Destiladores Moleculares Wiped-Film da Pope X Destiladores Moleculares

Os Destiladores Moleculares da Pope, Wiped Film Stills (WFS) fornecem um meio eficiente e poderoso de separar os compostos uns dos outros. O processo é uma técnica de separação térmica (em oposição à extração, centrifugação, etc), o que significa que a técnica fundamental envolve volatilidade nas diferenças entre vários compostos em uma mistura inicial. Componentes mais leves que são mais baixos em ponto de ebulição e peso molecular, tenderão a evaporar mais facilmente em uma determinada temperatura e pressão do que os componentes mais pesados. O vapor resultante tem uma proporção maior de componentes mais leves que, quando condensados, tornam-se destilados, enquanto a porção não evaporada torna-se resíduo. O ajuste dos parâmetros do processo pode fornecer a separação desejada. Esta é uma técnica de processo contínuo, com o material de alimentação sendo introduzido no WFS em uma taxa de alimentação fixa, e os fluxos de destilados e resíduos resultantes sendo descarregados do WFS em taxas e composições contínuas e fixas.

Esses destiladores são projetados especialmente para materiais sensíveis ao calor que, se fervidos e evaporados em equipamentos mais convencionais, se degradariam, polimerizariam ou se tornariam menos puros e até mesmo destruídos. Os principais recursos incluem condição de vácuo para reduzir a temperatura de evaporação necessária e tempo de residência muito curto (segundos) para minimizar ou eliminar qualquer degradação que possa ocorrer. Em comum com todas as unidades Pope WFS, um rotor contendo Lâminas de limpeza com fenda diagonal em um tubo vertical aquecido, (corpo imóvel), limpa o líquido que entra ao redor da circunferência interna, bem como para baixo, como um filme fino dinâmico altamente misturado. A temperatura corporal é ajustada para ser quente o suficiente para evaporar apenas os componentes desejados para serem destilados; o vácuo é ajustado a um nível que minimiza o ponto de ebulição dos componentes mais leves, mas não tão grande a ponto de evitar a condensação ou evaporar os compostos mais pesados. Os resultados da operação com um sistema WFS bem ajustado incluem pureza e rendimento otimizados do produto, com degradação minimizada. Dependendo do processo, o destilado ou o resíduo podem ser o produto principal.

A figura acima ilustra o processo Pope WFS. O material de alimentação, representado pela cor roxa, é bombeado para o destilador ou, no caso de um tamanho de laboratório mostrado, é admitido através de uma válvula dosadora de um recipiente de alimentação. O corpo imóvel é aquecido de fora, fazendo com que os componentes voláteis (vermelho) evaporem e condensem como destilado, enquanto os componentes mais pesados ​​(azul) permanecem como líquidos, descarregando como resíduo. O aquecimento controlado é por meio de elementos de resistência elétrica ou jaqueta (encamisado) com fluido quente ou vapor. O caminho do vácuo (amarelo) inclui uma “armadilha fria” (cold trap) para evitar a entrada de material difuso e qualquer outro material não condensado na bomba de vácuo, sendo descarregado pela saída de exaustão.

Principais Vantagens:

• Ideal para materiais sensíveis ao calor
• Versátil

– Concentração / Evaporação num mesmo sistema

– Destilação molecular

– Decapagem/Degaseificação com Solvente

– Desodorização/descoloração

• Eficiente

– Alto Vácuo

– Curto tempo de residência

– Decomposição mínima do produto com rendimento e qualidade máximos

• Flexível

– Laboratório, Planta Piloto e Produção Industrial

– Variedade de materiais de Construção

• Vidro
• Aço inoxidável
• Hastelloy
• Titânio
• C20

A tecnologia Wiped-Film Still aproveita o fato de que cada substância química tem uma pressão de vapor característica. É essa diferença relativa nas pressões de vapor que determina a facilidade com que um composto complexo pode ser separado em seus componentes constituintes.
Como as moléculas de toda a matéria estão em movimento constante em vários graus, dependendo da composição química dessa matéria e da temperatura e pressão aplicadas a ela, as moléculas próximas à superfície têm tendência a escapar para a atmosfera circundante. À medida que a temperatura aumenta e a pressão diminui, essa tendência de escape geralmente aumenta e a substância se vaporiza.
A força gerada por essas moléculas que escapam é chamada de pressão de vapor desse material em uma determinada temperatura e pressão. É a diferença relativa na pressão de vapor das substâncias que determina a facilidade com que um composto complexo pode ser separado em seus compostos constituintes.

O “Pope Wiped-Film Still” consiste em um corpo aquecido em que um sistema de fluido exigindo algum grau de separação é alimentado continuamente. O fluido é espalhado em uma película fina por um conjunto de lâmina de limpeza rotativa conduzido a uma velocidade predeterminada. O filme, enquanto sendo forçado a um fluxo turbulento pelas lâminas do limpador, progride pela parede interna do corpo auxiliado por gravidade e as ranhuras nas lâminas do limpador.

Durante o curso do fluxo através do sistema de aquecimento, algum grau de evaporação ocorre dependendo das características do material de alimentação e a temperatura da parede interna, além do sistema de pressão. O fluido não evaporado formando o produto inferior flui para fora do sistema continuamente enquanto o vapor é condensado dentro ou fora do sistema dependendo do tipo de projeto.

O “Pope Wiped-Film Still” consiste em um corpo aquecido em que um sistema de fluido exigindo algum grau de separação é alimentado continuamente. O fluido é espalhado em uma película fina por um conjunto de lâmina de limpeza rotativa conduzido a uma velocidade predeterminada. O filme, enquanto sendo forçado a um fluxo turbulento pelas lâminas do limpador, progride pela parede interna do corpo auxiliado por gravidade e as ranhuras nas lâminas do limpador.

Durante o curso do fluxo através do sistema de aquecimento, algum grau de evaporação ocorre dependendo das características do material de alimentação e a temperatura da parede interna, além do sistema de pressão. O fluido não evaporado formando o produto inferior flui para fora do sistema continuamente enquanto o vapor é condensado dentro ou fora do sistema dependendo do tipo de projeto.

A lâmina do limpador move cada partícula de material para baixo

Wiped Film são criados em Destiladores Wiped-Film da Pope por várias razões:

1. Turbulência criada por um limpador em movimento rápido ou lâmina controlada que auxilia muito no calor transmissão, diminuindo assim a temperatura necessária na parede interna do evaporador para uma determinada pressão do sistema.

2. Uma área de superfície máxima por unidade de volume de fluxo é gerado facilitando a evaporação rápida.

3. O tempo de exposição do líquido na parede com temperatura elevada pode ser controlada em segundos ou menos. Isso minimiza a degradação do calor do produto dos materiais sensíveis, com controle da velocidade do raspador.

4. Materiais de alta viscosidade podem ser transportados através do sistema para destilação ou decapagem do solvente.

5. As lâminas do limpador com fenda da Pope promovem o fluxo do tampão com pouca mistura de volta, isso minimiza o tempo de permanência na distribuição, garantindo que o material flua através do sistema com uma exposição uniforme a condições do processo.

O controle de velocidade variável dos limpadores acoplados com a capacidade de reverter a rotação, permite uma variação extremamente ampla de tempo de espera para os fluidos de processo no corpo do evaporador. A Pope fornece lâminas limpadoras de Teflon ou carbono para aplicações com temperaturas acima de 200⁰C.

• Decapagem com solvente
• Extração do monômero do polímero
• Extração de ácidos graxos livres de gorduras e óleos
• Destilação de gorduras e óleos
• Concentração ou destilação de produtos sensíveis ao calor para produtos farmacêuticos, nutricionais ebiomateriais
• Destilação de polímeros
• Destilação fracionada de petróleo
• Reações com catalisadores sólidos
• Concentração de sucos de frutas
• Isolamento de compostos aromáticos
• Desodorização de óleos
• Remoção de cores
• Separações de ceras ou silicones
• Purificações de alimentos e sabores

A lâmina do limpador move cada partícula de material para baixo

A imagem acima é uma foto de um Evaporador Molecular WFS de 2” em vidro, escala de laboratório com dois condensadores, um interno e um externo, sendo:

• Ideal para Teste de Viabilidade/Uso Experimental
• Processa até 1-2 kg de material por hora
• Fabricado em vidro com partes e peças também em vidro fabricadas na fábrica da Pope.

A lâmina do limpador move cada partícula de material para baixo

Estes sistemas podem ser configurados de duas maneiras principais. A primeira refere-se a um Wiped-Film Evaporador, (WFE), e a segunda como sendo um Wiped-Fim Molecular Still (WFMS). Uma característica positiva da Pope é o design que permite ao usuário a capacidade de reconfigurar facilmente entre os modos WFE e WFMS e em tamanhos de até 6”, a capacidade de ter os dois modos ao mesmo tempo, no caso da foto acima e exemplos abaixo.

Às vezes, também são chamados de Concentradores, Evaporadores de Filme Fino e outros nomes. A característica distintiva é um condensador externo em vez de interno. Os WFEs normalmente são usados ​​com materiais de alimentação contendo uma grande porcentagem de componentes leves, como solventes leves ou água, e onde o objetivo é concentrar o componente do produto mais pesado. Exemplos típicos incluem biomateriais sintetizados ou fermentados previamente separados em diluído em cromatografia de processo, extrações de plantas e outras operações. Em outros casos, o objetivo é a recuperação de solvente, separado de componentes de resíduos de resíduos mais pesados ​​e/ou sólidos. Os condensadores externos podem fornecer uma área de superfície muito grande necessária para a condensação da grande quantidade de solvente e, em sistemas de tamanho de produção maiores, também são muito mais baratos do que os projetos de condensadores internos. Normalmente, as faixas de vácuo são baixas, desde algumas centenas de torr até 1 ou ocasionalmente tão baixo quanto 0,1 torr. O vapor flui livremente do corpo aquecido para o condensador, embora em níveis de vácuo mais fortes a queda de pressão aumentada limite o fluxo de vapor e, portanto, a vazão do destilador.

Esses “stills” também são conhecidos como Short-Path Units, pois o condensador interno está posicionado dentro do corpo, a uma curta distância da superfície de evaporação. Nesta configuração, o material destilado tem BP ou MW muito alto, exigindo condições de alto vácuo, variando de 0,1 a 0,001 torr. Em tais níveis de vácuo, a queda de pressão para cima, e para baixo para um condensador externo torna-se limitante, mesmo na medida em que não vaporizado todo o material será coletado e condensado – as moléculas simplesmente não irão tão longe. Um condensador interno resolve o problema; moléculas de vapor que pelo menos deixam a superfície aquecida podem encontrar mais facilmente seu caminho para o condensador interno do que para um colocado a uma distância maior. Os exemplos incluem a remoção de ácidos graxos livres de cadeia longa de óleo de triglicerídeo, ou de monômeros e dímeros de alto MW de pré-polímeros e qualquer número de aplicações envolvendo materiais pesados ​​a serem destilados de materiais ainda mais pesados. Casos extremos podem exigir temperaturas de evaporação acima de 300°C. Outras circunstâncias complicadoras podem incluir alto ponto de fusão (MP) do destilado, alta alimentação e viscosidade de resíduo, sublimação, corrosão, etc, exigindo projeto e operação de processos especiais.

Existem vários tipos de aplicações em que uma única passagem através de uma unidade WFE ou WFMS não é suficiente. Um exemplo é quando a porcentagem de destilado é alta e onde a quantidade do produto residual deve ser muito pequena. Não é possível fazer isso em uma passagem porque o vapor fica tão saturado que as moléculas simplesmente não deixam mais a superfície aquecida. Nestes casos, uma primeira passagem remove quase tudo e uma segunda passagem com o resíduo remove o restante.

Reconhecida e comprovada por décadas em todo o mundo, a tecnologia e os sistemas de destilação de filme Wiped da Pope oferecem uma vantagem competitiva aos produtores de alimentos, sabores e fragrâncias.

A família de equipamentos inclui:

• Evaporadores de Filme Wiped para concentração do produto;
• Molecular Stills para separação de alto vácuo de produtos de contaminantes mais leves e mais pesados;
• Hybrid Stills para eficiência, destilação seletiva em coluna fracionada. Múltiplos e combinações dessas unidades compreendendo sistemas skid turnkey controlados por PLC são uma especialidade da Pope.

As aplicações aqui incluem: frutas cítricas, hortelã, ervas, frutas e vegetais, óleos, canabinóides, madeira e outros extratos botânicos, produtos derivados de fermentação, óleos essenciais, cosméticos, produtos farmacêuticos, ceras, produtos químicos finos e especiais e muitos outros.