Kuo skiriasi distiliavimas ir molekulinis distiliavimas

Distiliavimas irmolekulinė distiliacijaakivaizdžiai skiriasi savo principu, įranga ir pritaikymu.

Principas: Distiliavimas yra tradicinė skysčių atskyrimo technologija, pagrįsta skirtingų medžiagų virimo temperatūros skirtumais. Tiksliau, distiliavimas yra skirtingų komponentų atskyrimo būdas kaitinant skystą mišinį ir jį išgarinant, o tada kondensuojant garus į skystį. Distiliuojant naudojamas virimo temperatūros skirtumas, kad būtų atskirtos medžiagos, todėl distiliavimo efektas geresnis mišiniams, kurių virimo temperatūra yra didelė.

Molekulinio distiliavimo technologija yra pažangesnė skysčių atskyrimo technologija, pagrįsta skirtingų medžiagų molekulinio judėjimo vidutinio laisvo kelio skirtumu.Molekulinis distiliavimas gali būti eksploatuojamas esant labai žemam slėgiui, todėl medžiaga nėra lengva oksiduotis ir pažeisti. Be to, molekulinio distiliavimo distiliavimo membrana yra labai plona, ​​kuri turi didelį šilumos perdavimo efektyvumą ir gali per trumpą laiką užbaigti medžiagų atskyrimą. Kadangi molekulinis distiliavimas pagrįstas laisvų molekulinio judėjimo kelių skirtumu, jis taip pat gali efektyviai atskirti mišinius, kurių virimo temperatūra yra maža.

Įrangos komponentai: Distiliavimo įranga yra gana paprastos struktūros ir daugiausia susideda iš šildymo kameros ir garinimo kameros. Molekulinės distiliavimo sistemos įrangos struktūra yra sudėtinga, kurią sudaro kaitinimo plokštė, garintuvas, kondensatorius, vakuuminis siurblys ir pan.

Taikymas: Distiliavimas daugiausia naudojamas atskirti mišinius, kurių virimo temperatūra yra didelė, pvz., naftos frakcionavimui. Molekulinio distiliavimo aparatas ypač tinkamas medžiagoms, kurių virimo temperatūra yra aukšta, jautri šilumai ir lengvai oksiduojasi, pavyzdžiui, kai kurie polimeriniai junginiai, aminorūgštys ir antibiotikai, atskirti.

Įprastų reagentų virimo temperatūra

• Vanduo (H2O), virimo temperatūra 100 laipsnių: Vanduo yra svarbus reagentas daugelyje cheminių reakcijų. Pavyzdžiui, rūgščių ir šarmų neutralizavimo reakcijai, redokso reakcijai ir hidrolizės reakcijai reikia vandens.
• Etanolis (C2H5OH, virimo temperatūra 78,5 laipsnio): Etanolis yra organinis tirpiklis, plačiai naudojamas farmacijos, kosmetikos ir maisto pramonėje. Jis taip pat yra kai kurių svarbių reakcijų, tokių kaip esterifikavimas, eterinimas ir rūgšties katalizė, reagentas.
• Amoniakas (NH3), virimo temperatūra -33.3 C: Amoniakas yra bespalvės stipraus kvapo dujos, kurios svarbios trąšų, šaldymo ir ploviklių gamyboje. Tai taip pat svarbi žaliava kitų junginių sintezei, pavyzdžiui, nitrinimui ir amonio druskų gamybai.
• Deguonis (O2), virimo temperatūra-183 C: deguonis yra labai aktyvios molekulinės dujos, kurios atlieka svarbų vaidmenį organinėje sintezėje ir biologiniuose procesuose. Pavyzdžiui, tiek oksidacijos, tiek redukcijos reakcijose reikalingas deguonies dalyvavimas.
• Natrio azidas (NaN3), virimo temperatūra apie 250 laipsnių: Natrio azidas yra svarbus neorganinis junginys, kuris gali būti naudojamas gaminant kitus junginius, tokius kaip azidas ir amino junginiai. Tai taip pat pagrindinis cheminis sprogmuo oro pasyvioje oro pagalvėje.
• Anglies dioksidas (CO2), virimo temperatūra -78.5 C: CO2 yra gamtoje plačiai paplitusios dujos, kurios atlieka svarbų vaidmenį biologiniuose procesuose ir aplinkoje. Pavyzdžiui, jis dalyvauja kvėpavime, fotosintezėje ir rūgščių-šarmų reakcijoje.

Vidutinis laisvas medžiagos molekulinio judėjimo kelias reiškia vidutinį atstumą, kurį molekulės gali laisvai nuvažiuoti tarp susidūrimų dujomis ar skysčiais. Tai svarbus parametras, apibūdinantis molekulių sąveiką ir energijos perdavimą.

Veiksniai, turintys įtakos vidutiniam laisvajam medžiagos molekulinio judėjimo keliui

1. Molekulės skersmuo: kuo didesnis molekulės skersmuo, tuo didesnė susidūrimo tikimybė ir mažesnis laisvas kelias. Priešingai, molekulės skersmuo yra mažas, o laisvas kelias yra palyginti didelis.

2. Molekulinė koncentracija: didėjant molekulinei koncentracijai, didėja susidūrimų tarp molekulių dažnis, o laisvas kelias yra santykinai mažas.

3. Temperatūra: kylant temperatūrai, didėja vidutinė molekulių kinetinė energija, didėja molekulių judėjimo greitis, didėja molekulių susidūrimo dažnis, o laisvas kelias yra santykinai mažas.

4. Terpės savybės: terpėje esančių molekulių sąveika turi įtakos vidutiniam laisvam molekulinio judėjimo keliui. Pavyzdžiui, skystyje su stipria sąveika tarpmolekulinė trauka yra didelė, o laisvas kelias mažas.

Procesemolekulinė distiliacija, vidutinis laisvas medžiagos molekulinio judėjimo kelias turės įtakos jos atskyrimo nuo mišinio efektui. Paprastai kalbant, medžiagas, kurių vidutinis laisvasis molekulinio judėjimo kelias yra lengviau atskirti, nes jų tarpmolekulinė sąveika yra silpna, o vidutinis laisvas molekulinio judėjimo kelias yra didelis, todėl joms lengviau „pabėgti“ nuo skysčio paviršiaus ir patekti į garų fazė, o tuo pačiu juos lengviau pakartotinai kondensuoti kondensatoriuje. Todėl molekulinės distiliacijos metu paprastai lengviau atskirti medžiagas, kurių molekulinė masė maža ir virimo temperatūra.

Molekulės, tinkamos efektyviam atskyrimui molekulinės distiliacijos metodu

• Alkoholis (etanolis): alkoholio molekulinė masė maža, tarpmolekulinė sąveika silpna, lengvai išgaruoja iš mišinio. Todėl alaus ir alkoholio gamybos procese alkoholis gali būti atskirtas nuo fermentacijos sultinio ar mišinio molekulinės distiliacijos būdu.
• Vanduo ir organiniai tirpikliai: dažnai reikia atskirti vandenį ir daugelį organinių tirpiklių (tokių kaip eteris, toluenas ir kt.). Kadangi tarpmolekulinė vandens sąveika yra didelė, vidutinis laisvas molekulinio judėjimo kelias yra mažas, o organinių tirpiklių tarpmolekulinė sąveika yra silpna, o vidutinis laisvas molekulinio judėjimo kelias yra didelis. Todėl molekulinės distiliacijos procese organiniai tirpikliai labiau išgaruoja į viršutinę kondensatoriaus dalį ir taip atsiskiria.
• Angliavandeniliai naftoje: Nafta yra sudėtingas mišinys, kuriame yra daug angliavandenilių junginių su skirtingu anglies grandinės ilgiu, pavyzdžiui, metano, etano ir propano. Kadangi skirtingų angliavandenilių molekulinė masė ir tarpmolekulinės sąveikos jėga yra gana skirtingos, juos galima atskirti molekuliniu distiliavimu.
• Skonio komponentai eteriniame aliejuje: Eterinis aliejus yra sudėtingas mišinys, išgautas iš augalų, kuriame yra daug kvapiųjų junginių, tokių kaip mentolis ir eukalipto aliejus. Šie kvepalų komponentai paprastai turi mažą molekulinę masę ir silpną tarpmolekulinę sąveiką, kurie yra tinkami atskyrimui ir gryninimui molekulinės distiliacijos būdu.

Molekulinio distiliavimo technologija plačiai naudojama išgaunant iš gyvūnų natūralius produktus, tokius kaip rafinuoti žuvų taukai. Žuvų taukai yra tam tikras aliejus, išgaunamas iš riebių žuvų. Žuvų taukuose gausu cis labai nesočiųjų riebalų rūgščių eikozapentaeno rūgšties (EPA) ir dokozaheksaeno rūgšties (DHR). Jis slopina trombocitų agregaciją, mažina kraujo klampumą, priešinasi uždegimams, vėžiui ir stiprina imunitetą. Jis laikomas potencialiu natūraliu vaistu ir funkciniu maistu. Tradiciniai atskyrimo metodai apima karbamido nusodinimą ir užšaldymą, o atkūrimo greitis yra mažas.

Naudojant karbamido inkliuzinio nusodinimo metodą, iš produkto galima efektyviai pašalinti sočiąsias ir mažai nesočiąsias riebalų rūgštis bei padidinti DHR ir EPA kiekį produkte, tačiau sunku atskirti kitas labai nesočiąsias riebalų rūgštis nuo DHR ir EPA. Gali pagaminti 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, molekulinė distiliacijagali sudaryti tik w(EPA+DHA)=72,5%, bet atkūrimo rodiklis gali siekti daugiau nei 70%. Produktas turi gerą spalvą, tyrą kvapą ir mažą peroksido vertę, o mišinį galima suskirstyti į produktus, turinčius skirtingą DHR ir EPA kiekį. Todėl molekulinės distiliacijos technologija yra veiksmingas būdas atskirti ir išvalyti EPA ir DHR.