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分子蒸馏技术与动物用化学品
北京化工大学 北京新特科技发展公司
- 杨村 于宏奇 冯武文
三、分子蒸馏工业化应用领域
  
由分子蒸馏技术的原理及其特点来看,它可应用于工农业、海洋业等领域的各个方面。
  1、 石油化工领域
  原油的分离与精制:生产低蒸汽压油(如真空泵油等);制取高粘度润滑油;碳氢化合物的分离;原油的渣油及其类似物质的分离等。
  化工及精细化工:化工中间体的精制及表面活性剂的提纯等,如高碳醇及烷基多苷、羊毛脂酸、羊毛醇酸等的制取等。
  2、 食品工业方面
  混合油脂的分离,可获得90~95%以上的单脂肪酸酯,如硬脂酸单甘油酯、月桂酸单甘油酯、丙二醇酯等;从动植物中提取天然产物,如精制鱼油、米糠油、小麦胚芽油等。
  3、 医药工业方面
  医药中间体的提纯及从天然物质中提取医药制品。如用分子蒸馏从天然鱼肝油中提取维生素A,提取浓缩药用级合成及天然维生素E,从天然物质中提取β—胡萝卜素等;运用分子蒸馏技术还可获得激素缩体;制取氨基酸及葡萄糖衍生物等。
  4、 农药方面
  农药及农药中间体的提纯与精制。如氯菊酯、增效醚、氧乐果的提纯。
  5、 香精香料工业
  合成及天然香精香料的提纯。从天然物质中获得粗油,运用分子蒸馏技术脱臭、脱色、并去除低萜化合物,可获得高品质天然香料,如桂皮油、玫瑰油、香根油、香茅油、山苍子油等的精制。
  6、 塑料工业
  增塑剂型脂类的提纯;高分子物质的脱臭;树脂类物质的精制等。

四、分子蒸馏技术国内外发展现状
  上世纪的三十年代至六十年代,是分子蒸馏技术的研发时代,至六十年代,日、英、美、德、法及前苏联均有多套大型工业化装置投入工业应用。但由于相关技术的发展还很落后,致使当时分子蒸馏技术及装备在总体上还不够完善。例如,分子蒸馏蒸发器的分离效率还有待提高、密封及真空获得技术还有待改进、应用领域还有待拓展、分离成本还有待降低等。所有这些都是后来的研究者改进的方向。从上世纪六十年代至今的五十多年来,各国研究者均十分重视这一领域的研究,不断有新的专利和文献出现。同时,也出现了一些专业的技术公司专门从事分子蒸馏器的开发制造,使分子蒸馏技术的工业应用得到了进一步发展。
  目前,世界各国特别是发达国家的分子蒸馏技术工业化应用开发十分活跃,据报导,应用分子蒸馏技术纯化分离的产品达150余种,特别是对于一些高难度物质的分离方面,该项技术显示了十分理想的效果。
  鉴于我国具有广阔的经济市场,发达国家分子蒸馏技术厂商纷纷拥向我国,因此,与他们之间的技术竞争将是必然趋势,发展我国的分子蒸馏技术刻不容缓。
  从二十世纪中期,我国研究人员开始了对分子蒸馏技术的实验研究,并相继有论文发表及专利申请。但由于分子蒸馏技术与相关技术的发展密切相关,因此,我国在分子蒸馏技术的工业化推广方面进度不快。
  二十世纪九十年代初,北京化工大学开始了对分子蒸馏技术的研究,先后建立了实验研究基地、中试基地。其研究重点围绕三个方面:一是分子蒸馏机理研究;二是设备结构及装置系统性能研究;三是工业化应用研究。到目前为止,已开发新产品50余种,并已先后完成了利用分子蒸馏技术精制鱼油、天然维生素E、α—亚麻酸、二聚脂肪酸、异氰酸酯加成物、辣椒红色素、角鲨烯等多个产品的工业化生产,建成了分子蒸馏生产装置30余套,遍及全国15个省市。所有生产的产品均为填补国内空白,许多产品达到国际先进水平。
  北京化工大学更具特色的研究,是将产品工艺要求与分子蒸馏装置结构设计密切结合起来,并根据几十套大型工业化装置的经验,建立了具有自主知识产权的工艺及装置设计软件包。
  北京化工大学分子蒸馏技术于1997年通过化工部(原)鉴定,1998年获石化局(原)科技进步一等奖,同年被国家科技部列为重大科技推广项目,2001年获国家科技进步二等奖。
  实践证明,我国的分子蒸馏技术已进入世界先进行列,应用前景十分广阔。但总体来说,我国对分子蒸馏技术研究起步较晚,在工业化应用方面还不够广泛,特别在动物化学品中的应用上尽管有一定研究,但需要进一步加强。

五、北京化工大学分子蒸馏技术在动物化学品中的应用
  动物化学品中主要包括兽药、饲料添加剂及其它。近年来,兽药的品种越来越多,质量要求越来越高,在兽药的制备中无论是化学合成法还是生物发酵法,其质量的关键是对杂质的分离;饲料添加剂的制造与来源也越来越走向科学化,其制备方法不外乎化学合成、生物发酵和天然物开发及提取等,其质量的关键也是对杂质的分离。最佳分离技术的选择是发展动物化学品的重要方面。
  根据分子蒸馏技术的应用特点可知,分子蒸馏技术在许多动物化学品的纯化、分离中将会起到极为关键的作用。
  例1、在饲料鱼油生产中的应用
  用鱼类为原料做动物饲料已有几十年的历史,传统的鱼类饲料具有工艺落后、质量不高的缺点。近年来,北京化工大学运用分子蒸馏技术用于饲料鱼油生产,大大改善了加工工艺,提高了产品质量。
  ▲分子蒸馏脱酸
  传统的饲料鱼油中脱除甘油三酸酯中游离酸的方法为碱炼法,即先用NaOH使游离酸皂化,再经水洗得到纯的甘油三酸酯。很明显,该种工艺不但污染了产品,同时还污染了环境,降低了产品收率。采用分子蒸馏技术可直接从甘油三酸酯中分离游离酸,彻底解决了上述弊病。
  ▲精制鱼油纯化
  精制的鱼油饲料中,其主要成份是DHA及EPA,高档的鱼油饲料依其DHA、EPA含量而变化,采用分子蒸馏技术可随市场需要获得DHA+EPA为30%、50%、70%及>80%的产品,且DHA及EPA比例可调。
  例2、在维生素E生产中的应用
  维生素E分合成维生素E 和天然维生素E,合成维生素E由三甲基氢酸与异植物合成醇制得,天然维生素E 可从植物油下脚料中制得,它可作为饲料添加剂的原料和抗氧化剂,是畜、禽体内重要的生物催化剂,具有促进细胞内呼吸作用,又具有提高免疫力功能及防衰老作用。
  合成维生素E的净化采用分子蒸馏技术已是成熟的技术。采用分子蒸馏技术从植物油下脚料中提取天然维生素E在国内也已经成熟。
  近几年来,北京化工大学所开发的天然维生素E生产技术就是以植物油脱臭馏出物为原料,经酯交换等预处理,再经分子蒸馏技术提纯而成,可以将含有5%左右维生素E的原料分离、提纯为≥70%的维生素E产品。
  例3、在共轭亚油酸生产中的应用
  共轭亚油酸(简称CLA)可以看成由必需脂肪亚油酸衍生的共轭双烯酸的多种位置与几何异构体的总称。
天然共轭亚油酸最早从烤牛肉中分离出来,并且被认为是抗癌功能的物质。美国专利分开了在普通动物饲料中添加共轭亚油酸,以培养瘦肉型动物的方法,大量的文章发表强调了共轭亚油酸导致动物减少脂肪和增加瘦肉的作用,并肯定了它的抗癌作用。
  共轭亚油酸对人体的作用,近来更是被人们关注的课题,除了它对胃癌、动脉硬化、糖尿病、乳腺癌、皮肤癌有抑制作用,特别是它在减肥方面的功效,备受人们的青睐。
  以苏子油、大麻油、玉米油、葵瓜子油和红花油为原料经过预处理、再经分子蒸馏纯化,可获得高品质共轭亚油酸。CLA含量≥75~80%。
  此外,分子蒸馏技术还已应用于维生素A、维生素D等的提取。
  总之,随着动物化学品的不断开发,动物化学品的种类、来源会越来越多,涉及的技术领域也越来越宽,对分离纯化的要求也越来越高,分子蒸馏技术在动物化学品应用的独特作用将越来越大。

参考文献

  1、 杨村,于宏奇,冯武文. 分子蒸馏技术,北京化学工业出版社,2003年
  2、 冯武文,杨村,于宏奇. 分子蒸馏技术及其应用,化工进展,1998(6):26~29
  3、 冯武文,杨村,于宏奇. 分子蒸馏——一种特殊的液—液分离技术,上海化工,1999,3-4:38~39
  4、 Hickman K C D, Trevoy D J, studies in high Vacuum evaporation . Industrial and Engineering Chemistry, 1952,44(8)
  5、 Harald Breivik, Gudmundur G Havaldsson, Bjorn Kristinsson. PREPARATION OF HIGHLY PURIFIED CONCENTRATES
  OF EICOSAPENTAENOIC ACID AND DOCOSAHEXAENAIC ACID. Jaocs, 1997,74(11)
  6、 Yuji Shimada, et al. FACILE PURIFICATION OF TOCOPHEROLS FROM SOYBRAN OIL DEODORIZER DISTILLATE IN HIGH
  YIELD USING LIPASI. Jaocs, 2000,77(10)

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