La distillazione molecolare, nota anche come distillazione a percorso breve-, è un metodo di separazione altamente efficiente e importante nella moderna scienza della separazione. Le sue principali differenze rispetto alla distillazione convenzionale risiedono nei principi operativi e nelle condizioni di processo.
Questa tecnica separa le sostanze utilizzando le differenze nel percorso libero medio delle molecole sotto alto vuoto. Ciò porta a basse temperature di esercizio, brevi durate di riscaldamento ed elevata efficienza di separazione, rendendolo particolarmente adatto per purificare materiali con alto-punto di ebollizione-, sensibili al calore-e facilmente ossidabili.
Nella distillazione convenzionale, la separazione avviene tipicamente vicino al punto di ebollizione della sostanza. L'evaporazione e la condensazione sono processi reversibili e le fasi vapore e liquida alla fine raggiungono l'equilibrio. La distillazione molecolare opera a temperature significativamente inferiori al punto di ebollizione a pressione atmosferica. L'evaporazione avviene sulla superficie del liquido senza bollire. Mantenendo un alto vuoto nel sistema, le molecole evaporate viaggiano dalla superficie del liquido alla superficie di condensazione con collisioni minime. Questo processo è caratterizzato come un processo di non-equilibrio, con le molecole che si muovono in un'unica direzione.
In termini di progettazione dell'apparecchiatura, il nucleo di un'unità di distillazione molecolare deve garantire che la distanza tra le superfici di evaporazione e condensazione sia inferiore al percorso libero medio delle molecole di vapore. In queste condizioni, le molecole possono viaggiare senza ostacoli verso il condensatore e condensarsi rapidamente, impedendo la ri-miscelazione e la ri-evaporazione, ottenendo così una separazione efficiente. I tipi più comuni di apparecchiature includono film cadente, film strofinato e distillatori molecolari centrifughi. Il design della pellicola raschiata utilizza componenti meccanici per formare una pellicola liquida sottile e uniforme, migliorando efficacemente il trasferimento di massa e calore ed è ampiamente utilizzata nelle applicazioni industriali.
Questa tecnologia è oggi ampiamente applicata in diversi settori industriali. Nell'industria della chimica fine, la distillazione molecolare viene utilizzata per purificare gli oli sintetici, estrarre monogliceridi e trattare altri additivi polimerici. Nell'industria alimentare e degli oli, questa tecnica può concentrare DHA ed EPA dagli oli di pesce, nonché rimuovere gli acidi grassi liberi e i residui di pesticidi dagli oli vegetali. Nell'estrazione di prodotti naturali, viene utilizzato per raffinare gli oli essenziali e isolare componenti sensibili al calore-come i carotenoidi. Nell'industria petrolchimica, la distillazione molecolare viene utilizzata anche nella lavorazione di frazioni di olio lubrificante ad alto-punto di ebollizione-, rimuovendo efficacemente residui e impurità.
Poiché le industrie correlate continuano a richiedere una maggiore purezza, qualità ed efficienza del processo dei prodotti, la tecnologia di distillazione molecolare viene costantemente ottimizzata e innovata. Il suo sviluppo futuro si concentrerà maggiormente sul perfezionamento della progettazione delle apparecchiature, sul controllo preciso dei parametri di processo e sull'integrazione con altri processi di separazione e reazione, in modo da soddisfare meglio le esigenze della produzione di alta-precisione in settori quali prodotti chimici-di fascia alta, prodotti farmaceutici e materiali funzionali.