Die Molekulardestillation ist ein spezielles Trennverfahren, das unter Hochvakuumbedingungen arbeitet und die Unterschiede in der mittleren freien Weglänge von Molekülen ausnutzt, um eine effiziente Trennung ohne Sieden zu erreichen.Bei diesem Verfahren werden intermolekulare Kollisionen minimiert, indem sichergestellt wird, dass die Moleküle eine kurze Strecke (weniger als ihre mittlere freie Weglänge) zwischen den Verdampfungs- und Kondensationsflächen zurücklegen.Dadurch können leichtere Moleküle entweichen und auf einer nahe gelegenen Oberfläche kondensieren, während schwerere Moleküle in die flüssige Phase zurückkehren.Das Verfahren ist besonders nützlich für thermisch empfindliche Materialien mit hohem Molekulargewicht, da es bei niedrigen Temperaturen und kurzen Verweilzeiten arbeitet und die Integrität der Verbindungen bewahrt.Die Konstruktion von Molekulardestillationsgeräten, wie z. B. Drehfilmsystemen, gewährleistet eine effiziente Trennung bei minimalem Energieverbrauch und minimaler Heizzeit.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Hochvakuum-Bedingungen:
- Die Molekulardestillation arbeitet unter Hochvakuum, um die mittlere freie Weglänge der Moleküle zu erhöhen.Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit intermolekularer Kollisionen verringert, was eine effektive Trennung nach Molekulargewicht und Flüchtigkeit ermöglicht.
- Das Vakuum sorgt dafür, dass der Abstand zwischen den Verdampfungs- und Kondensationsflächen kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Moleküle, was eine effiziente Trennung ohne Sieden ermöglicht.
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Prinzip der mittleren freien Weglänge:
- Die mittlere freie Weglänge ist die durchschnittliche Entfernung, die ein Molekül zurücklegt, bevor es mit einem anderen Molekül zusammenstößt.Bei der Molekulardestillation verlassen leichtere Moleküle mit längeren mittleren freien Wegen die Flüssigkeitsoberfläche und kondensieren an einer nahe gelegenen Oberfläche, während schwerere Moleküle mit kürzeren mittleren freien Wegen in die flüssige Phase zurückkehren.
- Dieses Prinzip ermöglicht die Trennung von Verbindungen auf der Grundlage ihrer individuellen mittleren freien Weglänge, ohne dass ein Siedevorgang erforderlich ist.
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Thermisch empfindliche Materialien:
- Die Molekulardestillation ist ideal für die Verarbeitung thermisch empfindlicher Materialien mit hohem Molekulargewicht.Die niedrigen Betriebstemperaturen und die kurzen Verweilzeiten verhindern einen thermischen Abbau, so dass die Integrität der Verbindungen erhalten bleibt.
- Dadurch eignet sich das Verfahren für Anwendungen wie die Reinigung von Fischöl, bei denen die Erhaltung der nützlichen Fettsäuren von entscheidender Bedeutung ist.
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Rotierende Foliensysteme:
- Die Konstruktion von Molekulardestillationsgeräten, wie z. B. Drehfilmsystemen, gewährleistet eine effiziente Trennung.Die Beschickung fließt an beheizten Wänden entlang und wird von PTFE-Abstreifern zu einem dünnen Film verteilt, wodurch die Verdampfungsoberfläche vergrößert wird.
- Die rotierenden Abstreifer erzeugen eine Filmgeschwindigkeit von etwa 5 m/s und sorgen so für eine gleichmäßige Erwärmung und schnelle Verdampfung des Flüssigkeitsfilms.
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Abtrennung ohne Sieden:
- Im Gegensatz zur traditionellen Destillation beruht die Molekulardestillation nicht auf dem Siedevorgang.Stattdessen wird bei Temperaturen unterhalb des Siedepunkts der Stoffe gearbeitet, was schonende Trennbedingungen gewährleistet.
- Dies ist besonders vorteilhaft für Verbindungen, die empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren.
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Kondensation und Sammlung:
- Die bei der Verdampfung entstehenden Dämpfe treffen auf den Kondensator und werden als Produkt gesammelt.Der Rückstand, der aus schwereren Molekülen besteht, wird am Boden des Behälters gesammelt und kann zur weiteren Destillation zurückgeführt werden.
- Dies gewährleistet eine hohe Reinheit und eine effiziente Abtrennung der gewünschten Verbindungen.
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Sicherheitsaspekte:
- Bei der Molekulardestillation werden brennbare Stoffe unter Hochvakuum gehandhabt, was sie von Natur aus gefährlich macht.Angemessene Sicherheitsmaßnahmen wie explosionssichere Ausrüstung und sorgfältige Handhabung sind unerlässlich, um die Risiken zu minimieren.
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Anwendungen:
- Die Molekulardestillation ist in Branchen wie der Pharmaindustrie, der Lebensmittelverarbeitung und der chemischen Industrie weit verbreitet.Sie ist besonders effektiv für die Reinigung und Konzentration thermisch empfindlicher Verbindungen wie ätherische Öle, Vitamine und Fettsäuren.
Wenn die Käufer von Geräten und Verbrauchsmaterialien diese wichtigen Punkte verstehen, können sie fundierte Entscheidungen über die Eignung der Molekulardestillation für ihre spezifischen Anwendungen treffen und effiziente und sichere Trennverfahren gewährleisten.
Zusammenfassende Tabelle:
| Hauptaspekt | Beschreibung |
|---|---|
| Hochvakuum-Bedingungen | Arbeitet unter Hochvakuum, um die mittlere freie Weglänge zu erhöhen und eine effiziente Trennung zu ermöglichen. |
| Prinzip der mittleren freien Weglänge (Mean Free Path) | Trennt Moleküle auf der Grundlage ihrer mittleren freien Weglänge ohne Sieden. |
| Thermisch empfindliche Materialien | Ideal für hitzeempfindliche Stoffe mit hohem Molekulargewicht, wie Fischöl und Vitamine. |
| Rotierende Foliensysteme | Sorgt für gleichmäßige Erwärmung und schnelle Verdampfung bei minimalem Energieverbrauch. |
| Abtrennung ohne Sieden | Arbeitet unterhalb des Siedepunkts und bewahrt die Integrität der Verbindung. |
| Kondensation und Sammlung | Die Dämpfe kondensieren auf einer nahe gelegenen Oberfläche und gewährleisten eine hochreine Abscheidung. |
| Sicherheitsaspekte | Erfordert explosionssichere Ausrüstung aufgrund der Handhabung brennbarer Materialien. |
| Anwendungen | Einsatz in der Pharmazie, Lebensmittelverarbeitung und chemischen Produktion. |
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