分子蒸馏技术在天然维生素E分离提纯中的应用

  8月7日，德国巴斯夫公司宣布，德国路德维希港南区生产装置有机溶剂泄露引发火灾导致工厂关闭，公司及子公司的部分维生素A（VA）、维生素E（VE）和类胡萝卜素产品，以及某些香料原料等，将从即日起暂停供货，直至有进一步通知。

  该事件迅速在市场引发了连锁反应，维生素A和E疯狂涨价，国内维生素E的供应商浙江医药公司、新和成药业、冠幅股份、北大医药一时间股价翻倍。

  维生素E（Vitamin E）又称为生育酚，是一种脂溶性维生素，是最主要的抗氧化剂之一。溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中，不溶于水，对酸稳定，对碱不稳定，对热不敏感。维生素E苯环上的酚羟基被乙酰化，酯水解为酚羟基后为生育酚。

  适当补充维生素E，能促进性激素分泌，使男子活力和数量增加；使女子雌性激素浓度增高，提高生育能力；还可抑制眼睛晶状体内的过氧化脂反应，改善血液循环。

  目前维生素E大致上可以分为2大类，一是天然维生素E，多来源于植物油脂、坚果类等；二是合成类维生素E，如维生素E片、维生素E软胶囊等药物制剂。有相关报道指出，天然维生素Ｅ在生物学活性、营养生理作用和安全性上均优于化学合成的维生素Ｅ。

  植物油脂是天然维生素Ｅ的大多数来自，油脂脱臭时所得到的馏出物是提取天然维生素E的主要的组成原材料。而脱臭馏出物[4]是油脂在精炼时的副产物，可拿来生产维生素Ｅ，不但可以变废为宝，还能够提高油厂的经济效益，以满足医药、食品等方面的要求。

  分子蒸馏法提纯天然维生素Ｅ，设备简单，操作容易，效率高，不会引入其余杂质，是目前天然维生素E产品分离的一种最常用方法；

  真空蒸馏法的设备费和操作费比分子蒸馏要低，但是它不能把原料中和维生素E沸点相近的物质分离岀来；

  超临界CO2技术，具有高渗透力、低黏度和对物质良好的溶解能力，也具有非常好的操控性。但该设备一次性投入费用较高，而且维生素E单次回收率较低。

  综上所述，分子蒸馏具有操作温度低、物料加热时间短等特点，是目前天然维生素E产品分离的一种常用方法。

  分子蒸馏又称短程蒸馏，是近年来新兴并大范围的应用的一种在高真空条件下进行高效分离纯化的技术。分子蒸馏由于操作温度低、受热时间短、分离程度高等特点，解决了热敏性、高沸点或高相对分子质量、高黏度、易氧化物料难分离纯化的问题，目前已被大范围的应用于制药、石油化学工业、食品制造业、香料香精等方面，具有广阔的发展前景。

  常规蒸馏是利用样品各组分沸点的不同进行分离，而分子蒸馏是在高真空下分离操作的非平衡蒸馏，通过将液体加热，依托混合物组分中不同分子平均分子自由程的差异，在远低于物质常压沸点的情况下将物质进行分离，故分子蒸馏其实质是分子蒸发，是一种特殊的液-液分离技术。

  把分子连续两次碰撞之间通过的路程称为自由程，分子自由程的平均值称为分子平均自由程。由分子的平均自由程公式可知，不同物质分子由于运动速度和有效分子直径不同，平均分子自由程也不相同，重分子的平均自由程小，轻分子的平均自由程大。在液面上方小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置冷凝面，使得轻分子不断地落在冷凝面上被冷凝，进而破坏轻分子的动态平衡，而重分子因为到达不了冷凝面就会发生碰撞返回溶液中，最终使混合液中的不同成分分离。如下图所示：

  利用分子蒸馏技术提纯天然维生素E时，需要采用多级分离原则，每一个级别可大致分为不同的组分。在具体的生产的全部过程中，可以连续进料，同时还能够抽出其中的副产品，整个生产流程安全可靠、操作方便。大豆脱臭馏出物中天然维生素E含量相比来说较高，约含有2%～15%[1]，是目前各国提取天然维生素E的主要的组成原材料之一，以大豆油为例，具体工艺如下图：

  对于大豆油脱臭馏出物，酯化法和皂化法[1]是工业上主要的原料预处理方法。酯化法是先利用甲醇等低碳醇与脱臭馏出物中的游离脂肪酸反应生成脂肪酸甲酯，然后利用降温结晶法除去甾醇，最后将脂肪酸甲酯与天然VE进行分离的提浓操作的流程。皂化法是将脱臭馏出物中的游离脂肪酸与氢氧化钠等碱性物质发生皂化反应生成脂肪酸钠盐等皂化物，再利用溶剂萃取天然维生素E等不皂化物，进而进一步提纯天然VE。

  天然VE提取阶段主要是将预处理后的脱臭馏出物进行进一步分离，提取出天然维生素E粗品，常用到的分离方法有：分子蒸馏、线萃取等。

  张榴萍等[2]研究利用分子蒸馏技术来提取大豆油脱臭馏出物中的天然维生素E，得到的最佳工艺条件为：物料流量3.7g/min，刮膜转速450r/min，蒸馏温度210℃，操作压力10Pa，此条件下可得到天然维生素E含量达40%的产品。

  色谱吸附和离子交换树脂吸附是天然维生素E精制阶段采用的主要精制方法，色谱吸附是精制得到高纯度天然维生素E的一个有效方法，但该方法存在产能小、溶剂消耗量大等缺点。离子交换树脂法进行天然维生素E的精制具有产品纯度高，树脂可再生并重复使用的优点，但该方法对原料也有着较高要求，即原料中脂肪酸的含量要非常低。

  那么，德国Pilodist分子蒸馏仪SP1000在天然维生素E提纯中有什么优势呢？

  SP1000最低可到10-5mbar的真空度。分子蒸馏装置一定要保证体系达到高真空，分子蒸馏装置内部压力越低，获得更好的真空度，分离度越好。

  SP1000配备了用于操作短程蒸发器的恒温器，加热能力2 kW，最高工作时候的温度200°C，配有循环泵和隔离管，模块化的数字PID控制器和高温管。而且分子蒸馏器中蒸发面到冷凝面的距离小于轻分子的平均自由程，轻分子从液面蒸发几乎不发生任何碰撞直接飞射到冷凝面，物料受热的时间比较短，在很大程度上可以有明显效果地地使液料原本的物质得以保护，即保障物料的原始状态，降低了热损伤。

  蒸发面积1000cm²，结合了玻璃和不锈钢的所有优点，即能够保证可视化的操作的过程，又能保证装置的结实耐用。配备了加热的入口和出口管线，以及用于油浴加热的双层套管，设计紧凑，物料滞留时间短，分离速度快。

  集成高精度的数字真空控制器、加热恒温器、真空调节旋钮、刮膜器驱动于一体的控制单元，简单易操作，控制精度高。

  如果您想要咨询上述分子蒸馏仪SP200，SP500和SP1000，可随时保持联系德祥科技

  [1]陈 文，王鹤文. 天然维生素E的提取工艺与行业发展[J].当代化工研究，2023（21）：149-151

  [2]张榴萍，崔素芬. 分子蒸馏法提取大豆油脱臭馏出物中天然维生素Ｅ工艺研究[J].粮食与饲料工业，2019（08）

  [3]石 铭，潘 辉. 分子蒸馏技术提纯天然维生素E的工艺分析[J].学术研究，2016，42（1）185

  [4]栾礼侠，许松林，任艳奎. 分子蒸馏技术提纯天然维生素Ｅ的工艺研究[J].中国粮油学报，2006，21（1）

  德国PILODIST是德祥集团资深合作伙伴之一。德国PILODIST公司源自于全球优质蒸馏及精馏设备供应商。公司传承原Fischer公司专业的蒸馏及精馏设备制造技术，为全球石油化学工业、精细化工行业及科研院所客户提供高品质的原油蒸馏系统、精馏系统、溶剂回收系统、汽液相平衡和分子蒸馏等。

  德祥科技有限公司成立于1992年，总部在中国香港特别行政区，分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点，5个维修中心和2个样机实验室。

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