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冲蒸在香料分馏中的应用
冲蒸,指往容器内加入水蒸汽的一种操作,在香料、食品、医药等工业部门中多有应用,但通常只作物料加热或水蒸汽直接蒸馏使用。其实,冲蒸还有其它一些用途,在分馏操作中的其它应用还鲜为人知。本文着重介绍冲蒸在香料分馏操作中的冲蒸在香料分馏中的应用
冲蒸,指往容器内加入水蒸汽的一种操作,在香料、食品、医药等工业部门中多有应用,但通常只作物料加热或水蒸汽直接蒸馏使用。其实,冲蒸还有其它一些用途,在分馏操作中的其它应用还鲜为人知。本文着重介绍冲蒸在香料分馏操作中的几种应用及其原理
一、冲蒸分馏：冲蒸分馏是在传统分馏操作基础上,在分馏过程中从分馏锅底部引入一定量干蒸汽,通过选择性冷凝控制分馏塔顶冷凝效果,使塔顶蒸出的油、水两大相按油相经冷凝后进入回流比控制装置、水蒸汽不被冷凝而进入真空系统管路这两个不同状态和路径的一种操作方式,从而得到香气纯正的分馏产品。采用这种操作时,设备系统宜保持较高真空状态并配置蒸汽喷射真空泵,才能取得满意的效果。
精油及一些粗香原料组分复杂,往往含有水溶性杂质。分馏过程是把精油或粗香原料加热蒸发并在塔板上进行传质传热,所产生的蒸汽在塔顶经过冷凝,收集得到不同沸点的馏分,使混合物得到一定程度分离。常规分馏方法往往难以将各种沸点的水溶性杂质组分彻底分离。当采用冲蒸操作时,水蒸汽进入分馏塔系统并随塔板上升,可参与部分传质和传热过程,吸收物料中一些水溶性组分及分馏过程产生的一些热敏性组分的焦化物,并将其“带上”塔顶进入真空系统管路及蒸汽喷射泵,这样,冲蒸便对物料进行了“吸收和洗涤”,从而除去产品中的焦味和其它杂味,提高产品的香气质量。
当分馏操作平衡时,塔填料下部温度较高,上部温度较低,自上而下会建立物料蒸汽组分按沸点和浓度的稳定的阶梯分布。操作中因各种原因有时当物料中的萜烯混合物、溶剂等低沸点组分蒸出后,沸点较高的产品段组分不能克服填料层的阻力,出现无法蒸出的情况。这时若采用冲蒸操作,沸点相对较低的水蒸汽在塔内顺畅上升,对塔内产品段组分蒸汽有引流和携带作用,从而把产品段馏分带上塔顶并进入塔顶冷凝器,完成分馏过程。
二、冲蒸搅拌：传统分馏设备,通常由分馏锅外壳采用蒸汽或油浴加热,或在锅内设置盘管加热器加热,由于没有外循环加热或搅拌装置,锅内物料在分馏过程中几乎处于“呆滞”状态,物料受热时间长并有局部过热现象,一些热敏性组分会出现裂解、聚合、结焦、炭化等情况,分馏结果脚子多产品得率低。
为了解决上述问题,可对锅内物料进行“冲蒸搅拌”,即从分馏锅底部引入一定流速的干蒸汽,利用蒸汽流对锅内物料进行搅拌,使锅内物料产生翻滚效果、提高受热的均匀性,从而减少“脚子”的产生,提高产品收得率。
采用这种操作时设备系统须配置水环真空泵或其它抽气量大的真空设备,保证分馏系统处于较高真空状态,加入的蒸汽能及时被抽走。由于水的沸点随真空度的增高而降低,在一定的温度、真空条件下,分馏设备内无蒸汽冷凝水形成(例如查饱和水蒸汽表知绝对压力为0. 02kgf/ cm2 时,对应的饱和水蒸汽的温度是17 ℃,达到此真空条件时,只要锅内温度超过17 ℃水蒸汽就不会冷凝成水) 。
三、冲蒸降温：当一定压力的水蒸汽进入真空状态的分馏锅内时,由于压力突然变小,水蒸汽容积在短时间内急剧膨胀,此过程会吸收锅内一定的热量。同时,大量水蒸汽沿填料塔上升至塔顶