Resum: destil·lació molecular, també coneguda com a destil·lació de recorregut curt, és un procés de destil·lació fora de l'equilibri que aconsegueix la separació de substàncies sota alt buit basant-se en les diferències en el recorregut lliure mitjà del moviment molecular de diferents substàncies. La tecnologia de destil·lació molecular presenta un alt grau de buit, una baixa temperatura de destil·lació, un temps d'escalfament curt i una alta eficiència de separació. Per tant, pot reduir encara més el cost de separació de materials d'alt punt d'ebullició, protegir la qualitat dels materials sensibles a la calor i és adequada per a la separació i purificació de substàncies d'alt punt d'ebullició, sensibles a la calor i fàcilment oxidables. Actualment, la tecnologia de destil·lació molecular s'ha aplicat en indústries com la petroquímica, la química fina i l'alimentació. Aquest article analitza l'aplicació de la tecnologia de destil·lació molecular en la purificació de diglicèrids.
Paraules clau: Tecnologia de destil·lació molecular; diglicèrids; aplicació de purificació
En la producció química, existeixen moltes substàncies en forma de mescles. Per complir els requisits de producció i ús, aquestes substàncies s'han de separar fins a una certa puresa. Entre els diversos mètodes de separació, la destil·lació és un mètode comú, i la tecnologia de destil·lació molecular ofereix molts avantatges significatius. Actualment, amb el ràpid desenvolupament de la indústria química, el sector ha començat a posar més èmfasi en l'avanç i el progrés tecnològic. A l'hora d'aplicar la tecnologia de destil·lació molecular, aspectes com el procés de producció i els productes finals s'han d'operar i practicar des d'una perspectiva verda, fent així realitat el desenvolupament de la química fina verda.
I.Visió general de la tecnologia de destil·lació molecular
1. Principis bàsics de la tecnologia de destil·lació molecular
La tecnologia de destil·lació molecular és una tècnica emergent de producció química que ha atret una atenció considerable tant a nivell nacional com internacional. La seva característica única rau en ser una tecnologia de separació física, significativament diferent dels mètodes de destil·lació tradicionals, i és notablement superior a la destil·lació tradicional pel que fa a la capacitat tècnica i l'eficiència de separació. La força motriu de la separació en la tecnologia de destil·lació molecular prové del moviment de les molècules de diferents substàncies i les diferències resultants en els seus recorreguts lliures mitjans. Quan la pressió al separador disminueix i la temperatura augmenta, el moviment molecular s'accelera, cosa que provoca una reducció del diàmetre molecular. A mesura que el separador funciona, les diferències en els diàmetres moleculars es fan cada cop més grans, aconseguint finalment la separació de les substàncies. El dispositiu de separació inclou un evaporador, plaques de calefacció, plaques de condensació, etc. En un entorn d'alt buit, el funcionament simultani de les plaques de calefacció i les plaques de condensació fa que les molècules del líquid cru barrejat se separin i flueixin cap a les plaques de condensació, aconseguint finalment una separació reeixida.
2. Tecnologies clau en la destil·lació molecular
Perquè la tecnologia de destil·lació molecular pugui tenir un paper significatiu en la producció de productes químics verds fins, cal analitzar exhaustivament les tecnologies clau utilitzades en el procés de destil·lació. Només amb una comprensió completa es pot aconseguir millors resultats amb l'aplicació d'aquesta tecnologia. En la destil·lació molecular s'utilitzen diversos mitjans tècnics clau. El primer és la tecnologia de segellat d'alt buit. Aquesta és la clau per a una implementació fluida de tot el procés de destil·lació molecular. L'ús de la tecnologia de segellat d'alt buit pot crear un entorn de buit per a la destil·lació molecular, garantint així el funcionament normal dels processos de destil·lació molecular posteriors. L'evaporador de destil·lació molecular també és una part important de la tecnologia. En el procés d'aplicació de la tecnologia de destil·lació molecular, és essencial garantir que l'estructura de l'evaporador compleixi els requisits de producció, per tal de garantir una separació de materials d'alta qualitat. A més, hi ha el sistema de transport de materials. Això serveix com a artèria per al funcionament de la tecnologia de destil·lació molecular. Aquest sistema necessita una optimització addicional per millorar la fiabilitat de la tecnologia de destil·lació molecular i garantir el seu avenç continu.
II. Principis i característiques de la destil·lació molecular
1. Principis bàsics
La destil·lació convencional es basa en l'equilibri vapor-líquid, combinat amb les diferències de volatilitat relativa entre els components, i la separació es duu a terme a la temperatura d'ebullició de la mescla. La destil·lació molecular, en canvi, aconsegueix la separació entre substàncies sota alt buit basant-se en les diferències en el recorregut lliure mitjà del moviment molecular de diferents substàncies. La destil·lació molecular és un procés de destil·lació a alt buit en què la separació es duu a terme per sota del punt d'ebullició de les substàncies, convertint-lo en un procés de destil·lació completament fora d'equilibri. Durant l'operació de destil·lació molecular, les molècules dels components lleugers tenen un recorregut lliure mitjà gran, mentre que les molècules dels components pesants tenen un recorregut lliure mitjà petit. Si es col·loca una superfície de condensació a una distància de la superfície d'evaporació que és menor que el recorregut lliure mitjà de les molècules dels components lleugers però major que la de les molècules dels components pesants, les molècules dels components lleugers cauran sobre la superfície de condensació i es condensaran. Això interromp l'equilibri dinàmic del seu moviment molecular, fent que s'escapen contínuament. Mentrestant, les molècules dels components pesants, incapaces d'arribar a la superfície de condensació, tornen a la superfície líquida original i s'acosten ràpidament a un equilibri dinàmic. Així, els diferents components de la mescla se separen.
2. Avantatges i limitacions de la tecnologia de destil·lació molecular
Basant-se en els principis de funcionament de la tecnologia de destil·lació molecular, es poden resumir diverses característiques. En primer lloc, a diferència de la destil·lació convencional, el procés de separació de la destil·lació molecular no requereix un entorn d'alta temperatura. Això es deu al fet que la destil·lació molecular es basa principalment en el moviment molecular per a la separació, no en els punts d'ebullició. Per tant, en el funcionament pràctic, la temperatura s'ha de mantenir per sota del punt d'ebullició. En comparació amb la destil·lació convencional, la destil·lació molecular requereix una pressió més baixa, i una reducció de la pressió condueix a una disminució del punt d'ebullició. Com que la temperatura requerida per aquesta tecnologia no necessita arribar al punt d'ebullició, la temperatura de funcionament de la destil·lació molecular és inevitablement inferior a la de la destil·lació convencional. La destil·lació molecular és un procés de destil·lació fora de l'equilibri amb diversos avantatges. El primer és la baixa temperatura de funcionament. En la destil·lació molecular, si les molècules de vapor s'escapen de la fase líquida, la separació es pot aconseguir sense arribar a l'estat d'ebullició. Un altre avantatge és la baixa pressió de funcionament. Per obtenir un recorregut lliure mitjà prou gran, s'ha de reduir la pressió de destil·lació. Com que l'equip de destil·lació molecular és senzill i la caiguda de pressió interna és petita, es pot aconseguir un buit més alt. El següent és un temps d'escalfament curt. Basant-se en el principi de la destil·lació molecular, les molècules lleugeres que s'escapen de la superfície d'evaporació arriben a la superfície de condensació gairebé sense col·lisions, cosa que resulta en un temps d'escalfament molt curt. A més, l'eficiència de separació és alta. Al mateix temps, l'operació de destil·lació molecular ha de complir diverses condicions. En primer lloc, hi ha d'haver una certa diferència en els camins lliures mitjans de les molècules dels components lleugers i pesants. En segon lloc, la distància entre la superfície d'evaporació i la superfície de condensació ha de ser menor que el camí lliure mitjà de les molècules dels components lleugers. En comparació amb la destil·lació convencional, la destil·lació molecular té molts avantatges destacats, però també certes limitacions. Com que la destil·lació molecular requereix separació sota alt buit, requereix equips relativament cars i requisits de disseny i tècnics més elevats.
III. Síntesi enzimàtica de diglicèrids
1. Esterificació
L'esterificació utilitza glicerol i àcids grassos lliures com a matèries primeres i lipasa com a catalitzador per produir DAG (diglicèrids). Durant el procés d'esterificació, es generen subproductes com ara TAG (triglicèrids) i MAG (monoglicèrids). L'aigua produïda en la reacció d'esterificació no només dificulta el progrés de la reacció, sinó que també redueix l'activitat de la lipasa. Per tant, és crucial controlar el contingut d'aigua adequat. Normalment, la quantitat d'àcids grassos lliures subministrada és més gran que la de glicerol per proporcionar suficients àcids grassos lliures per a l'esterificació amb glicerol, però no ha de ser excessiva, ja que en cas contrari pot ser difícil d'eliminar al final de la reacció o pot afectar l'activitat de la lipasa a causa de l'alta acidesa. El mètode d'esterificació directa té avantatges com ara un temps de reacció curt, una alta puresa del producte i passos de reacció senzills. Tanmateix, com que els àcids grassos lliures són molt cars, el cost del mètode d'esterificació directa és relativament alt.
2. Hidròlisi parcial
El mètode d'hidròlisi parcial implica fer reaccionar TAG amb aigua i enzims per obtenir una barreja de DAG, MAG i FFA (àcids grassos lliures). A continuació, s'obté DAG d'alta puresa eliminant aigua, MAG, FFA i TAG residuals mitjançant destil·lació molecular. El mètode d'hidròlisi parcial té un procés de reacció senzill i de baix cost. Tanmateix, aquest procés introdueix aigua, cosa que pot reduir la qualitat de l'oli, especialment els olis amb un alt contingut d'àcids grassos poliinsaturats. Abans que es produeixi la reacció, la solubilitat de l'aigua en el material gras afecta primer la velocitat de reacció. Per tant, sovint s'afegeixen dissolvents orgànics o tensioactius a la reacció d'hidròlisi parcial per augmentar la solubilitat mútua dels reactius i millorar el rendiment de DAG.
3. Gliceròlisi
La gliceròlisi és el mètode més econòmic per produir DAG. La gliceròlisi enzimàtica utilitza TAG i glicerol com a matèries primeres sota la catàlisi de la lipasa per produir DAG. Durant el procés de gliceròlisi, s'afegeix glicerol gradualment per evitar que s'adsorbeixi al centre actiu de la lipasa i afecti la seva activitat catalítica. De manera similar al mètode d'hidròlisi parcial, de vegades s'afegeixen tensioactius de grau alimentari a la reacció de gliceròlisi per superar el problema d'immiscibilitat entre el glicerol i els olis/greixos.
4. Transesterificació
El mètode de transesterificació utilitza TAG i MAG com a matèries primeres sota la catàlisi de la lipasa per produir DAG. El mètode de transesterificació implica dos passos: primer, la reacció d'hidròlisi del TAG i després la reacció d'esterificació entre la lipasa del TAG hidrolitzat i el MAG. L'equilibri entre els dos passos d'hidròlisi i esterificació és clau i també un repte. A més, l'alt cost del MAG és desfavorable per a la implementació industrial.
IV. Aplicació de la tecnologia de destil·lació molecular en la purificació de diglicèrids
El DAG (diglicèrids) és un nou tipus d'oli saludable, però el seu contingut en olis i greixos naturals és molt baix. A més, el producte cru dels diglicèrids sintetitzats artificialment també conté molts altres subproductes. Per tant, la purificació dels diglicèrids és molt important. La tecnologia de destil·lació molecular és una de les tecnologies més utilitzades en el procés de purificació dels diglicèrids. També és una tecnologia de separació i purificació relativament nova i eficient, que aconsegueix l'objectiu de la separació i purificació utilitzant les diferències en el recorregut lliure mitjà del moviment molecular de diferents substàncies. Presenta una baixa temperatura de destil·lació, un temps d'escalfament curt, una alta eficiència de separació, sense contaminació i un ampli rang d'aplicació. És particularment adequat per a la separació i purificació de productes naturals amb punts d'ebullició elevats, sensibilitat a la calor i fàcil oxidació. Aquest mètode també pot evitar eficaçment la degradació tèrmica dels components sensibles a la calor i fàcilment oxidables. També es pot aplicar a substàncies separades amb punts d'ebullició elevats o petites diferències en els punts d'ebullició. Té àmplies perspectives d'aplicació en la purificació dels diglicèrids. Tanmateix, també hi ha alguns problemes en l'aplicació de la tecnologia de destil·lació molecular a la purificació dels diglicèrids. Per exemple, els equips de destil·lació molecular requereixen un alt rendiment de segellat i són cars. Actualment, cap tecnologia relacionada pot resoldre aquests problemes i cal integrar nous tipus de mitjans tècnics amb la tecnologia de destil·lació molecular.
En resum, la fiabilitat de la tecnologia de destil·lació molecular s'ha demostrat plenament a la pràctica i pot promoure el desenvolupament i el progrés de l'enginyeria química fina verda. Atès que la tecnologia de destil·lació molecular està estretament relacionada amb el desenvolupament de tecnologies relacionades, la Xina hauria d'enfortir encara més els intercanvis tècnics i la cooperació extensos entre empreses, institucions i universitats, per tal d'establir les bases per a l'optimització dels paràmetres del procés per a l'aplicació industrial de la destil·lació molecular. La tecnologia de destil·lació molecular té avantatges únics en la separació i purificació de medicaments naturals. S'ha utilitzat cada cop més en la separació i purificació de medicaments naturals.
Si teniu cap consulta sobre la tecnologia de destil·lació molecular o camps relacionats, o si voleu obtenir més informació, no dubteu a contactar amb nosaltres.Contacta amb nosaltres equip professional. Ens dediquem a oferir-vos un servei de la més alta qualitat iSolucions clau en mà.
Data de publicació: 16 d'abril de 2026
