ตัวอย่างของการกลั่นโมเลกุล

การกลั่นโมเลกุลเป็นเทคโนโลยีการแยกและการทำให้บริสุทธิ์ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งมักใช้ในการรักษาจุดเดือดสูง ความหนืดสูง ความไวต่อความร้อน หรือสารประกอบโพลีเมอร์ ใช้ความผันผวนที่แตกต่างกันระหว่างโมเลกุลเพื่อแยกและทำให้ส่วนประกอบในส่วนผสมบริสุทธิ์

หลักการกลั่นกรองมีพื้นฐานมาจากแนวคิดหลักสองประการต่อไปนี้:

การกลั่น: ในกระบวนการกลั่น ส่วนผสมจะถูกให้ความร้อนและฉีดเข้าไปในอุปกรณ์กลั่นโมเลกุลเพื่อสร้างไอน้ำ ไอน้ำไหลผ่านช่องทางที่ยาวและบางในอุปกรณ์กลั่นซึ่งเรียกว่าเครื่องระเหย ในเครื่องระเหย อุณหภูมิและความดันจะถูกควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ามีเพียงโมเลกุลที่มีจุดเดือดต่ำกว่าเท่านั้นที่ระเหยได้

การควบแน่น: ไอน้ำถูกส่งไปยังคอนเดนเซอร์ผ่านเครื่องระเหย ซึ่งไอน้ำจะสัมผัสกับพื้นผิวทำความเย็น เนื่องจากอุณหภูมิต่ำของคอนเดนเซอร์ ไอน้ำจึงเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวและควบแน่นเป็นหยดบนพื้นผิวของคอนเดนเซอร์ หยดเหล่านี้ถูกรวบรวมและเรียกว่าผลิตภัณฑ์การกลั่น

แคโรทีนอยด์เป็นสารประกอบเม็ดสีชนิดหนึ่งซึ่งมีอยู่ทั่วไปในพืช เช่น แครอทและมะเขือเทศ พวกมันมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระและคุณค่าทางโภชนาการมากมาย และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร ผลิตภัณฑ์ดูแลสุขภาพ เครื่องสำอาง และสาขาอื่นๆ ต่อไปนี้เป็นการประยุกต์ใช้การกลั่นในการสกัดแคโรทีนอยด์:

การแยกแคโรทีนอยด์ชนิดต่างๆ: แคโรทีนอยด์เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อน ได้แก่ -แคโรทีน -แคโรทีน ลูทีน และส่วนประกอบอื่นๆ ด้วยการปรับสภาวะอุณหภูมิและความดัน ส่วนประกอบเหล่านี้จึงสามารถแยกออกได้โดยการกลั่นด้วยโมเลกุล เนื่องจากแคโรทีนอยด์ชนิดต่างๆ มีความผันผวนแตกต่างกัน ส่วนประกอบเฉพาะจึงสามารถทำให้บริสุทธิ์และสกัดได้โดยการกลั่น

ปรับปรุงความบริสุทธิ์และกิจกรรม: สามารถสกัดแคโรทีนอยด์จากส่วนผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพและทำให้บริสุทธิ์จนถึงระดับความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้น นี่เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับผลิตภัณฑ์แคโรทีนอยด์ที่ต้องการความบริสุทธิ์สูง เช่น อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องสำอาง นอกจากนี้ เนื่องจากการกลั่นจะดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำและสุญญากาศสูง ปฏิกิริยาไพโรไลซิสและออกซิเดชันของแคโรทีนอยด์จึงสามารถลดลงได้ เพื่อรักษากิจกรรมไว้ได้ดียิ่งขึ้น

การกำจัดสิ่งสกปรก: สำหรับแคโรทีนอยด์ที่สกัดจากพืช มักจะมีสารประกอบอื่นๆ อยู่ร่วมกัน เช่น ไขมัน โปรตีน ฯลฯ โดยการกลั่น แคโรทีนอยด์และสิ่งเจือปนสามารถแยกออกได้ และได้แคโรทีนอยด์ที่บริสุทธิ์มากขึ้น

ได้รับส่วนประกอบเฉพาะ: ส่วนประกอบแคโรทีนอยด์บางชนิดมีความสำคัญมากกว่าในการใช้งานบางอย่าง เช่น การใช้แคโรทีนในสีผสมอาหาร ด้วยการปรับพารามิเตอร์ของการกลั่นแบบโมเลกุล ส่วนประกอบเฉพาะเหล่านี้จึงสามารถเลือกและแยกออกได้ตามความต้องการที่แตกต่างกัน

การกลั่นระดับโมเลกุลเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1920 และเป็นเทคโนโลยีการแยกแบบใหม่ที่ค่อยๆ เกิดขึ้นพร้อมกับการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับทฤษฎีการเคลื่อนที่ของก๊าซในสุญญากาศ และการพัฒนาเทคโนโลยีการกลั่นแบบสุญญากาศอย่างต่อเนื่อง

แตกต่างจากกระบวนการกลั่นแบบดั้งเดิม กระบวนการกลั่นเป็นกระบวนการกลั่นอย่างต่อเนื่องภายใต้สุญญากาศสูง กระบวนการนี้เป็นกระบวนการกลั่นที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งดำเนินการที่อุณหภูมิห่างจากจุดเดือดของสารที่ความดันบรรยากาศ

หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยีการกลั่นก็คือ โมเลกุลประเภทต่างๆ มีเส้นทางอิสระโดยเฉลี่ยที่แตกต่างกัน เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพของโมเลกุลต่างกัน จากมุมมองทางสถิติ ระยะการบินของโมเลกุลที่หลุดออกจากพื้นผิวของเหลวโดยไม่ชนกับโมเลกุลอื่นจะแตกต่างกัน การแยกการกลั่นเกิดขึ้นได้โดยใช้คุณสมบัติที่โมเลกุลของเหลวหลุดออกจากพื้นผิวของเหลวหลังจากถูกให้ความร้อน และเส้นทางอิสระโดยเฉลี่ยของโมเลกุลประเภทต่างๆ จะแตกต่างกันหลังจากการหลบหนี ตัวอย่างเช่น เส้นทางอิสระโดยเฉลี่ยของโมเลกุลแสงมีขนาดใหญ่ และเส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลหนักมีขนาดเล็ก ดังนั้นโมเลกุลแสงจะตกลงบนพื้นผิวที่ควบแน่น และโมเลกุลหนักจะกลับสู่พื้นผิวของเหลวเดิมเนื่องจากไม่สามารถไปถึงการควบแน่นได้ พื้นผิวเพื่อให้สามารถแยกส่วนผสมออกได้

น้ำมันหอมระเหยหรือที่เรียกว่าน้ำมันหอมระเหยและน้ำมันหอมระเหยเป็นส่วนผสมของสารประกอบที่มีกลิ่นหอมเฉพาะและคุณสมบัติทางยาที่สกัดจากพืชหรือวัสดุธรรมชาติอื่นๆ น้ำมันหอมระเหยมักเป็นของเหลวที่มีความผันผวนสูง มีกลิ่นหอมแรงและมีสรรพคุณทางยา บทสรุปของ Materia Medica บันทึกวิธีการสกัดและกลั่นน้ำมันการบูรและการบูรที่มีรายละเอียดเร็วที่สุดในโลก น้ำมันหอมระเหยมีอยู่ในขนต่อม ห้องเก็บน้ำมัน ท่อน้ำมัน เซลล์หลั่ง หรือท่อเรซินของพืช ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของหยดน้ำมัน บางชนิดอยู่ร่วมกับเรซินและเมือก และบางชนิดมีอยู่ในรูปของไกลโคไซด์

ส่วนประกอบของน้ำมันหอมระเหยผลิตโดยพืชในกระบวนการเมแทบอลิซึม ได้แก่ โมโนเทอร์พีน เอสเทอร์ อัลดีไฮด์ คีโตน แอลกอฮอล์ และส่วนประกอบทางเคมีอื่นๆ ส่วนประกอบเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดกลิ่นหอมพิเศษและคุณสมบัติทางยาของน้ำมันหอมระเหย ตัวอย่างเช่น น้ำมันหอมระเหยของตะไคร้มีสารโมโนเทอร์พีน เช่น ไซเพอรูลีน ซึ่งให้กลิ่นหอมสดชื่นเหมือนมะนาว น้ำมันหอมระเหยของโรสแมรี่อุดมไปด้วยฟีนอล คีโตน และอัลดีไฮด์ ซึ่งมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียและไวรัส ตลอดจนให้ความสดชื่นและสติปัญญา

น้ำมันหอมระเหยมักใช้ในเครื่องเทศ เครื่องปรุงรสอาหาร เครื่องสำอาง ยา และอุตสาหกรรมอื่นๆ และยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดด้วยอโรมา การนวด อโรมาเธอราพี เกลืออาบน้ำ และสาขาอื่นๆ น้ำมันหอมระเหยสามารถสกัดได้หลายวิธี ซึ่งการกลั่นเป็นเทคโนโลยีทั่วไป

สาเหตุของการใช้อย่างแพร่หลายของการกลั่นระดับโมเลกุลคือผลการแยกที่ดีเยี่ยม การนำไปใช้งานในวงกว้าง กระบวนการที่สมบูรณ์และคุ้มค่า และคุณลักษณะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืน ไม่ว่าจะเป็นการสกัดเชื้อเพลิงจากอุตสาหกรรมปิโตรเลียมหรือความต้องการผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ในด้านต่างๆ เช่น ยา เครื่องสำอาง และอาหาร เทคโนโลยีการกลั่นสามารถบรรลุถึงการแยกและการสกัดสารที่มีความบริสุทธิ์สูงในขณะที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม ทำให้การกลั่นเป็นเทคโนโลยีการแยกสารที่ขาดไม่ได้และสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ