Tecnología de destilación molecular y su aplicación en la producción de medicina tradicional china
La tecnología de destilación molecular, como medio para separar eficazmente materiales sensibles al calor y de alto punto de ebullición, ha atraído la atención de países de todo el mundo desde su aparición en la década de 1930. En la década de 1960, para satisfacer las necesidades de vitamina A concentrada en el aceite de hígado de bacalao, se utilizó ampliamente industrialmente la tecnología de destilación molecular. En ese momento, Japón, Gran Bretaña, Estados Unidos, Alemania y Rusia diseñaron y fabricaron sucesivamente múltiples conjuntos de dispositivos de destilación para concentrar vitamina A natural. Sin embargo, debido a diversas razones, el alcance de la aplicación era demasiado limitado, lo que resultó en un desarrollo lento. Desde entonces, a medida que la gente ha ido prestando cada vez más atención a la nueva tecnología de separación de líquido-líquido, los dispositivos de separación se han ido mejorando y perfeccionando continuamente, y se han explorado y ampliado nuevos campos de aplicación, especialmente desde finales de los años 1980, a medida que la gente ha pagado más. y más atención a lo natural El favor de las sustancias y el auge de la tendencia de regresar a la naturaleza han promovido el rápido desarrollo de la tecnología de destilación molecular.
1. Principio
La destilación en el sentido tradicional es una tecnología que separa y purifica líquidos en función de los diferentes puntos de ebullición de diferentes componentes después de calentar el líquido. Sin embargo, el principio de la destilación molecular es completamente diferente de este. Su concepto central es el camino libre del movimiento molecular, por lo que puede llevarse a cabo muy por debajo del punto de ebullición del líquido y es más adecuado para la separación de puntos de ebullición altos. y sustancias sensibles al calor.
¿Cuál es entonces el camino libre del movimiento molecular? Aquí, primero debemos comprender algunos conceptos.
1． Colisión molecular: Como todos sabemos, existen interacciones entre moléculas. Cuando dos moléculas están muy separadas, la fuerza entre las moléculas es de atracción, pero cuando las dos moléculas están cerca hasta cierto punto, la fuerza entre las moléculas se convertirá en una fuerza repulsiva, y esta fuerza repulsiva aumentará rápidamente con el tiempo. a medida que aumenta su proximidad. Cuando dos moléculas están cerca hasta cierto punto, la fuerza repulsiva separará las dos moléculas. Este proceso de proximidad a repulsión y separación es el proceso de colisión de moléculas.
2. Camino libre del movimiento de las moléculas de gas: Debido a la existencia de fuerzas intermoleculares, las moléculas están siempre en constante movimiento, desde la repulsión hasta la atracción, o incluso la colisión, y la distancia entre ellas también cambia constantemente. El llamado camino libre medio de las moléculas de gas se refiere a la distancia promedio recorrida por las moléculas de gas entre dos colisiones consecutivas.
Después de aclarar estos dos conceptos, la cuestión de qué es la destilación molecular puede resolverse fácilmente. La destilación molecular consiste en hacer que la distancia entre la superficie de evaporación (superficie de calentamiento) y la superficie de condensación sea menor o igual al camino libre medio de las moléculas de vapor del material componente ligero en un estado de alto vacío, incluso si las moléculas que escapan del La superficie de evaporación puede escapar sin obstáculos y condensarse sobre la superficie de condensación.
Para ser específicos, según la teoría del movimiento molecular, el movimiento de las moléculas en una mezcla líquida se intensificará cuando se caliente. Cuando las moléculas ganen suficiente energía, escaparán de la superficie del líquido y pasarán a fase gaseosa. moléculas. A medida que las moléculas de la fase gaseosa aumentan por encima de la superficie del líquido, parte del gas regresará al líquido. Cuando las condiciones externas permanezcan constantes, eventualmente se alcanzará el equilibrio dinámico del movimiento molecular. Desde una perspectiva macro, el sistema líquido habrá alcanzado el equilibrio.
A una determinada temperatura, cuanto menor es la presión, mayor es el camino libre medio de las moléculas de gas. Sin embargo, debido a los diferentes pesos moleculares de diferentes moléculas, el camino libre promedio de las moléculas ligeras es grande y el camino libre promedio de las moléculas pesadas es pequeño. En este momento, si se coloca una trampa en un punto donde la superficie del líquido es menor que el camino libre medio de las moléculas ligeras y mayor que el camino libre medio de las moléculas pesadas, las moléculas ligeras serán capturadas continuamente, destruyendo así la dinámica. equilibrio de las moléculas ligeras y provocando que la mezcla continúe escapando, mientras que las moléculas pesadas tienden rápidamente al equilibrio dinámico porque no pueden alcanzar la trampa y ya no escapan del líquido mezclado. De esta manera, se logra el propósito de la separación de la mezcla. se logra.
El dispositivo de destilación molecular reduce la presión del espacio de evaporación (10-2~10-4 mmHg) para acercar la superficie de condensación a la superficie de evaporación cuando la distancia vertical entre ellos es menor que la media libre. trayectoria de las moléculas de gas ligero y mayor que las moléculas de gas pesado. Cuando la trayectoria libre media de las moléculas es igual a la trayectoria libre promedio de las moléculas, las moléculas de gas ligero vaporizadas desde la superficie de evaporación pueden alcanzar directamente la superficie de condensación y condensarse sin colisionando con otras moléculas.
Los siguientes son los cuatro pasos de la destilación molecular.
1. Las moléculas se difunden desde el cuerpo de la fase líquida a la superficie de evaporación;
2. Las moléculas se evaporan libremente desde la superficie de evaporación (superficie de calentamiento); Moléculas Vuela desde la superficie de evaporación a la superficie de condensación. Durante el proceso de vuelo, puede chocar con las moléculas de aire restantes o entre sí. Sin embargo, mientras exista un grado de vacío adecuado para que el recorrido libre medio de las moléculas evaporadas sea mayor o igual a la distancia entre las dos superficies (superficie de evaporación y superficie de condensación), no tiene sentido aumentar el grado de vacío. vacío demasiado alto;
4. Las moléculas se condensan en la superficie de condensación y la forma de la superficie de condensación es razonable y suave, completando así la separación y extracción de las moléculas de la sustancia.
2. Características de la destilación molecular
1. La temperatura de funcionamiento de la destilación molecular es mucho menor que el punto de ebullición del material: Durante el proceso de destilación molecular se produce la separación de la mezcla. Se debe al escape de diferentes tipos de moléculas. Esto se logra variando el recorrido libre medio de la superficie del líquido y no requiere ebullición, por lo que la destilación molecular opera a una temperatura muy por debajo del punto de ebullición. Esto es fundamentalmente diferente de la destilación convencional.
2. Baja presión de destilación: La destilación molecular puede operar a muy baja presión, generalmente del orden de 10-1Pa.
3. Tiempo de calentamiento corto: El dispositivo de destilación molecular requiere que la distancia entre la superficie del líquido calentado y la superficie de condensación sea menor o igual al camino libre medio de las moléculas ligeras, para que las moléculas ligeras Los que se escapan de la superficie del líquido casi llegan a la superficie de condensación después de la colisión, por lo que el tiempo de calentamiento es muy corto. En comparación con la destilación al vacío, la destilación molecular sólo tarda más de diez segundos en separar sustancias que deben calentarse durante 1 hora en condiciones de destilación al vacío.
3. Ventajas de la destilación molecular en el proceso de extracción de la medicina tradicional china
1 Debido al alto grado de vacío, la baja temperatura de funcionamiento y el corto tiempo de calentamiento de la destilación molecular, puede. Protege mejor los ingredientes activos de la medicina tradicional china, especialmente para la separación de materiales de alto punto de ebullición, sensibles al calor y fácilmente oxidados, tiene ventajas que los métodos convencionales no pueden igualar.
2. Elimina eficazmente sustancias de bajo peso molecular en líquidos, como disolventes orgánicos, olores, etc., y facilita la decoloración, por lo que puede mejorar eficazmente el color de las medicinas chinas terminadas y mantener puro el producto final. y naturales.
3. Tiene una gran capacidad de separación y puede separar sustancias que son difíciles de separar mediante destilación convencional. Después de la separación, los ingredientes activos están altamente enriquecidos, lo que puede mejorar la calidad de los medicamentos.
La tecnología de destilación molecular se ha incluido en el "Catálogo de industrias, productos y tecnologías actualmente fomentadas por el Estado (revisado en 2000)", y se ha promovido y aplicado gradualmente en la industria de la medicina tradicional china moderna. y está estrechamente relacionado con la tecnología de extracción de fluidos supercríticos.