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1、分子蒸餾在提取天然維生素E中的應(yīng)用我國(guó)是一個(gè)生產(chǎn)油脂量和消費(fèi)量很大的國(guó)家,年消費(fèi)油脂量約800萬(wàn)噸左右。特別是近年來(lái)隨著我國(guó)人民生活水平的提高,人們對(duì)油脂品質(zhì)質(zhì)量的要求也逐步提高,使油脂加工中的副產(chǎn)物,如油腳、皂腳、脫臭餾出物等也越來(lái)越多。同時(shí),隨著國(guó)際、國(guó)內(nèi)對(duì)天然維生素E保健功能的日益了解和應(yīng)用的不斷深人,市場(chǎng)上對(duì)天然維生素E的需求量正日益增長(zhǎng)。據(jù)介紹,在出口的維生素E中,75%~80%用于飼料添加劑。因此,充分利用有限的資源,合理地
2、從油脂加工的副產(chǎn)物(如:油腳、皂腳、脫臭餾出物等)提取天然維生素E,具有廣泛的意義。分子蒸餾(Moleculardistilhtion)是一種在高真空度下進(jìn)行的液液分離操作的連續(xù)蒸餾過(guò)程。其分離原理是基于在一定的溫度和真空度下不同物質(zhì)的分子平均自由程差異,在遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)的溫度下將其分離。分子蒸餾技術(shù)特別適應(yīng)于高沸點(diǎn)、熱敏性以及易氧化物料的分離純化,可降低高沸點(diǎn)物料的分離成本,保護(hù)熱敏物料的特點(diǎn)品質(zhì)。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油化工、食品香料
3、等領(lǐng)域,特別是天然物質(zhì)的提取與分離。1分子蒸餾的基本原理分子蒸餾不同于一般的蒸餾技術(shù),它是運(yùn)用不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)自由程的差別而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。所謂自由程,即是一個(gè)分子在相鄰兩次分子碰撞之間所經(jīng)過(guò)的路程。任一分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都在不斷變化自由程,而在一定的外界條件下,不同物質(zhì)的分子其自由程各不相同。在某時(shí)間間隔內(nèi)自由程的平均值,叫做平均自由程(meanfreepath)。根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論,液體混合物的分子受熱后運(yùn)動(dòng)加劇,會(huì)從液面逸出而成為氣體
4、分子,隨著液面上氣體分子的增加,有一部分其他分子就會(huì)返回液體,在外界溫度保持恒定的情況下,最終達(dá)到液——?dú)獾膭?dòng)態(tài)平衡。JumiLutisan和JanCvengros運(yùn)用理想氣體動(dòng)力學(xué)理論導(dǎo)出分子平均自由程公式,提出分子蒸餾的分離作用是利用液體分子受熱會(huì)從液面逸出,而且不同種類分子逸出后其平均自由程不同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。分子平均自由程的公式:λm=νmf式中:λm——分子的平均自由程νm——某一分子的平均速度f(wàn)——碰撞頻率由分子平均自由程的公式可
5、知,不同的分子由于其運(yùn)動(dòng)速度和有效分子直徑不同,他們的平均自由程是不相同的,輕分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,分子蒸餾的分離作用就是利用不同分子的平均自由程不同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2分子蒸餾的特點(diǎn)分子蒸餾在低氧惰性條件下蒸餾具有如下特點(diǎn):2.1蒸餾溫度低普通蒸餾在沸點(diǎn)溫度進(jìn)行,分子蒸餾是在低于蒸餾物質(zhì)沸點(diǎn)的任何溫度下進(jìn)行,被分離物質(zhì)只要存在著溫度差,就能達(dá)到分離目的。2.2蒸餾真空度高整個(gè)物料系統(tǒng)均在真空下,其最低蒸餾壓力必須保證低于0
6、.5Pa~1Pa,因此物料不易氧化受損。2.3受熱時(shí)間短分子蒸餾裝置加熱面與冷凝面的距離小于輕分子的平均自由程,液面逸出的輕分子幾脫臭餾出物主要包括游離脂肪酸、甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、甾醇、維生素E和氧化副產(chǎn)物等。其主要揮發(fā)組分分子量與相對(duì)揮發(fā)度見(jiàn)表2。表2幾種主要揮發(fā)組分、分子量與相對(duì)揮發(fā)度揮發(fā)組分分子量相對(duì)揮發(fā)度游離脂肪酸2802.5維生素E4151.0甾醇4100.6甾醇酯6750.038從脫臭餾出物中提取維生素E,就是要將
7、餾出物中非維生素E成分分離出來(lái),以提高餾出物中維生素E的含量。目前,提取天然維生素E的方法主要有萃取法、蒸餾法、吸附法和化學(xué)處理法。其中利用化學(xué)處理和分子蒸餾相結(jié)合可提取高純度和高濃度的天然維生素E。3.3分子蒸餾在提取天然維生素E中的應(yīng)用為了得到較高純度的天然維生素E濃縮物,常采用酯化—分子蒸餾組合工藝來(lái)提取。首先,通過(guò)化學(xué)處理(即將脫臭餾出物中的脂肪酸和中性油用低級(jí)醇進(jìn)行酯化反應(yīng)),把植物油脫臭餾出物中的游離脂肪酸、甘油酯轉(zhuǎn)化為沸點(diǎn)
8、及分子量與天然維生素E的沸點(diǎn)和分子量相差較大的脂肪酸酯。然后,將餾出物中的甾醇冷析分離。最后,通過(guò)蒸餾的方法將脂肪酸多元醇酯或脂肪酸甲酯與維生素E進(jìn)行分離,獲取一定純度的天然維生素E濃縮物。蒸餾后濃縮物中還含有較多的非維生素E成分,為此在溫度為220~240℃、壓力為103~105mmHg的高真空條件下,再進(jìn)行分子蒸餾,將沸點(diǎn)與維生素E的沸點(diǎn)接近的組分分離,進(jìn)一步提高濃縮物維生素E的含量。經(jīng)過(guò)上述濃縮和精制后,可得到濃度為50~70的天
9、然維生素E。如果需要得到濃度更到的維生素E,可采用其它提純方法如色譜法、離子交換、溶劑萃取等再進(jìn)一步精制。工藝流程如下:4展望維生素E作為一種維生素,具有其它物質(zhì)所不具備的、生命有機(jī)體必需的生物活性。我國(guó)的植物油資源豐富,從植物油精煉副產(chǎn)物中提取天然維生素E,既是天然資源的綜合利用,又是獲得天然維生素E的最佳方法。每年我國(guó)大規(guī)模的油廠都剩下數(shù)量驚人的油腳,這一寶貴資源并未開(kāi)發(fā)利用,而是白白浪費(fèi)掉了。如果從中提取天然維生素E,可以變廢為寶
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