Mis vahe on destilleerimisel ja molekulaarsel destilleerimisel

Destilleerimine jamolekulaarne destilleerimineon ilmselgelt erinevad põhimõtte, varustuse ja rakenduse poolest.

Põhimõte: Destilleerimine on traditsiooniline vedeliku eraldamise tehnoloogia, mis põhineb erinevate ainete keemispunktide erinevusel. Täpsemalt on destilleerimine meetod erinevate komponentide eraldamiseks vedela segu kuumutamise ja aurustamise teel ning seejärel auru vedelikuks kondenseerimisega. Destilleerimisel kasutatakse ainete eraldamiseks keemispunktide erinevust, mistõttu on destilleerimise efekt parem suurte keemistemperatuuridega segude puhul.

Molekulaarse destilleerimise tehnoloogia on arenenum vedelike eraldamise tehnoloogia, mis põhineb erinevate ainete molekulaarse liikumise keskmise vaba tee erinevusel.Molekulaarne destilleerimine saab kasutada väga madalal rõhul, nii et materjali ei ole kerge oksüdeeruda ja kahjustada. Lisaks on molekulaarse destilleerimise destilleerimismembraan väga õhuke, millel on kõrge soojusülekande efektiivsus ja mis suudab ainete eraldamise lühikese aja jooksul lõpule viia. Kuna molekulaarne destilleerimine põhineb molekulaarse liikumise vabade radade erinevusel, võib see saavutada ka väikese keemistemperatuuriga segude tõhusa eraldamise.

Seadmete komponendid: Destilleerimisseade on ehituselt suhteliselt lihtne ja koosneb peamiselt kuumutuskambrist ja aurustuskambrist. Molekulaarse destilleerimissüsteemi seadmete struktuur on keeruline, mis koosneb kuumutusplaadist, aurustist, kondensaatorist, vaakumpumbast ja nii edasi.

Rakendus: Destilleerimist kasutatakse peamiselt suure keemistemperatuuriga segude eraldamiseks, näiteks nafta fraktsioneerimiseks. Molekulaardestilleerimismasin sobib eriti hästi kõrge keemistemperatuuriga, kuumustundlike ja kergesti oksüdeeruvate ainete, nagu mõned polümeerühendid, aminohapped ja antibiootikumid, eraldamiseks.

Tavaliste reagentide keemistemperatuur

• Vesi (H2O), keemistemperatuur 100 kraadi: Vesi on paljudes keemilistes reaktsioonides oluline reagent. Näiteks happe-aluse neutraliseerimisreaktsioon, redoksreaktsioon ja hüdrolüüsireaktsioon vajavad osalemiseks vett.
• Etanool (C2H5OH, keemistemperatuur 78,5 kraadi): Etanool on orgaaniline lahusti, mida kasutatakse laialdaselt farmaatsia-, kosmeetika- ja toiduainetööstuses. See on ka mõne olulise reaktsiooni, nagu esterdamine, eeterdamine ja happekatalüüs, reagent.
• Ammoniaak (NH3), keemistemperatuur -33,3 C: Ammoniaak on tugeva lõhnaga värvitu gaas, mida kasutatakse väetiste, külmutusainete ja pesuainete tootmisel. Samuti on see oluline tooraine teiste ühendite sünteesimisel, näiteks nitreerimisel ja ammooniumisoolade valmistamisel.
• Hapnik (O2), keemistemperatuur-183 C: hapnik on väga aktiivne molekulaarne gaas, mis mängib olulist rolli orgaanilises sünteesis ja bioloogilistes protsessides. Näiteks nii oksüdatsiooni- kui ka redutseerimisreaktsioonid nõuavad hapniku osalemist.
• Naatriumasiid (NaN3), keemistemperatuur umbes 250 kraadi: Naatriumasiid on oluline anorgaaniline ühend, mida saab kasutada teiste ühendite, näiteks asiid- ja aminoühendite valmistamiseks. See on ka peamine keemiline lõhkeaine passiivses õhkturvapadjas.
• Süsinikdioksiid (CO2), keemistemperatuur -78,5 C: CO2 on looduses laialdaselt esinev gaas, millel on oluline roll bioloogilistes protsessides ja keskkonnas. Näiteks osaleb see hingamises, fotosünteesis ja happe-aluse reaktsioonis.

Aine molekulaarse liikumise keskmine vaba tee viitab keskmisele vahemaale, mille molekulid võivad gaasi või vedeliku kokkupõrgete vahel vabalt liikuda. See on oluline parameeter molekulidevahelise interaktsiooni ja energiaülekande kirjeldamiseks.

Aine molekulaarse liikumise keskmist vaba teed mõjutavad tegurid

1. Molekuli läbimõõt: mida suurem on molekuli läbimõõt, seda suurem on kokkupõrkevõimalus ja seda väiksem on vaba tee. Vastupidi, molekuli läbimõõt on väike ja vaba tee suhteliselt suur.

2. Molekulaarne kontsentratsioon: molekulide kontsentratsiooni suurenemisega suureneb molekulide põrkesagedus ja vaba tee on suhteliselt väike.

3. Temperatuur: temperatuuri tõustes suureneb molekulide keskmine kineetiline energia, suureneb molekulide liikumise kiirus, suureneb molekulide kokkupõrkesagedus ja vaba tee on suhteliselt väike.

4. Söötme omadused: molekulide vaheline interaktsioon keskkonnas mõjutab molekulide keskmist vaba liikumisteed. Näiteks tugeva vastasmõjuga vedelikus on molekulidevaheline külgetõmme suur ja vaba tee väike.

Selle protsessi käigusmolekulaarne destilleerimine, mõjutab aine molekulaarse liikumise keskmine vaba tee selle segust eraldamise efekti. Üldiselt on väiksema molekulaarse liikumisvaba teega aineid kergem eraldada, kuna nende molekulidevaheline interaktsioon on nõrk ja molekulide keskmine vaba liikumistee on suur, mistõttu on neil lihtsam vedeliku pinnalt "põgeneda" ja siseneda aurufaasis ja samal ajal on neid lihtsam kondensaatoris uuesti kondenseerida. Seetõttu on molekulaardestilleerimisel üldiselt kergem eraldada madala molekulmassiga ja madala keemistemperatuuriga aineid.

Molekulid, mis sobivad tõhusaks eraldamiseks molekulaarse destilleerimise meetodil

• Alkohol (etanool): alkoholi molekulmass on väike, molekulidevaheline interaktsioon on nõrk ja seda on lihtne segust aurustuda. Seetõttu saab pruulimis- ja alkoholitootmisprotsessis alkoholi eraldada käärituspuljongist või -segust molekulaarse destilleerimise teel.
• Vesi ja orgaanilised lahustid: vesi ja paljud orgaanilised lahustid (nagu eeter, tolueen jne) tuleb sageli eraldada. Kuna vee molekulidevaheline interaktsioon on suur, on molekulide keskmine vaba liikumistee väike, samas kui orgaaniliste lahustite molekulidevaheline interaktsioon on nõrk ja molekulide liikumise keskmine vaba tee on suur. Seetõttu aurustuvad molekulaarse destilleerimise käigus orgaanilised lahustid suurema tõenäosusega kondensaatori ülemisse ossa ja eralduvad seega.
• Süsivesinikud naftas: Nafta on keeruline segu, mis sisaldab palju erineva süsinikuahela pikkusega süsivesinike ühendeid, nagu metaan, etaan ja propaan. Kuna erinevate süsivesinike molekulmass ja molekulidevaheline interaktsioonijõud on üsna erinevad, saab neid eraldada molekulaarse destilleerimisega.
• Maitsekomponendid eeterlikus õlis: Eeterlik õli on taimedest ekstraheeritud komplekssegu, mis sisaldab palju lõhnaühendeid, nagu mentool ja eukalüptiõli. Nendel parfüümikomponentidel on tavaliselt väike molekulmass ja nõrk molekulidevaheline interaktsioon, mis sobivad eraldamiseks ja puhastamiseks molekulaarse destilleerimise teel.

Molekulaarse destilleerimise tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt loomadelt looduslike saaduste, näiteks rafineeritud kalaõli ekstraheerimiseks. Kalaõli on rasvasest kalast ekstraheeritud õli. Kalaõli on rikas cis-kõrgküllastumata rasvhapete eikosapentaeenhappe (EPA) ja dokosaheksaeenhappe (DHA) poolest. Sellel on trombotsüütide agregatsiooni pärssimine, vere viskoossuse vähendamine, põletikuvastane toime, vähivastane toime ja immuunsuse tugevdamine. Seda peetakse potentsiaalseks looduslikuks ravimiks ja funktsionaalseks toiduks. Traditsioonilised eraldusmeetodid hõlmavad karbamiidi sadestamist ja külmutamist ning taastumismäär on madal.

Karbamiidi inklusioonisadestamise meetodit kasutades saab tootest tõhusalt eemaldada küllastunud ja väheküllastumata rasvhappeid ning suurendada tootes DHA ja EPA sisaldust, kuid teisi tugevalt küllastumata rasvhappeid on raske eraldada DHA-st ja EPA-st. Võib toota w(DHA+EPA)<80%. In addition, the product has heavy color, strong fishy smell and high peroxide value. The product needs further decoloration and deodorization, and the recovery rate is only 16%. Because the average free path of impurity fatty acids in the material is similar to EPA and DHA ethyl ester, molekulaarne destilleeriminesuudab toota ainult w(EPA+DHA)=72,5%, kuid taastumismäär võib ulatuda üle 70%. Toode on hea värvi, puhta lõhna ja madala peroksiidisisaldusega ning segu võib jagada erineva DHA ja EPA sisaldusega toodeteks. Seetõttu on molekulaarne destilleerimistehnoloogia tõhus meetod EPA ja DHA eraldamiseks ja puhastamiseks.