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分子蒸餾技術(shù)在天然維生素E分離提純中的應(yīng)用


今日話題

維生素A和E瘋狂漲價(jià)?!



(來(lái)源:石化聯(lián)合會(huì)化工新材料專委會(huì)公眾號(hào))


8月7日,德國(guó)巴斯夫公司宣布,德國(guó)路德維希港南區(qū)生產(chǎn)裝置有機(jī)溶劑泄露引發(fā)火災(zāi)導(dǎo)致工廠關(guān)閉,公司及子公司的部分維生素A(VA)、維生素E(VE)和類胡蘿卜素產(chǎn)品,以及某些香料原料等,將從即日起暫停供貨,直至有進(jìn)一步通知。


該事件迅速在市場(chǎng)引發(fā)了連鎖反應(yīng),維生素A和E瘋狂漲價(jià),國(guó)內(nèi)維生素E的供應(yīng)商浙江醫(yī)藥公司、新和成藥業(yè)、冠幅股份、北大醫(yī)藥一時(shí)間股價(jià)翻倍。


維生素E作用和來(lái)源是?


維生素E(Vitamin E)又稱為生育酚,是一種脂溶性維生素,是最主要的抗氧化劑之一。溶于脂肪和乙醇等有機(jī)溶劑中,不溶于水,對(duì)酸穩(wěn)定,對(duì)堿不穩(wěn)定,對(duì)熱不敏感。維生素E苯環(huán)上的酚羥基被乙?;ニ鉃榉恿u基后為生育酚。


圖1:維生素E結(jié)構(gòu)式



維生素E的作用

適當(dāng)補(bǔ)充維生素E,能促進(jìn)性激素分泌,使男子精子活力和數(shù)量增加;使女子雌性激素濃度增高,提高生育能力;還可抑制眼睛晶狀體內(nèi)的過(guò)氧化脂反應(yīng),改善血液循環(huán)。


維生素E的來(lái)源

目前維生素E主要分為2大類,一是天然維生素E,多來(lái)源于植物油脂、堅(jiān)果類等;二是合成類維生素E,如維生素E片、維生素E軟膠囊等藥物制劑。有相關(guān)報(bào)道指出,天然維生素E在生物學(xué)活性、營(yíng)養(yǎng)生理作用和安全性上均優(yōu)于化學(xué)合成的維生素E。



提純天然維生素E的主流方法



植物油脂是天然維生素E的主要來(lái)源,油脂脫臭時(shí)所得到的餾出物是提取天然維生素E的主要原料。而脫臭餾出物[4]是油脂在精煉時(shí)的副產(chǎn)物,可以用來(lái)生產(chǎn)維生素E,不僅可以變廢為寶,而且可以提高油廠的經(jīng)濟(jì)效益,以滿足醫(yī)藥、食品等方面的要求。


目前,天然維生素E的提取方法有多種,具體如下:




1

分子蒸餾法提純天然維生素E,設(shè)備簡(jiǎn)單,操作容易,效率高,不會(huì)引入其余雜質(zhì),是目前天然維生素E產(chǎn)品分離的一種最常用方法;

2

真空蒸餾法的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)比分子蒸餾要低,但是它不能把原料中和維生素E沸點(diǎn)相近的物質(zhì)分離岀來(lái);

3

超臨界CO2技術(shù),具有高滲透力、低黏度和對(duì)物質(zhì)良好的溶解能力,也具有很好的操控性。但該設(shè)備一次性投入費(fèi)用較高,而且維生素E單次回收率較低。


綜上所述,分子蒸餾具有操作溫度低、物料加熱時(shí)間短等特點(diǎn),是目前天然維生素E產(chǎn)品分離的一種常用方法。


什么是分子蒸餾?


分子蒸餾又稱短程蒸餾,是近年來(lái)新興并廣泛應(yīng)用的一種在高真空條件下進(jìn)行高效分離純化的技術(shù)。分子蒸餾由于操作溫度低、受熱時(shí)間短、分離程度高等特點(diǎn),解決了熱敏性、高沸點(diǎn)或高相對(duì)分子質(zhì)量、高黏度、易氧化物料難分離純化的問(wèn)題,目前已被廣泛應(yīng)用于制藥、石油化工、食品工業(yè)、香料香精等方面,具有廣闊的發(fā)展前景。


分子蒸餾的基本原理


常規(guī)蒸餾是利用樣品各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離,而分子蒸餾是在高真空下分離操作的非平衡蒸餾,通過(guò)將液體加熱,依托混合物組分中不同分子平均分子自由程的差異,在遠(yuǎn)低于物質(zhì)常壓沸點(diǎn)的情況下將物質(zhì)進(jìn)行分離,故分子蒸餾其實(shí)質(zhì)是分子蒸發(fā),是一種特殊的液-液分離技術(shù)。


把分子連續(xù)兩次碰撞之間通過(guò)的路程稱為自由程,分子自由程的平均值稱為分子平均自由程。由分子的平均自由程公式可知,不同物質(zhì)分子由于運(yùn)動(dòng)速度和有效分子直徑不同,平均分子自由程也不相同,重分子的平均自由程小,輕分子的平均自由程大。在液面上方小于輕分子平均自由程而大于重分子平均自由程處設(shè)置冷凝面,使得輕分子不斷地落在冷凝面上被冷凝,進(jìn)而破壞輕分子的動(dòng)態(tài)平衡,而重分子因?yàn)榈竭_(dá)不了冷凝面就會(huì)發(fā)生碰撞返回溶液中,最終使混合液中的不同成分分離。如下圖所示:


圖2:分子蒸餾原理圖


分子蒸餾技術(shù)在天然維生素E提純中的應(yīng)用

利用分子蒸餾技術(shù)提純天然維生素E時(shí),需要采用多級(jí)分離原則,每一個(gè)級(jí)別可以分為不同的組分。在具體的生產(chǎn)過(guò)程中,可以連續(xù)進(jìn)料,同時(shí)還能夠抽出其中的副產(chǎn)品,整個(gè)生產(chǎn)流程安全可靠、操作方便。大豆脫臭餾出物中天然維生素E含量相對(duì)較高,約含有2%~15%[1],是目前各國(guó)提取天然維生素E的主要原料之一,以大豆油為例,具體工藝如下圖:


圖3:天然維生素E分離提純方案


原料預(yù)處理 




對(duì)于大豆油脫臭餾出物,酯化法和皂化法[1]是工業(yè)上主要的原料預(yù)處理方法。酯化法是先利用甲醇等低碳醇與脫臭餾出物中的游離脂肪酸反應(yīng)生成脂肪酸甲酯,然后利用降溫結(jié)晶法除去甾醇,最后將脂肪酸甲酯與天然VE進(jìn)行分離的提濃操作過(guò)程。皂化法是將脫臭餾出物中的游離脂肪酸與氫氧化鈉等堿性物質(zhì)發(fā)生皂化反應(yīng)生成脂肪酸鈉鹽等皂化物,再利用溶劑萃取天然維生素E等不皂化物,進(jìn)而進(jìn)一步提純天然VE。

天然維生素E提取




天然VE提取階段主要是將預(yù)處理后的脫臭餾出物進(jìn)行進(jìn)一步分離,提取出天然維生素E粗品,常用到的分離方法有:分子蒸餾、真空蒸餾、超臨界CO2萃取等。


張榴萍等[2]研究利用分子蒸餾技術(shù)來(lái)提取大豆油脫臭餾出物中的天然維生素E,得到的最佳工藝條件為:物料流量3.7g/min,刮膜轉(zhuǎn)速450r/min,蒸餾溫度210℃,操作壓力10Pa,此條件下可得到天然維生素E含量達(dá)40%的產(chǎn)品。

天然維生素E精制(產(chǎn)品)




色譜吸附和離子交換樹(shù)脂吸附是天然維生素E精制階段采用的主要精制方法,色譜吸附是精制得到高純度天然維生素E的一個(gè)有效方法,但該方法存在產(chǎn)能小、溶劑消耗量大等缺點(diǎn)。離子交換樹(shù)脂法進(jìn)行天然維生素E的精制具有產(chǎn)品純度高,樹(shù)脂可再生并重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn),但該方法對(duì)原料也有著較高要求,即原料中脂肪酸的含量要非常低。



那么,德國(guó)Pilodist分子蒸餾儀SP1000在天然維生素E提純中有什么優(yōu)勢(shì)呢?


德國(guó)Pilodist分子蒸餾儀SP1000


1

真空度高


SP1000最低可到10-5mbar的真空度。分子蒸餾裝置必須保證體系達(dá)到高真空,分子蒸餾裝置內(nèi)部壓力越低,獲得更好的真空度,分離度越好。

2

加熱溫度低,受熱時(shí)間短 


SP1000配備了用于操作短程蒸發(fā)器的恒溫器,加熱能力2 kW,最高工作溫度200°C,配有循環(huán)泵和隔離管,模塊化的數(shù)字PID控制器和高溫管。而且分子蒸餾器中蒸發(fā)面到冷凝面的距離小于輕分子的平均自由程,輕分子從液面蒸發(fā)幾乎不發(fā)生任何碰撞直接飛射到冷凝面,物料受熱的時(shí)間較短,在很大程度上能夠有效地使液料原本的物質(zhì)得以保護(hù),即保障物料的原始狀態(tài),降低了熱損傷。

3

Hybrid技術(shù)的混合蒸發(fā)器


蒸發(fā)面積1000cm2,結(jié)合了玻璃和不銹鋼的所有優(yōu)點(diǎn),即可以保證可視化的操作流程,又能保證裝置的結(jié)實(shí)耐用。配備了加熱的入口和出口管線,以及用于油浴加熱的雙層套管,設(shè)計(jì)緊湊,物料滯留時(shí)間短,分離速度快。

4

三種刮膜器類型可供選擇,適合不同物料




a.通過(guò)離心力旋轉(zhuǎn)的PTFE和玻璃刮膜器

b.帶螺旋傳動(dòng)裝置的PTFE刮膜器

c.卷筒式PTFE刮膜器

5

模塊化精密控制單元



集成高精度的數(shù)字真空控制器、加熱恒溫器、真空調(diào)節(jié)旋鈕、刮膜器驅(qū)動(dòng)于一體的控制單元,操作簡(jiǎn)單,控制精度高。

如果您想要咨詢上述分子蒸餾儀SP200,SP500和SP1000,可隨時(shí)聯(lián)系德祥科技



參考文獻(xiàn):

[1]陳 文,王鶴文. 天然維生素E的提取工藝與行業(yè)發(fā)展[J].當(dāng)代化工研究,2023(21):149-151

[2]張榴萍,崔素芬. 分子蒸餾法提取大豆油脫臭餾出物中天然維生素E工藝研究[J].糧食與飼料工業(yè),2019(08)

[3]石 銘,潘 輝. 分子蒸餾技術(shù)提純天然維生素E的工藝分析[J].學(xué)術(shù)研究,2016,42(1)185

[4]欒禮俠,許松林,任艷奎. 分子蒸餾技術(shù)提純天然維生素E的工藝研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2006,21(1)


PILODIST


德國(guó)PILODIST是德祥集團(tuán)資深合作伙伴之一。德國(guó)PILODIST公司源自于全球優(yōu)質(zhì)蒸餾及精餾設(shè)備供應(yīng)商。公司傳承原Fischer公司專業(yè)的蒸餾及精餾設(shè)備制造技術(shù),為全球石油化工、精細(xì)化工行業(yè)及科研院所客戶提供高品質(zhì)的原油蒸餾系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、溶劑回收系統(tǒng)、汽液相平衡和分子蒸餾等。


德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年,總部位于中國(guó)香港特別行政區(qū),分別在越南、廣州、上海、北京設(shè)立分公司。主要服務(wù)于大中華區(qū)和亞太地區(qū)——在亞太地區(qū)有27個(gè)辦事處和銷售網(wǎng)點(diǎn),5個(gè)維修中心和2個(gè)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室。


30多年來(lái),德祥一直深耕于科學(xué)儀器行業(yè),主營(yíng)產(chǎn)品有實(shí)驗(yàn)室分析儀器、工業(yè)檢測(cè)儀器及過(guò)程控制設(shè)備,致力于為新老客戶提供更完善的解決方案。公司業(yè)務(wù)包含儀器代理,維修售后,實(shí)驗(yàn)室咨詢與規(guī)劃,CRO凍干工藝開(kāi)發(fā)服務(wù)以及自主產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后。與高校、科研院所、政府機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及知名企業(yè)保持密切合作,服務(wù)客戶覆蓋制藥、醫(yī)療、商業(yè)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)、環(huán)保、石化、食品飲料和電子等各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域。


2009至2021年間,德祥先后榮獲了“最具影響力經(jīng)銷商”、“年度最佳代理商“、”年度最高銷售獎(jiǎng)“等殊榮。我們始終秉承誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)的理念,致力于成為優(yōu)秀的科學(xué)儀器供應(yīng)商,為此我們從未停止前進(jìn)的腳步。


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