方法在美国首先以“分子蒸馏”的概念出现，并沿用至今。
20世纪的30～ 60年代是分子蒸馏技术的研发时代，至60年代末，德、日、英、美及前苏联均有多套大型工业化装置投入工业化应用。
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启迪： 低于沸点的温度下，是否可利用分子平均自 启迪：在低于沸点的温度下，是否可利用分子平均自 的温度下 由程的差异实现分离？ 由程的差异实现分离？ 实现分离
人们设计了全新概念的高真空蒸馏装置。 人们设计了全新概念的高真空蒸馏装置。 高真空蒸馏装置
（二）分子蒸馏的原理
借助于在一定的温度和真空度下不同物质的分子运动平均自由 借助于在一定的温度和真空度下不同物质的分子运动平均自由 差异，在距受热液面小于轻分子平均自由程而大于重 程差异，在距受热液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自 由程处设置一个冷凝面，使气相轻分子不断冷凝而打破动态平衡， 由程处设置一个冷凝面，使气相轻分子不断冷凝而打破动态平衡， 使气相重分子达不到冷凝面而很快与液相重分子趋于动态平衡， 使气相重分子达不到冷凝面而很快与液相重分子趋于动态平衡，从 而实现液体混合物中轻重分子的分离。 而实现液体混合物中轻重分子的分离。
二、分子蒸馏技术特点
（一）分子蒸馏的优点 （1）操作温度低 分子蒸馏的操作温度远低于物料 ）
在该真空度下的沸点。一般可低 在该真空度下的沸点。一般可低50~100℃。 ℃
（2） 蒸馏压强低 (真空度高 真空度高) ） 真空度高
一般常规真空蒸馏其真空度仅达5kPa， 一般常规真空蒸馏其真空度仅达5kPa，而分子蒸馏 常规真空蒸馏其真空度仅达 真空度可达0.1~100Pa 真空度可达0.1~100Pa
普通真空蒸馏需受热数十分钟， （3）受热时间短 普通真空蒸馏需受热数十分钟， ） 则分子蒸馏受热仅为几秒或几十秒 ，一般 为10~25s
(4) 分离程度及产品收率高
分子蒸馏的挥发度一般用下式表示： 分子蒸馏的挥发度一般用下式表示：
常规蒸馏的相对挥发度为： 常规蒸馏的相对挥发度为：
分子蒸馏较常规蒸馏更易分离物质，且随着 分子蒸馏较常规蒸馏更易分离物质，且随着M2与 M1的差别越大，分离程度越高，分离效率也越高。 的差别越大，分离程度越高，分离效率也越高。 分子蒸馏产品的收率也较传统蒸馏大大提高。 分子蒸馏产品的收率也较传统蒸馏大大提高。
第四节 分子蒸馏技术
一、分子蒸馏技术的原理
（一）基本概念
分子蒸馏又叫短程蒸馏（ ），是一种高效新型 分子蒸馏又叫短程蒸馏（short path），是一种高效新型 短程蒸馏 ）， 液-液分离技术。特别适合于浓缩、纯化或分离高分子量、 分离技术。特别适合于浓缩、纯化或分离高分子量 高分子量、
高沸点、高黏度的物质及热稳定性差的有机混合物和天然产物 高沸点、高黏度的物质及热稳定性差的有机混合物和天然产物 的分离。 的分离。
一股是混合液受热汽化、形成由液相流向汽相的蒸汽分子流； 一股是混合液受热汽化、形成由液相流向汽相的蒸汽分子流； 蒸汽分子流 另一股是由蒸汽返回液相的分子流。 另一股是由蒸汽返回液相的分子流。
传统的蒸馏利用沸点差采用冷凝方法减少返回液相， 传统的蒸馏利用沸点差采用冷凝方法减少返回液相，实 沸点差采用冷凝方法减少返回液相 现分离。 蒸馏水，酒精等 现分离。如蒸馏水，酒精等。
（二）装置实例
四、分子蒸馏技术在工业化应用中的作用及原则 （一）分子蒸馏技术在工业化应用中的作用 1、脱除热敏性物质中的轻分子组分 、
如香精香料、大蒜油、油脂等脱臭；辣椒红色素脱溶剂等 如香精香料、大蒜油、油脂等脱臭；辣椒红色素脱溶剂等 脱臭 脱溶剂
2、脱除产品的杂质及颜色 、
3· 降低热敏性物质的热损伤 4· 改进传统生产工艺，进行清洁生产 改进传统生产工艺，
实验室型短程/分子蒸馏装置的技术数据 实验室型短程 分子蒸馏装置的技术数据: 分子蒸馏装置的技术数据 类 型
蒸馏装置操作温度 可达到的最低操作压力 产量 蒸发器的表面积 外部冷凝器的表面积 刮膜系统 蒸馏条件下， 蒸馏条件下，产品最大粘性
VKL38型，70型，125型 型 型 型 300℃或更高
< 10-3 mbar ，带有旋片和油扩 散真空泵 0.1 – 2 kg/h (取决于产品 取决于产品) 取决于产品 0.05 m² 0.065 m² WRS-自清洁辊轮式刮膜系统 自清洁辊轮式刮膜系统 约为 1.000 mPa s
（三）实现分子蒸馏应满足以下必要条件
重分子的平均自由程必须要有差异 有差异， ① 轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异 越大越好； 越大越好； 在操作的饱和压力下， ② 在操作的饱和压力下，汽化分子的平均自由路程必 须同蒸发器表面与冷凝器表面的距离具有同一数量 须同蒸发器表面与冷凝器表面的距离具有同一数量 级。约为2~5cm。 约为 。
(5) 产品品质高
由于分子蒸馏操作温度低、受热时间短， 由于分子蒸馏操作温度低、受热时间短，因而大大提 操作温度低 高了产品品质， 高了产品品质，对于保持天然物质的品质有着特殊的 功能。 功能。
（二）分子蒸馏的缺陷
(1) 生产能力小； 生产能力小； (2) 设备结构复杂、制造技术要求高； 设备结构复杂、制造技术要求高； (3) 设备投资大。 设备投资大。
分子运动平均自由程计算公式： 分子运动平均自由程计算公式：
影响 λm的主要因素： λm的主要因素： 的主要因素
温度 (T)、压力 (P)及分子有效直径 (d)。 、 及 。 在一定条件下， 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。 成正比， 压力和该分子的有效直径成反比 温度成正比，而与体系的压力和该分子的有效直径成反比。
3、分子碰撞：分子与分子之间由接近而至排斥分离的现象。 、分子碰撞：分子与分子之间由接近而至排斥分离的现象。
分子有效直径：分子在碰撞过程中， 分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心间的最 短距离， 发生斥离时 质心距离。 斥离时的 短距离，即发生斥离时的质心距离。
4、分子运动平均自由程
分子运动自由程：某个分子在相邻两次分子碰撞 分子碰撞之间 分子运动自由程：某个分子在相邻两次分子碰撞之间 所走过的路程 路程。 所走过的路程。 平均自由程： 某一个分子来说， 平均自由程：就某一个分子来说，在某时间间隔内其 分子来说 自由程的平均值。 自由程的平均值。
例：脱除甘油三酸酯中游离脂肪酸的方法 脱除甘油三酸酯中游离脂肪酸的方法 甘油三酸酯 传统： 传统：碱炼法 → 环境污染 分子蒸馏技术 →→
变废为宝
甘油三酸酯 副产品） 游离脂肪酸 （副产品）
5. 对于有一定附加值的许多工业产品而言， 对于有一定附加值的许多工业产品而言， 分子蒸馏技术是十分经济可行的。 分子蒸馏技术是十分经济可行的。
分子蒸馏以处理热敏性高、沸点高、 分子蒸馏以处理热敏性高、沸点高、而产量要 热敏性高 求不大但价值又高的物料为宜 的物料为宜； 求不大但价值又高的物料为宜；而对于那些产量 要求大、价值较低、热敏性不高、 要求大、价值较低、热敏性不高、沸点较低的物 则仍以常规真空蒸馏为宜。 料，则仍以常规真空蒸馏为宜。
常温空气为例。 以常温空气为例。 空气为例 空气分子有效直径 d空气=3.11×10-10m， × ， 环境压力与分子平均自由程的关系为： 的关系为 则环境压力与分子平均自由程的关系为：
在低于沸点的温度下如何实现分离呢？ 在低于沸点的温度下如何实现分离呢？
通常，混合液在蒸发过程中会产生两股分子流向： 通常，混合液在蒸发过程中会产生两股分子流向：
三、分子蒸馏装置
分子蒸馏装置可分三类：自由降膜式、旋转刮膜式、 分子蒸馏装置可分三类：自由降膜式、旋转刮膜式、机 械离心式分子蒸馏器。 械离心式分子蒸馏器。
（一）分子蒸馏装置的组成单元
分子蒸馏全套装置由以下系统组成。 分子蒸馏全套装置由以下系统组成。
实验室型短程/分子蒸馏装置 实验室型短程 分子蒸馏装置
1、传统的蒸馏技术：是利用混合物不同组分之间的沸点差 、传统的蒸馏技术：是利用混合物不同组分之间的沸点差 不同组分之间的
来实现分离的。 来实现分离的。
2、分子蒸馏：依靠不同组分分子之间的分子运动平均自由程 、分子蒸馏：依靠不同组分分子之间的分子运动平均自由程
差异来实现分离的。 差异来实现分离的。 来实现分离的
鱼油厂来说 例：对具有一定规模的鱼油厂来说，购置一套分子蒸馏装置的 对具有一定规模的鱼油厂来说， 价格可以与采用常规蒸馏技术一年左右的产品损耗相抵。 价格可以与采用常规蒸馏技术一年左右的产品损耗相抵。
（二）分子蒸馏技术工业化应用的适用性原则
1· 分子蒸馏适用于不同组分间分子量差别较大（＞ ） 分子蒸馏适用于不同组分间分子量差别较大（＞50） 分子量差别较大（＞ 液体混合物系的分离 混合物系的分离。 的液体混合物系的分离。 2· 分子蒸馏也可用于分子量接近但性质差别较大的物 分子蒸馏也可用于分子量接近 性质差别较大 分子量接近但 差别较大的物 质的分离。 对某些沸点相差大而其分子量相差 沸点相差大而其 质的分离。如：对某些沸点相差大而其分子量相差 较小的物系。其分子有效直径不同，分子运动平均 有效直径不同 较小的物系。其分子有效直径不同， 的物系 自由程也就不同。 也就不同 自由程也就不同。 3· 分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、易氧化 (或 分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、 或 易聚合)物质的分离 物质的分离。 易聚合 物质的分离。 4· 分子蒸馏适用于附加值较高或社会效益较大的物质 的分离。 的分离。 5· 分子蒸馏不适用于同分异构体的分离。 分子蒸馏不适用于同分异构体的分离。 不适用于同分异构体的分离
五、 分子蒸馏技术在食品工业上的应用实例 例、分子蒸馏生产单甘酯
140℃、 500Pa 175℃、75Pa 200-210℃、 0.5Pa
、水、汽
思 考 题
1、何谓分子蒸馏？简述分子蒸馏的原理 、何谓分子蒸馏？ 2、实现分子蒸馏需要哪些条件？ 、实现分子蒸馏需要哪些条件？ 3、分子蒸馏装置有哪些类型，试举例说明分子蒸馏 、分子蒸馏装置有哪些类型， 的过程。 的过程。 4、简述分子蒸馏技术的特点 、 5、试述分子蒸馏技术在食品工业化应用中的作用及 、 适用性原则