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   沖蒸,指往容器內(nèi)加入水蒸汽的一種操作,在香料、食品、醫(yī)藥等工業(yè)部門中多有應(yīng)用,但通常只作物料加熱或水蒸汽直接蒸餾使用。其實(shí),沖蒸還有其它一些用途,在分餾操作中的其它應(yīng)用還鮮為人知。本文著重介紹沖蒸在香料分餾操作中的幾種應(yīng)用及其原理。

　　一、沖蒸分餾

　　沖蒸分餾是在傳統(tǒng)分餾操作的基礎(chǔ)上,在分餾過(guò)程中從分餾鍋底部引入一定量的干蒸汽,通過(guò)選擇性冷凝控制分餾塔頂冷凝效果,使塔頂蒸出的油、水兩大相按油相經(jīng)冷凝后進(jìn)入回流比控制裝置、水蒸汽不被冷凝而進(jìn)入真空系統(tǒng)管路這兩個(gè)不同狀態(tài)和路徑的一種操作方式,從而得到香氣純正的分餾產(chǎn)品。采用這種操作時(shí),設(shè)備系統(tǒng)宜保持較高真空狀態(tài)并配置蒸汽噴射真空泵,才能取得滿意的效果。

　　精油及一些粗香原料組分復(fù)雜,往往含有水溶性雜質(zhì)。分餾過(guò)程是把精油或粗香原料加熱蒸發(fā)并在塔板上進(jìn)行傳質(zhì)傳熱,所產(chǎn)生的蒸汽在塔頂經(jīng)過(guò)冷凝,收集得到不同沸點(diǎn)的餾分,使混合物得到一定程度分離。常規(guī)分餾方法往往難以將各種沸點(diǎn)的水溶性雜質(zhì)組分*分離。當(dāng)采用沖蒸操作時(shí),水蒸汽進(jìn)入分餾塔系統(tǒng)并隨塔板上升,可參與部分傳質(zhì)和傳熱過(guò)程,吸收物料中一些水溶性組分及分餾過(guò)程產(chǎn)生的一些熱敏性組分的焦化物,并將其“帶上”塔頂進(jìn)入真空系統(tǒng)管路及蒸汽噴射泵,這樣,沖蒸便對(duì)物料進(jìn)行了“吸收和洗滌”,從而除去產(chǎn)品中的焦味和其它雜味,提高產(chǎn)品的香氣質(zhì)量。

　　當(dāng)分餾操作平衡時(shí),塔填料下部溫度較高,上部溫度較低,自上而下會(huì)建立物料蒸汽組分按沸點(diǎn)和濃度的穩(wěn)定的階梯分布。操作中因各種原因有時(shí)當(dāng)物料中的萜烯混合物、溶劑等低沸點(diǎn)組分蒸出后,沸點(diǎn)較高的產(chǎn)品段組分不能克服填料層的阻力,出現(xiàn)無(wú)法蒸出的情況。這時(shí)若采用沖蒸操作,沸點(diǎn)相對(duì)較低的水蒸汽在塔內(nèi)順暢上升,對(duì)塔內(nèi)產(chǎn)品段組分蒸汽有引流和攜帶作用,從而把產(chǎn)品段餾分帶上塔頂并進(jìn)入塔頂冷凝器,完成分餾過(guò)程。

　　二、沖蒸攪拌

　　傳統(tǒng)分餾設(shè)備,通常由分餾鍋外殼采用蒸汽或油浴加熱,或在鍋內(nèi)設(shè)置盤管加熱器加熱,由于沒(méi)有外循環(huán)加熱或攪拌裝置,鍋內(nèi)物料在分餾過(guò)程中幾乎處于“呆滯”狀態(tài),物料受熱時(shí)間長(zhǎng)并有局部過(guò)熱現(xiàn)象,一些熱敏性組分會(huì)出現(xiàn)裂解、聚合、結(jié)焦、炭化等情況,分餾結(jié)果腳子多產(chǎn)品得率低。

　　為了解決上述問(wèn)題,可對(duì)鍋內(nèi)物料進(jìn)行“沖蒸攪拌”,即從分餾鍋底部引入一定流速的干蒸汽,利用蒸汽流對(duì)鍋內(nèi)物料進(jìn)行攪拌,使鍋內(nèi)物料產(chǎn)生翻滾效果、提高受熱的均勻性,從而減少“腳子”的產(chǎn)生,提高產(chǎn)品收得率。

　　采用這種操作時(shí)設(shè)備系統(tǒng)須配置水環(huán)真空泵或其它抽氣量大的真空設(shè)備,保證分餾系統(tǒng)處于較高真空狀態(tài),加入的蒸汽能及時(shí)被抽走。由于水的沸點(diǎn)隨真空度的增高而降低,在一定的溫度、真空條件下,分餾設(shè)備內(nèi)無(wú)蒸汽冷凝水形成(例如查飽和水蒸汽表知壓力為0. 02kgf/ cm2時(shí),對(duì)應(yīng)的飽和水蒸汽的溫度是17℃,達(dá)到此真空條件時(shí),只要鍋內(nèi)溫度超過(guò)17℃水蒸汽就不會(huì)冷凝成水)。

　　三、沖蒸降溫

　　當(dāng)一定壓力的水蒸汽進(jìn)入真空狀態(tài)的分餾鍋內(nèi)時(shí),由于壓力突然變小,水蒸汽容積在短時(shí)間內(nèi)急劇膨脹,此過(guò)程會(huì)吸收鍋內(nèi)一定的熱量。同時(shí),大量水蒸汽沿填料塔上升至塔頂冷凝器,與冷卻介質(zhì)發(fā)生熱交換后被冷凝下來(lái)回流至塔內(nèi)(此時(shí)控制塔內(nèi)真空度及塔頂冷凝效果使水蒸汽能被冷凝,并采用全回流操作) ,再次與鍋內(nèi)上升的蒸汽或鍋內(nèi)物料及設(shè)備本體發(fā)生傳熱過(guò)程,冷凝水吸熱汽化成為蒸汽而上升(由于水的汽化潛熱值比較大,比如100℃時(shí)水的汽化潛熱為2260kJ / kg ,可見(jiàn)此過(guò)程將吸收大量熱量) ,如此循環(huán)往復(fù),分餾系統(tǒng)的溫度會(huì)很快被降下來(lái)。這樣,沖蒸就可達(dá)到降溫的效果。這就是沖蒸降溫的基本原理。沖蒸降溫的優(yōu)點(diǎn)是可使整套設(shè)備及物料實(shí)現(xiàn)整體同時(shí)降溫,降溫速度快,特別是當(dāng)設(shè)備較為大型時(shí),這種降溫方式相對(duì)于其它降溫方式效果更好。若是在分餾操作過(guò)程中,由于設(shè)備故障等原因,需緊急停止分餾操作時(shí)這種冷卻方式更顯出*的*性。而通常采用的分餾鍋夾套或蛇管通入冷卻水冷卻的降溫方式,只是將分餾鍋內(nèi)物料降溫,而安裝于分餾鍋上的塔體及其它部位通常降溫較慢。當(dāng)然,某些情況下設(shè)備或物料須快速降溫時(shí)可同時(shí)采用冷卻水冷卻結(jié)合沖蒸降溫的辦法進(jìn)行。

　　四、沖蒸保護(hù)

　　香料分餾生產(chǎn)時(shí),每批物料分餾結(jié)束后設(shè)備及塔體、填料仍處于高溫狀態(tài),設(shè)備內(nèi)部各部位都會(huì)有一定物料殘留,若物料為檸檬醛等較容易氧化的物質(zhì),必須往設(shè)備內(nèi)充入氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w,以防設(shè)備內(nèi)部各處殘留的物料與漏入的空氣發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)而帶來(lái)安全事故。特別是填料上積存的物料往往較多,在高溫狀態(tài)下與氧氣發(fā)生反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)燒塔現(xiàn)象。長(zhǎng)期多次如此反復(fù),塔內(nèi)填料上將附著大量炭化物堵塞填料網(wǎng)孔,使填料失去傳質(zhì)功能。

　　另外,分餾結(jié)束都會(huì)有一個(gè)把鍋內(nèi)殘留的高沸點(diǎn)物質(zhì)放出的操作(俗稱“放腳”) ,且須趁鍋內(nèi)尚有一定溫度、物質(zhì)粘度低時(shí)排出。若分餾的物料為檸檬醛等易氧化的物料則更須在放腳前充氮。在分餾操作過(guò)程中,由于設(shè)備故障等原因,需停止分餾操作時(shí),同樣必須對(duì)分餾設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行充氮保護(hù)。往設(shè)備內(nèi)通入氮?dú)庖员Ｗo(hù)設(shè)備是一種常見(jiàn)操作,通常稱為“沖氮”。不過(guò),氮?dú)鈨r(jià)格較貴,充氮須付出較大成本,這時(shí)可考慮沖蒸的辦法往設(shè)備內(nèi)加入蒸汽替代氮?dú)庖怨?jié)約成本。一方面由于蒸汽充斥塔內(nèi)部使空氣較難進(jìn)入,另外沖蒸會(huì)降低塔內(nèi)部溫度,減少物料劇烈氧化的可能性,這樣塔設(shè)備可得到有效保護(hù)。

　　五、關(guān)于沖蒸的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

　　1、為避免帶入水分,加入的蒸汽必須為飽和或過(guò)熱蒸汽,因此蒸汽管上離分餾鍋不遠(yuǎn)處安裝水汽分離器及疏水閥;

　　2、在蒸汽管路上安裝過(guò)濾器,避免進(jìn)入分餾設(shè)備的水蒸汽帶有其它臟雜物;

　　3、加入蒸汽壓力不宜過(guò)高(一般用減壓閥減壓至0. 1MPa左右) ,一方面保證蒸汽溫度不會(huì)太高,另一方面分餾操作時(shí)各種工藝參數(shù)才較容易控制;

　　4、鍋內(nèi)沖蒸裝置設(shè)計(jì)上開(kāi)口應(yīng)向下,使蒸汽有較好的發(fā)散效果,并可減少?zèng)_蒸裝置內(nèi)物料積存現(xiàn)象;

　　5、沖蒸分餾操作時(shí)要控制好塔頂冷凝器的冷卻水量,適當(dāng)提高冷卻溫度,使加入分餾系統(tǒng)的水蒸汽可不被冷凝而全部從真空系統(tǒng)管路抽走;

　　6、真空系統(tǒng)宜選用蒸汽噴射泵—水環(huán)真空泵聯(lián)用機(jī)組