Tecnología de destilación molecular y su aplicación en la producción de medicina tradicional china

La tecnología de destilación molecular, como medio eficaz para separar sustancias de alto punto de ebullición y sensibles al calor, ha atraído la atención de todo el mundo desde su aparición en la década de 1930. En la década de 1960, para satisfacer la necesidad de vitamina A concentrada en el aceite de hígado de bacalao, se aplicó la tecnología de destilación molecular a la industria a gran escala. En ese momento, Japón, Reino Unido, Estados Unidos, Alemania y Rusia diseñaron y fabricaron sucesivamente varios conjuntos de dispositivos de destilación para concentrar vitamina A natural. Sin embargo, debido a diversas razones, el ámbito de aplicación era demasiado limitado, lo que resultó en una lenta desarrollo. Desde entonces, la gente ha prestado cada vez más atención a las nuevas tecnologías de separación de líquidos, ha mejorado y perfeccionado continuamente los dispositivos de separación y ha seguido explorando y ampliando nuevos campos de aplicación, especialmente desde finales de los años 1980, con el favor de la gente y el regreso a las sustancias naturales. El aumento de las tendencias naturales ha promovido el rápido desarrollo de la tecnología de destilación molecular.

1. Principios

La destilación en el sentido tradicional es una tecnología que separa y purifica un líquido en función de los diferentes puntos de ebullición de distintos componentes. Sin embargo, los principios de la destilación molecular son completamente diferentes. Su concepto central es el camino libre del movimiento molecular, por lo que se puede realizar a temperaturas muy por debajo del punto de ebullición de los líquidos, lo que lo hace más adecuado para la separación de sustancias sensibles al calor y de alto punto de ebullición.

¿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 ellas es atractiva; sin embargo, 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 a medida que aumenta rápidamente; La proximidad aumenta. Cuando dos moléculas se acercan lo suficiente, la fuerza repulsiva las separará. Este proceso de proximidad a repulsión y separación es el proceso de colisión de moléculas.

2. Camino libre de las moléculas de gas: Debido a la fuerza entre las moléculas, las moléculas están siempre en constante movimiento, y la distancia entre las moléculas cambia constantemente de repulsión a atracción, o incluso a colisión. 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 de la sustancia componente ligera en el estado de alto vacío, incluso las moléculas que escapan de la evaporación. La superficie puede escapar sin ningún obstáculo. Elimine la condensación en la superficie de condensación.

En concreto, según la teoría del movimiento molecular, las moléculas de una mezcla líquida intensificarán su movimiento cuando se calienten. Cuando las moléculas ganan suficiente energía, escaparán de la superficie del líquido y se convertirán en moléculas en fase gaseosa. A medida que aumenta el número de moléculas de gas sobre la superficie del líquido, parte del gas regresará al líquido. Cuando las condiciones externas permanezcan sin cambios, eventualmente se alcanzará el equilibrio dinámico del movimiento molecular. Desde una perspectiva macro, el sistema líquido ha 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 una posición más pequeña que el camino libre medio de las moléculas ligeras y más grande que el camino libre medio de las moléculas pesadas desde la superficie del líquido, las moléculas ligeras serán capturadas continuamente, destruyendo así el equilibrio dinámico de la luz. Las moléculas continúan escapando, y las moléculas pesadas pronto alcanzarán un equilibrio dinámico y ya no escaparán de la solución mixta porque no pueden llegar a la trampa, logrando así el propósito de la separación de la mezcla.

El dispositivo de destilación molecular acerca la superficie de condensación a la superficie de evaporación reduciendo la presión en el espacio de evaporación (10-2 ~ 10-4 mmhg). Cuando la distancia vertical entre ellos es menor que el camino libre medio de las moléculas de gas ligero pero mayor que el camino libre medio de las moléculas pesadas, las moléculas de gas ligero evaporadas de la superficie de evaporación pueden alcanzar directamente la superficie de condensación sin chocar con otras moléculas y condensarse. .

Los siguientes son los cuatro pasos de la destilación molecular.

1. Las moléculas se difunden desde la fase líquida a la superficie de evaporación;

2. Las moléculas se evaporan libremente desde la superficie de evaporación (superficie calentada); Las moléculas se evaporan de la superficie y vuelan hacia la superficie de condensación. Durante el vuelo, pueden chocar con las moléculas de aire restantes o entre sí.

Pero mientras exista un grado de vacío adecuado y 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 también el grado de vacío. 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 del material.

2. Características de la destilación molecular

1. La temperatura de funcionamiento de la destilación molecular es mucho menor que el punto de ebullición de la sustancia: Durante el proceso de destilación molecular, debido a la cantidad promedio. de diferentes tipos de moléculas que escapan de la superficie del líquido El camino libre es diferente y no es necesario hervir para separar la mezcla, por lo que la destilación molecular opera a una temperatura muy por debajo del punto de ebullición. Esto es fundamentalmente diferente de la destilación tradicional.

2. Baja presión de destilación: La destilación molecular puede operar a muy baja presión, normalmente 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, de modo que haya casi ninguna molécula ligera escapa de la superficie del líquido. En caso de colisión llega a la superficie de condensación, por lo que el tiempo de calentamiento es muy corto. En comparación con la destilación al vacío, la destilación molecular sólo tarda diez segundos en calentar un material que tarda una hora en condiciones de destilación al vacío.

3. Ventajas de la destilación molecular en el proceso de extracción de la medicina tradicional china

1. La destilación molecular puede proteger mejor la eficacia de la medicina tradicional china debido a su alto grado de vacío y bajo funcionamiento. La temperatura y el corto tiempo de calentamiento de los componentes, especialmente para la separación de sustancias de alto punto de ebullición, sensibles al calor y que se oxidan fácilmente, 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 favorece la decoloración, por lo que puede mejorar eficazmente el color de las medicinas chinas terminadas y mantener el producto final natural y libre de contaminación.

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 china moderna, comparable a la tecnología de extracción con fluidos supercríticos.