基于物料介電特性醇類物質快速分離的研究.pdf

1、本課題研究了利用微波真空加熱技術對液體物料中的低濃度醇類物質進行分離，主要以乙醇和甲醇為例，研究出了分離動力學數學模型，并對二者的分離效果進行了比較，然后將該技術應用于低醇黃酒的生產，并對生產出的低醇黃酒的品質、特性進行了檢測和評定，最后對小型連續(xù)性微波真空分離設備進行展望。 甲醇和乙醇的整個微波真空分離過程，可分為兩段：恒速段和降速段，恒速段的速率可依據能量平衡方程計算，而降速段不能根據能量平衡方程計算，從經驗角度出發(fā)，找出影

2、響分離常數的主要因素，賦予它們各因素指數的乘積關系，然后利用實驗結果回歸得到各指數和朱知常數。分析不同微波真空條件下的分離曲線得出，分離速率隨微波功率和真空壓力的增大而增大。另外，溶液中的甲醇和乙醇含量并不能降至零，而是降到其所能達到的最低濃度后基本保持不變，這主要和它們本身的化學性質以及分子間作用力有關。 對相同濃度的甲醇和乙醇水溶液進行實驗，研究二者的溫度分布和溫度變化情況。實驗表明，整個加熱過程主要分為兩個階段，第一階段為

3、均勻加熱段，在該階段，溶液的溫度線性增至接近該真空度下水的飽和溫度，此階段基本沒有水分和醇的蒸發(fā)，且均勻加熱段的時間非常短；第二階段為溫度緩慢上升段，在該階段，水分和醇火量從溶液內部蒸發(fā)遷出，幾乎沒有阻力；分離后期，當醇的濃度降至最低時，溶液中水分繼續(xù)吸收微波能，溫度繼續(xù)緩慢上升。 甲醇和乙醇均屬于低碳醇化合物，但是因為二者的介電特性不同，所以吸收微波的能力不同，導致分離速率的不同，在相同的微波真空操作條件下，單一的乙醇和甲醇水

4、溶液中后者的分離速率要大于前者，而在甲醇和乙醇的混合溶液中，乙醇分離速率比單一的乙醇水溶液中乙醇分離速率略有增大，甲醇的分離速率與單一的甲醇水溶液的分離速率相比增加的比較明顯。 將微波真空分離技術應用于經過正常發(fā)酵生產的黃酒，對其中的低濃度乙醇進行分離，通過正交實驗找出乙醇含量降至最低的條件，進而達到制取低醇黃酒的目的，并與蒸餾法制得的低醇黃酒進行比較。微波真空法制得的低醇黃酒不僅效果好、所需時間短，而且顏色基本沒有變化，而蒸餾

5、法所需時間長，顏色明顯加深，而且所達到效果并不理想。應用固相微萃取，氣-質聯譜技術對兩種方法處理前后黃酒中的揮發(fā)性風味成分及其含量的變化進行了檢測和比較，結果顯示，其揮發(fā)性成分含量有一些變化，但不影響黃酒固有的風味。 應用微波真空分離技術對稀溶液中的醇類物質進行分離是可行的，但是，間歇式微波真空分離設備效率低下，所以，研制小型連續(xù)式微波真空分離設備是非常有必要的，連續(xù)性設備不僅分離速度快，可以極大地提高生產能力，而且比間歇式設備