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分子蒸馏在食品工业中的应用
摘要：分子蒸馏技术是一种高真空下操作的方法。本文介绍了分子蒸馏的概念及其原理、分子蒸馏器的设计原则，并重点介绍了目前分子蒸馏在食品工业中的应用发展情况。
关键词：分子蒸馏食品工业应用

分子蒸馏也称短程蒸馏，是一种在高真空下(残气分子的压力<0.IPa)进行的连续蒸馏过程。其操作温度低，同时物料被加热的时间非常短，不会对物质本身造成破坏，且分离程度高，能大大降低高沸点物料的分离成本，并能极好保护热敏性物料的品质。分子蒸馏作为一种新型、有效的分离手段，自20世纪30年代出现以来，得到世界各国的重视，目前分子蒸馏已成功地应用到食品、医药、化妆品、化工、石油、香料等行业中，用于浓缩或纯化高分子量、高沸点、高粘度及热敏性较差的物料[1]。

1.分子蒸馏的原理
常规蒸馏是建立在气液相平衡的基础上，根据蒸馏物质在气—液相组成的不同进行分离，分离操作是在蒸馏物质的沸点温度下进行的。分子蒸馏不同于常规蒸馏，它是运用不同物质分子运动平均自由程的差别而实现物质的分离。由分子的平均自由程公式为，（：分子的平均自由程；：某一分子的平均速度；：碰撞频率)可知，不同的分子由于其运动速度和有效分子直径不同，它们的平均自由程是不相同的，轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，分子蒸馏的分离作用就是利用不同分子的平均自由程不同来实现的。分子蒸馏技术的核心是分子蒸馏装置。液体混合物达到分离的目的。首先进行加热，能量足够的分子逸出液面，轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程处设置一捕集器，使得轻分子不断被捕集，从而破坏了轻分子的动态平衡而使混合液中的轻分子不断逸出，而重分子因到达不了捕集器很快趋于动态平衡，不再从混合液逸出，这样液体混合物便达到了分离的目的[2]。
过程一般可分为以下五步：
物料在加热面上的液膜形成；
分子在液膜表面上的自由蒸发；
分子从加热面向冷凝面的运动；
分子在冷凝面上的捕获；
馏出物和残留物的收集[3]。

2.分子蒸馏特点
2.1分子蒸馏的操作真空度高
由于分子蒸馏的冷热面间的间距小于轻分子的平均自由程，轻分子几乎没有压为降就达到冷凝面，使蒸发面的实际操作真空度比传统真空蒸馏的操作真空度高出几个数量级。分子蒸馏的操作残压一般约为0.1333Pa。
2.2分子蒸馏的操作温度低
分子蒸馏依靠分子运动平均自由程的差别实现分离，并不需要达到物料的沸点(远低于其沸点)，加之分子蒸馏操作真空度更高，这又进一步降低了操作温度。如某液体混合物在真空蒸馏时操作温度为260℃，而分子蒸馏仅为150℃左右。
2.3分子蒸馏的物料受热时间短
分子蒸馏在蒸发过程中，物料被强制形成很薄的液膜，并被定向推动，使得液体在分离器中停留时间很短〔以秒计)。特别是轻分子，一经逸出就马上冷凝，受热时间更短，一般为几秒或十几秒。这样，使物料的热损伤很小，特别对热敏性物质的净化过程提供了传统蒸馏无法比拟的优越条件。
2.4分子蒸馏的分离程度更高
由分子蒸馏的相对挥发度可以看出：

—轻分子相对分子质量
—重分子相对分子质量
常规蒸发相对挥发度：，由于，所以[4]
3.分子蒸馏在食品工业中的应用
3.1EPA和DHA的富集
W一3型不饱和脂肪酸是人类必需脂肪酸，具有很高的药用价值和营养价值，其中尤其是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳烯酸(DHA)具有重要的生理功能，对人脑机能有活化作用，在治疗和防止动脉粥样硬化，老年性痴呆症以及抑制肿瘤等方面都有较好疗效，鱼油中含有5-36%DHA和2-16%EPA，是DHA和EPA的最佳来源，为了获取高纯度的DHA和EPA，常采用低温溶剂区分法，尿素沉淀法、硝酸银法。近年来，人们更多研究的是分子蒸馏用于鱼油精制，LiangJerhour等利用分子蒸馏技术从鱿鱼内脏油乙基酷提取EPA和DHA，把EPA的含量从9.0%提高到15.5%，把DHA的含量从14.7%提高到34.7%。国内的张相年、李兆新等对鱼油中高不饱和酸的工业化提取进行了研究，得到了EPA、DHA含量在70%以上产品[1]。
3.2在单脂肪酸甘油酯的分离提纯方面的应用
单甘酯即甘油一酸酯，是一种重要的的食品乳化剂和表面活性剂，在商品中可起到乳化、起泡、分散、消泡、抗淀粉老化等作用。其可应用于食品中的方便面、糕点、焙烤食品、糖果和巧克力、冰淇淋、饮料、食用油脂、乳制品中。
纯度为35—48%的普通单甘酯已不能满足工业发展的要求，因此研究者采用分子蒸馏的手段，使高温酯化物中的单甘酯得到富集而制得单甘酯纯度为90%—96%[5]。
目前国际上50%是使用高纯度单甘酯[6]。由于油脂的沸点很高，高纯度的单甘酯必须采用分子蒸馏技术才能进行分离得到。其工艺过程为：氢化动植物油脂与甘油进行酯交换，经过滤后反