水蒸氣蒸餾（Steam Distillation）是指將含有揮發性成分的植物材料與水共蒸餾，使揮發性成分隨水蒸氣一并餾出，經冷凝分取揮發性成分的浸提方法。該法適用于具有揮發性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞、在水中穩定且難溶或不溶于水的植物活性成分的提取。

水蒸氣蒸餾法是提取植物性天然香料的較常用的一種方法,其流程、設備、操作等方面的技術都比較成熟,成本低而產量大,設備及操作都比較簡單。

1水蒸氣蒸餾的原理

水蒸氣蒸餾是分離純化有機化合物的重要方法之一，它是將水蒸氣通入含有不溶或微溶于水但有一定揮發性的有機物的混合物中，并使之加熱沸騰，使待提純的有機物在低于100℃的情況下隨水蒸氣一起被蒸餾出來，從而達到分離提純的目的。

根據道爾頓分壓定律，當與水不相混溶的物質與水共存時，整個體系的蒸氣壓應為各組分蒸氣壓之和，即：

其中P代表總的蒸氣壓，

PA為水的蒸氣壓，

PB為與水不相混溶物質的蒸氣壓。

當混合物中各組分蒸氣壓總和等于外界大氣壓時，混合物開始沸騰，這時的溫度即為它們的沸點。而混合物的沸點比其中任何一組分的沸點都要低些。因此，在常壓下應用水蒸氣蒸餾，就能在低于100℃的情況下將高沸點組分與水一起蒸出來。蒸餾時混合物的沸點保持不變，直到其中一組分幾乎全部蒸出（因為總的蒸氣壓與混合物中二者相對量無關），溫度才上升至留在瓶中液體的沸點。

混合物蒸氣中各個氣體分壓（PA，PB）之比等于它們的物質的量（nA，nB）之比，即：

nA=mA/MA；nB=mB/MB。其中mA、mB為各物質在一定容積中蒸氣的質量，MA、MB為物質A和B的相對分子質量。因此：

可見，這兩種物質在餾液中的相對質量（就是它們在蒸氣中的相對質量）與它們的蒸氣壓和相對分子質量成正比。

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水蒸氣蒸餾的應用

水蒸氣蒸餾有比較悠久的歷史，從1907年CA創刊時，就已經有人在這方面發表文章，但那時的探討還僅限于較基本的物理化學原理。后來，水蒸氣蒸餾在工業上得到了廣泛的應用，直到現在，每年仍有大量的文章對水蒸氣蒸餾進行探討。下面簡要介紹一下它的主要應用領域：

⑴松脂加工：即對采集的松脂進行水蒸氣蒸餾，得到液態的松節油和固態的松香；

⑵從植物葉莖中提取香精油；

⑶水蒸氣蒸餾與溶劑萃取（或固相吸附）相結合測微量物質；

⑷從沉積物中提取油；

⑸從中藥中提取揮發油；

⑹在煤焦油和石油工業中回收苯類化合物；

⑺脂肪酸，食用油，聚酯類（高沸物）的除臭、降酸度；

⑻用減壓水蒸氣蒸餾精制二甲基硫代磷酰胺；

⑼高壓水蒸氣蒸餾從含磷殘渣中回收和提純磷。

水蒸氣蒸餾法適合分離那些在其沸點附近容易分解的物質，也適用于從不揮發物質或樹脂狀物質中分離出所需的組分（如天然產物香精油、生物堿等）。使用此法被提純的物質必須具備以下條件：

⑴不溶于水或微溶于水；

⑵具有一定的揮發性；

⑶在共沸溫度下與水不發生反應；

⑷在100℃左右，必須具有一定的蒸氣壓，至少666.5～1333Pa（5～10mmHg），并且待分離物質與其他雜質在100℃左右時具有明顯的蒸氣壓差。

3水蒸氣蒸餾實例

例如苯胺的沸點為184.4℃，且和水不相混溶。當和水一起加熱至98.4℃時，水的蒸氣壓為95.4kPa，苯胺的蒸氣壓為5.6kPa，它們的總壓力接近大氣壓力，于是液體就開始沸騰，苯胺就隨水蒸氣一起被蒸餾出來。

利用水蒸氣蒸餾來分離提純物質時，要求此物質在100℃左右時的蒸氣壓至少在1.33kPa左右。如果蒸氣壓在0.13～0.67kPa，則其在餾出液中的含量僅占1%，甚至更低。

為了要使餾出液中的含量增高，就要提高此物質的蒸氣壓，即要提高溫度，使蒸氣的溫度超過100℃，即要用過熱水蒸氣蒸餾。

例如苯甲醛（沸點178℃），進行水蒸氣蒸餾時，在97.9℃沸騰，這時PA=93.8 kPa，PB=7.5 kPa，則：

這時餾出液中苯甲醛占32.1%。

假如導入133℃過熱蒸汽，苯甲醛的蒸氣壓可達29.3 kPa，因而只要有72 kPa的水蒸氣壓，就可使體系沸騰，則：

這樣餾出液中苯甲醛的含量就提高到了70.6%。

應用過熱水蒸氣還具有使水蒸氣冷凝少的優點，為了防止過熱蒸氣冷凝，可在蒸餾瓶下保溫，甚至加熱。

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水蒸氣蒸餾裝置

水蒸氣蒸餾裝置通常由水蒸氣發生器、蒸餾部分、接收部分組成。

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水蒸氣精餾的優勢

水蒸氣蒸餾的工業應用價值很大，但幾乎所有的應用中，僅作為簡單蒸餾，或過熱水蒸氣作為惰性氣的多級載氣蒸餾。由前面介紹可知，在水相存在的條件下蒸餾可以產生良好的降溫效果。因此，有學者考慮將液態水引入傳統多級水蒸氣蒸餾的分離過程中，由此提出了水蒸氣精餾的概念（在多級水蒸氣蒸餾裝置中通入飽和水蒸氣）。

水蒸氣精餾作為分離熱敏物系的一種潛在的方法，除了能顯著地降低操作溫度外，還具有它獨特的優勢：

⑴蒸餾設備中存在良好的攪動而不存在局部過熱，促進了傳熱和傳質，并可防止結垢，這是水蒸氣精餾的本質性優點。

⑵水蒸氣排掉了大氣中的氧，可防止被處理物系的氧化。

⑶在精餾的同時，完成降酸、除臭等功能，而且還不會引人異味。這對食用的天然脂肪酸與油脂類的分離與提純有著特殊的意義。

⑷產物與水的較終分離只需簡單的液液分層，這是萃取所不能比擬的，而且，水蒸氣精餾不會對設備和操作條件有苛刻的要求。

⑸由于塔板或填料結構變化所引起的壓降升高，有兩個液相分別承擔，不會引起釜溫的顯著升高。

⑹作為分離劑的水隨處可得，而且由于塔內傳熱阻力小，用于加熱的能量的品位可相對降低，也可以用低壓蒸氣直接通入塔釜，有利于能量的綜合利用。

⑺由于全塔都有水相存在，為加鹽精餾提供了可能。