分子蒸馏技术在食品工业中的应用
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摘要：介绍分子蒸馏的特点及其在食品工业中的应用。
关键词：分子蒸馏；食品工业；应用
中图分类号：TS203文献标识码：E文章编号：1672-979X(2007)10-0072-02
Molecular Distillation Technology and Its Application in Food Industry
WANG Li-Hua，DING Hong-Jun，LI Er-Chun，JIN Xiao-Hui
(Department of Food Engineering, Shaanxi Normal University, Xi’an 710000, China)
Abstract：The concept, basic principles, advantages of molecular distillation and its applications in food industry is introduced.
Key words：molecular distillation; food industry; application
分子蒸馏(molecular distillation)又称短程蒸馏(shortpath distillation)，是一种非平衡蒸馏。不同物质的分子由于运动速度和有效分子直径不同而具有不同的分子运动平均自由程，分子蒸馏就是利用这一差别在高真空(0.5～1 Pa)下实现物质的分离，待分离组分在远低于常压沸点的温度下挥发。分子蒸馏受热液体呈0.5 mm左右薄膜状，加热面与冷凝面间距小于轻分子的平均自由程，液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面，在蒸馏温度下一般只停留几秒至几十秒。分子蒸馏特别适合分离高沸点、黏度大、热敏性的天然物料，可有效避免物质的氧化分解，脱除混合液中低分子物质如有机溶剂、臭味物等[1，2]。分子蒸馏已成功应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料工业等行业。现对分子蒸馏技术在食品工业中的应用作一介绍。
1制取天然维生素E
维生素E是人体内重要的天然抗氧化剂。在食品生产中主要用作脂肪和含油食品的抗氧化剂。植物油脂脱臭时得到的馏出物是制取天然维生素E的主要原料。利用分子蒸馏法提纯天然维生素E，设备简单，操作容易，效率高，不会引入其他杂质。栾礼侠等[3]用分子蒸馏法提取天然维生素E，进料速率250 mL/h，操作压力0.1 Pa，蒸馏温度130～160 ℃，搅拌速度130 r/min。应用刮膜式分子蒸馏设备提纯天然维生素E粗产品原料，经三级分离可将原料中的天然维生素E含量由3 %提高到80 %。
2分离提纯单脂肪酸甘油酯
单甘酯是食品行业中重要的乳化剂，无毒、无味，可改善食品风味、提高食品品质，起到乳化、起酥、膨松、保鲜等作用，其用量占食品乳化剂总用量的2/3。在医药、化妆品等方面也被广泛应用[4]。
单甘酯一般是通过直接酯化或甘油酯交换反应合成，其反应产物40 %～50 %是单甘酯。目前国际上高纯度单甘酯需求占50 %。由于油脂沸点很高，要得到高纯度的单甘酯须用分子蒸馏技术。其工艺过程为：氢化动植物油脂与甘油进行酯交换，过滤后反应混合物送入分子蒸馏装置；第一级140℃、500 Pa脱水、脱气，除去部分甘油；第二级175 ℃、75 Pa除去剩余甘油和游离脂肪酸；第三级200～210℃、0.5 Pa蒸馏出单甘酯除去双酯和三酯；最后液态蒸馏单酯进入喷雾系统制粉[5]。
3制取类胡萝卜素
类胡萝卜素等天然食用色素是必需的维生素来源，具有抗菌和防病的作用。制取类胡萝卜素的传统方法有皂化提取法、吸附和酯基转移法，但溶剂残留会影响产品质量。Batistella等[6]用分子蒸馏技术从棕榈油回收类胡萝卜素，其含量达3 000 mg/kg。钟耕等[7]用分子蒸馏法从脱蜡的甜橙油中提取类胡萝卜素，不含有机溶剂，且产品色价高。
辣椒红色素是从辣椒果皮中提取的优良天然类胡萝卜素，具有良好的耐受性和强着色力，广泛用于食品、医药、化妆品等行业。传统用溶剂浸提辣椒红色素，经普通真空蒸馏脱溶剂处理后仍残留1 %～2 %的溶剂，达不到卫生标准要求。用分子蒸馏处理，残留溶剂小于50 mg/ kg，达到并超过了FAO/WHO和我国国家标准[8]。
4分离不饱和脂肪酸
ω-3型不饱和脂肪酸是人类必需的脂肪酸，其中的二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)具有良好的保健功能。从海鱼或其下脚料制取DHA和EPA的生产工艺，包括分子蒸馏法的应用在有关专著中有系统介绍[9]。徐世民等[10]用分子蒸馏法富集海狗油中的多不饱和脂肪酸，进料速率80 mL/h，预热温度80 ℃，刮膜器转速250 r/min，蒸馏温度120 ℃，压力15 P a时，经过一级分子蒸馏，得到EPA和DHA总含量为54.86%的海狗油产品，收率为92.7%。
傅红等[11]研究了多级分子蒸馏法制取鱼油中多不饱和脂肪酸的工艺，蒸馏温度110 ℃以上，蒸馏压力20 Pa以下时，经过三级串联分子蒸馏，得到高碳链不饱和脂肪酸占90.96%的鱼油产品。
5制取植物有效成分
大蒜的主要生理活性成分是大蒜精油中的含硫化合物，如大蒜素、大蒜辣素等，热稳定性差。 张忠义等[12]用超临界CO2流体提取技术和分子蒸馏技术制取分离大蒜化学成分，在较低的温度下得到4种主要成分。分离效果大大好于普通蒸馏法。
毛叶木姜子为樟科木姜子属小乔木，其干燥成熟果实在我国湖北西部等地作“荜澄茄”入药。果实挥发油的主要成分为柠檬醛。王发松等[13]用分子蒸馏技术对毛叶木姜子果挥发油所含的柠檬醛进行了分离纯化。所得柠檬醛纯度达到95%，产率为53%(柠檬醛/毛叶木姜子果油)，柠檬醛损失率仅为15% ......
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