Abstract: Moleculaire destillatieMoleculaire destillatie, ook wel bekend als kortpaddestillatie, is een niet-evenwichtsdestillatieproces dat de scheiding van stoffen onder hoog vacuüm mogelijk maakt op basis van verschillen in de gemiddelde vrije weglengte van de moleculen van verschillende stoffen. Moleculaire destillatietechnologie kenmerkt zich door een hoge vacuümgraad, een lage destillatietemperatuur, een korte verwarmingstijd en een hoge scheidingsefficiëntie. Hierdoor kunnen de scheidingskosten van hoogkokende stoffen verder worden verlaagd, de kwaliteit van warmtegevoelige materialen worden beschermd en is de technologie geschikt voor de scheiding en zuivering van hoogkokende, warmtegevoelige en gemakkelijk oxideerbare stoffen. Momenteel wordt moleculaire destillatietechnologie toegepast in industrieën zoals de petrochemische industrie, de fijnchemie en de voedingsmiddelenindustrie. Dit artikel analyseert de toepassing van moleculaire destillatietechnologie bij de zuivering van diglyceriden.
Trefwoorden: Moleculaire destillatietechnologie; diglyceriden; zuiveringstoepassing
In de chemische productie komen veel stoffen voor in de vorm van mengsels. Om aan de eisen van productie en gebruik te voldoen, moeten deze stoffen tot een bepaalde zuiverheid worden gescheiden. Van de verschillende scheidingsmethoden is destillatie een veelgebruikte methode, en moleculaire destillatietechnologie biedt vele belangrijke voordelen. Met de snelle ontwikkeling van de chemische industrie legt de sector tegenwoordig steeds meer nadruk op technologische vooruitgang. Bij de toepassing van moleculaire destillatietechnologie moeten aspecten zoals het productieproces en de eindproducten vanuit een groen perspectief worden benaderd, waardoor de ontwikkeling van groene fijnchemicaliën werkelijkheid wordt.
I.Overzicht van moleculaire destillatietechnologie
1. Basisprincipes van moleculaire destillatietechnologie
Moleculaire destillatie is een opkomende chemische productietechniek die zowel nationaal als internationaal veel aandacht heeft getrokken. Het unieke kenmerk ervan is dat het een fysische scheidingstechnologie is, die aanzienlijk verschilt van traditionele destillatiemethoden. Het is met name superieur aan traditionele destillatie wat betreft technische mogelijkheden en scheidingsefficiëntie. De drijvende kracht achter de scheiding bij moleculaire destillatie is de beweging van moleculen van verschillende stoffen en de daaruit voortvloeiende verschillen in hun gemiddelde vrije weglengte. Wanneer de druk in de separator afneemt en de temperatuur stijgt, versnelt de moleculaire beweging, wat leidt tot een afname van de moleculaire diameter. Naarmate de separator in werking is, worden de verschillen in moleculaire diameter steeds groter, waardoor uiteindelijk de stoffen worden gescheiden. Het scheidingsapparaat omvat een verdamper, verwarmingsplaten, condensatieplaten, enzovoort. Onder een hoog vacuüm zorgt de gelijktijdige werking van de verwarmingsplaten en condensatieplaten ervoor dat de moleculen in de gemengde grondstof zich scheiden en naar de condensatieplaten stromen, waardoor uiteindelijk een succesvolle scheiding wordt bereikt.
2. Sleuteltechnologieën in moleculaire destillatie
Om moleculaire destillatietechnologie een belangrijke rol te laten spelen in de groene productie van fijnchemicaliën, is een grondige analyse van de belangrijkste technologieën in het destillatieproces noodzakelijk. Alleen met een diepgaand begrip kan de toepassing van deze technologie betere resultaten opleveren. Bij moleculaire destillatie worden verschillende belangrijke technische middelen gebruikt. De eerste is de vacuümtechnologie. Deze is essentieel voor een soepel verloop van het gehele moleculaire destillatieproces. Het gebruik van vacuümtechnologie creëert een vacuümomgeving voor moleculaire destillatie, waardoor de normale werking van de daaropvolgende processen wordt gewaarborgd. De verdamper voor moleculaire destillatie is eveneens een belangrijk onderdeel van de technologie. Bij de toepassing van moleculaire destillatietechnologie is het van cruciaal belang dat de structuur van de verdamper voldoet aan de productie-eisen, om een hoogwaardige scheiding van de materialen te garanderen. Daarnaast is er het materiaaltransportsysteem. Dit systeem vormt de levensader van de moleculaire destillatietechnologie. Verdere optimalisatie van dit systeem is nodig om de betrouwbaarheid van de moleculaire destillatietechnologie te verhogen en de voortdurende ontwikkeling ervan te waarborgen.
II. Principes en kenmerken van moleculaire destillatie
1. Basisprincipes
Conventionele destillatie is gebaseerd op het damp-vloeistofevenwicht, gecombineerd met de verschillen in relatieve vluchtigheid tussen de componenten, en de scheiding vindt plaats bij het kookpunt van het mengsel. Moleculaire destillatie daarentegen scheidt stoffen onder hoog vacuüm op basis van de verschillen in de gemiddelde vrije weglengte van de moleculen. Moleculaire destillatie is een destillatieproces onder hoog vacuüm waarbij de scheiding plaatsvindt onder het kookpunt van de stoffen, waardoor het een volledig niet-evenwichtsdestillatieproces is. Tijdens de moleculaire destillatie hebben de moleculen van de lichte component een grote gemiddelde vrije weglengte, terwijl de moleculen van de zware component een kleine gemiddelde vrije weglengte hebben. Als een condensatieoppervlak op een afstand van het verdampingsoppervlak wordt geplaatst die kleiner is dan de gemiddelde vrije weglengte van de moleculen van de lichte component, maar groter dan die van de moleculen van de zware component, zullen de moleculen van de lichte component op het condensatieoppervlak vallen en condenseren. Dit verstoort het dynamische evenwicht van hun moleculaire beweging, waardoor ze continu ontsnappen. Ondertussen keren de zware componentmoleculen, die het condensatieoppervlak niet kunnen bereiken, terug naar het oorspronkelijke vloeistofoppervlak en bereiken snel een dynamisch evenwicht. Op deze manier worden de verschillende componenten in het mengsel gescheiden.
2. Voordelen en beperkingen van moleculaire destillatietechnologie
Op basis van de werkingsprincipes van moleculaire destillatietechnologie kunnen verschillende kenmerken worden samengevat. Ten eerste vereist het scheidingsproces van moleculaire destillatie, in tegenstelling tot conventionele destillatie, geen hoge temperatuur. Dit komt doordat moleculaire destillatie primair afhankelijk is van moleculaire beweging voor scheiding, en niet van kookpunten. Daarom moet de temperatuur in de praktijk onder het kookpunt worden gehouden. Vergeleken met conventionele destillatie vereist moleculaire destillatie een lagere druk, en een verlaging van de druk leidt tot een verlaging van het kookpunt. Omdat de temperatuur die voor deze technologie vereist is niet het kookpunt hoeft te bereiken, is de bedrijfstemperatuur van moleculaire destillatie onvermijdelijk lager dan die van conventionele destillatie. Moleculaire destillatie is een niet-evenwichtsdestillatieproces met verschillende voordelen. Het eerste is de lage bedrijfstemperatuur. Bij moleculaire destillatie kan scheiding worden bereikt zonder dat de kooktoestand wordt bereikt als dampmoleculen uit de vloeibare fase ontsnappen. Een ander voordeel is de lage bedrijfsdruk. Om een voldoende grote gemiddelde vrije weglengte te verkrijgen, moet de destillatiedruk worden verlaagd. Omdat de apparatuur voor moleculaire destillatie eenvoudig is en de interne drukval klein is, kan een hoger vacuüm worden bereikt. Ten tweede is de opwarmtijd kort. Gebaseerd op het principe van moleculaire destillatie, bereiken lichte moleculen die ontsnappen aan het verdampingsoppervlak het condensatieoppervlak met vrijwel geen botsingen, wat resulteert in een zeer korte opwarmtijd. Bovendien is de scheidingsefficiëntie hoog. Tegelijkertijd moet de werking van moleculaire destillatie aan een aantal voorwaarden voldoen. Ten eerste moet er een zeker verschil zijn in de gemiddelde vrije weglengte van de lichte en zware componentmoleculen. Ten tweede moet de afstand tussen het verdampingsoppervlak en het condensatieoppervlak kleiner zijn dan de gemiddelde vrije weglengte van de lichte componentmoleculen. Vergeleken met conventionele destillatie heeft moleculaire destillatie veel voordelen, maar ook bepaalde beperkingen. Omdat moleculaire destillatie scheiding onder hoog vacuüm vereist, zijn relatief dure apparatuur en hogere ontwerp- en technische eisen nodig.
III. Enzymatische synthese van diglyceriden
1. Verestering
Esterificatie maakt gebruik van glycerol en vrije vetzuren als grondstoffen en lipase als katalysator om DAG (diglyceriden) te produceren. Tijdens het esterificatieproces ontstaan bijproducten zoals TAG (triglyceriden) en MAG (monoglyceriden). Het water dat tijdens de esterificatiereactie ontstaat, belemmert niet alleen de voortgang van de reactie, maar vermindert ook de activiteit van lipase. Het is daarom cruciaal om het watergehalte op het juiste niveau te houden. Doorgaans is de hoeveelheid vrije vetzuren groter dan die van glycerol om voldoende vrije vetzuren te leveren voor de esterificatie met glycerol, maar het mag niet te veel zijn, anders kan het moeilijk zijn om ze aan het einde van de reactie te verwijderen of kan het de lipaseactiviteit beïnvloeden door de hoge zuurgraad. De directe esterificatiemethode heeft voordelen zoals een korte reactietijd, een hoge productzuiverheid en eenvoudige reactiestappen. Omdat vrije vetzuren echter erg duur zijn, zijn de kosten van de directe esterificatiemethode relatief hoog.
2. Gedeeltelijke hydrolyse
De partiële hydrolysemethode omvat de reactie van TAG met water en enzymen om een mengsel van DAG, MAG en FFA (vrije vetzuren) te verkrijgen. Hoogzuivere DAG wordt vervolgens verkregen door water, MAG, FFA en resterende TAG te verwijderen via moleculaire destillatie. De partiële hydrolysemethode heeft een eenvoudig reactieproces en lage kosten. Dit proces introduceert echter water, wat de kwaliteit van de olie kan verminderen, met name oliën met een hoog gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren. Voordat de reactie plaatsvindt, beïnvloedt de oplosbaarheid van water in het vetmateriaal de reactiesnelheid. Daarom worden vaak organische oplosmiddelen of oppervlakteactieve stoffen toegevoegd aan de partiële hydrolysereactie om de onderlinge oplosbaarheid van de reactanten te verhogen en de opbrengst aan DAG te verbeteren.
3. Glycerolyse
Glycerolyse is de meest economische methode voor de productie van DAG. Enzymatische glycerolyse gebruikt TAG en glycerol als grondstoffen onder katalyse van lipase om DAG te produceren. Tijdens het glycerolyseproces wordt glycerol geleidelijk toegevoegd om te voorkomen dat het adsorbeert aan de actieve plaats van lipase en de katalytische activiteit beïnvloedt. Net als bij de partiële hydrolysemethode worden soms oppervlakteactieve stoffen van voedingskwaliteit aan de glycerolysereactie toegevoegd om het probleem van de onmengbaarheid tussen glycerol en oliën/vetten te ondervangen.
4. Transesterificatie
De transesterificatiemethode gebruikt TAG en MAG als grondstoffen onder katalyse van lipase om DAG te produceren. De transesterificatiemethode omvat twee stappen: eerst de hydrolysereactie van TAG, en vervolgens de veresteringsreactie tussen de lipase uit de gehydrolyseerde TAG en MAG. Het vinden van de juiste balans tussen de twee stappen, hydrolyse en verestering, is cruciaal en vormt tevens een uitdaging. Bovendien is de hoge kostprijs van MAG een belemmering voor industriële toepassing.
IV. Toepassing van moleculaire destillatietechnologie bij de zuivering van diglyceriden
DAG (diglyceriden) is een nieuw type gezonde olie, maar het gehalte ervan in natuurlijke oliën en vetten is erg laag. Bovendien bevat het ruwe product van kunstmatig gesynthetiseerde diglyceriden ook veel andere bijproducten. Daarom is de zuivering van diglyceriden erg belangrijk. Moleculaire destillatie is een van de meest gebruikte technologieën in het zuiveringsproces van diglyceriden. Het is tevens een relatief nieuwe en efficiënte scheidings- en zuiveringstechnologie die scheiding en zuivering bereikt door gebruik te maken van de verschillen in de gemiddelde vrije weglengte van moleculen van verschillende stoffen. Kenmerkend zijn de lage destillatietemperatuur, de korte verwarmingstijd, de hoge scheidingsefficiëntie, de milieuvriendelijkheid en het brede toepassingsgebied. De methode is met name geschikt voor de scheiding en zuivering van natuurlijke producten met een hoog kookpunt, hittegevoeligheid en gemakkelijke oxidatie. Deze methode kan ook effectief thermische degradatie van hittegevoelige en gemakkelijk oxideerbare componenten voorkomen. De methode kan ook worden toegepast voor de scheiding van stoffen met een hoog kookpunt of kleine verschillen in kookpunt. De toepassingsmogelijkheden voor de zuivering van diglyceriden zijn breed. Er zijn echter ook enkele problemen verbonden aan de toepassing van moleculaire destillatietechnologie voor de zuivering van diglyceriden. Zo vereist moleculaire destillatieapparatuur een hoge mate van afdichting en is deze kostbaar. Momenteel bestaat er geen verwante technologie die deze problemen kan oplossen, en is het noodzakelijk om nieuwe technische middelen te integreren met moleculaire destillatietechnologie.
Samenvattend is de betrouwbaarheid van moleculaire destillatietechnologie in de praktijk volledig bewezen en kan deze de ontwikkeling en vooruitgang van groene fijnchemische technologie bevorderen. Omdat moleculaire destillatietechnologie nauw verbonden is met de ontwikkeling van verwante technologieën, zou China de uitgebreide technische uitwisseling en samenwerking tussen bedrijven, instellingen en universiteiten verder moeten versterken om een basis te leggen voor de optimalisatie van procesparameters voor de industriële toepassing van moleculaire destillatie. Moleculaire destillatietechnologie heeft unieke voordelen bij de scheiding en zuivering van natuurlijke geneesmiddelen en wordt steeds vaker toegepast bij de scheiding en zuivering van natuurlijke geneesmiddelen.
Heeft u vragen over moleculaire destillatietechnologie of aanverwante vakgebieden, of wilt u meer weten? Neem dan gerust contact met ons op.Neem contact met ons op Een professioneel team. Wij zetten ons in om u de hoogste kwaliteit service te bieden.Kant-en-klare oplossingen.
Geplaatst op: 16 april 2026
