小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的研制及应用

李伟光，粟桂娇，王鸿海，江衣镇，龙鸿跃，黎 跃，刘雄民，胡华宇

(广西大学 a.化学化工学院；b.生命科学与技术学院，南宁 530005)

·仪器设备研制、改进、维护·

小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的研制及应用

李伟光a，粟桂娇b，王鸿海a，江衣镇a，龙鸿跃a，黎 跃a，刘雄民a，胡华宇a

(广西大学 a.化学化工学院；b.生命科学与技术学院，南宁 530005)

该文阐述了自制小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的必要性和意义，介绍了研制过程及其在教学中的应用。实践表明自制设备在培养学生动手能力与科研思维，增强学生的工程知识学习，改善实验条件和提高实验教学水平等方面具有积极作用。

小型不锈钢水蒸气蒸馏装置；自制设备；实验教学

实验教学在学生的综合能力培养方面有3大功能：验证、技能训练、探索研究。因此，实验教学是培养学生实践能力的主要环节，在高校整个教学环节中占有重要的地位[1]。实验教学中所使用的仪器设备除了从国内外公司购买外，还有部分属于自制的实验教学装置。自制实验教学装置以其超前性、直观性、及时性、适用性、经济性等特点成为提高实验教学水平的重要手段，符合现代人才培养的要求[2-5]。

1 自制小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的必要性和意义

自制实验装置采用与目前工业化装置相同的水蒸气蒸馏设计，一定程度上模仿了工业生产设备。该自制设备既能提高芳香油的产量，又能缩短蒸馏时间，还可以凭此进行工业生产预测，实现了从实验室蒸馏装置到工业设备的过渡，并能够实现一定的串/并联操作，让本科生既能掌握芳香油提取的原理及实验操作，又能了解工业芳香油的提取过程。所以自制该设备用于实验教学具有重要意义。

2 小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的研制

该自制设备除设计任务和设计方案由指导教师拟定外，其余工作均由林产化工专业高年级本科生在教师指导下独立进行，与其毕业设计相结合。毕业生参与自制实验设备的研制，无疑是一条提高其综合素质的捷径[10]。为此，学生需充分了解实验原理，大量查阅资料，大胆运用所学知识进行构思，并考虑方案的先进性、实用性、经济性和可操作性等诸多因素，经反复推敲和讨论，确定最佳的设计方案。首先，根据设计方案中的体积设定算好相应的尺寸，同时咨询老师、同学的意见，进行市场调查，选择合适的不锈钢材料；然后，去五金市场寻找不锈钢材料，确定实际尺寸；最后，学生带自行购买的材料去找焊接的师傅，先焊好整套设备的筒体及封头，再进行支架的设计和焊接制作，整套设备的安装、调试。可利用该套设备进行肉桂枝叶、八角蒸馏及肉桂油碱性水解等实验。学生在自制实验仪器过程中会遇到很多实际问题，这时指导教师要鼓励学生有充分的自信心和不服输的精神，并积极引导学生灵活应用所学知识且有所创新。学生从中学到了很多东西，在指导教师的指导下得到了基本的科研训练，对培养学生理论联系实际的学风、严谨的科学态度、提高分析问题和解决问题的能力等具有积极的促进作用。

小型不锈钢水蒸气蒸馏装置自制设备的功能要求如下：1)能进行0.5～5.0 L芳香油提取及分离实验，比原来的小试实验放大10倍；2)蒸馏效率提高，能快速完成芳香油的提取；3)材料用不锈钢制作，耐用且与工厂生产设备相似；4)两个提取罐可进行串联、并联组合，用快接方式连接，装卸料方便；5)设置快接塔节，可装填料并调整塔节高度，对蒸出的芳香油和水进行分离；6)可进行肉桂醛制苯甲醛反应精馏耦合的实验，还可拓展实验内容，为林产化工和精细化工本科课程提供实验设备。

小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的设备构件及参数如下：1)提取罐2个，Φ133 mm×400 mm;2)冷凝器1个,Φ25 mm×1 400 mm；3)塔节3个，Φ48 mm×200 mm；4)分油器1个，Φ48 mm×300 mm；5)装置总容积5.47 L。组装好的自制小型不锈钢水蒸气蒸馏装置如图1所示。

图1 自制不锈钢水蒸气蒸馏装置结构图

小型不锈钢水蒸气蒸馏装置的工作原理：由全自动电加热蒸汽发生器提供热蒸汽，蒸汽通入装有原料的提取罐(蒸馏锅)中对物料进行提取，带有芳香油的水蒸气先经塔节粗分，再经冷凝器冷凝后得到含油馏出液，最后，分油器油水分离即可得到芳香油。

3 小型不锈钢水蒸气蒸馏装置在教学中的应用

利用自制的小型不锈钢水蒸气蒸馏装置可以为林产化工专业、化学工程与工艺专业等开设实验课，学时数在5～30学时之间。如林产化工专业的林化工艺实验与分析课程可新增肉桂油工业蒸馏模拟实验，八角茴香油工业蒸馏模拟实验和肉桂油碱性水解制天然苯甲醛。此外，由于自制的小型不锈钢水蒸气蒸馏装置可以进行单极、串联、并联、精馏分离等实验的组合，所以很方便开展研究性实践教学，如指导林产化工专业本科生的毕业论文工作。利用该设备进行水蒸气蒸馏芳香油提取及分离实验时，以八角(其芳香油比水轻)、肉桂(其芳香油比水重)提油实验为主，还可以进行桉叶、香茅草等广西特色植物资源的芳香油提取，一套装置一批次可供3～6名学生进行实验，单个提取实验需要5个学时，若要进行八角、肉桂、串联、并联、精馏分离的实验组合则要25个学时；肉桂醛制苯甲醛反应精馏耦合的实验，一套装置一批次可供3～6名学生进行实验，实验需要5个学时。

4 结束语

通过自制小型不锈钢水蒸气蒸馏装置和利用该装置进行实验教学、毕业论文等工作，一方面，为林产化工专业本科生提供了一个良好的动手实践平台，使学生对专业理论知识有了更深刻的理解，实践和理论知识结合得更加紧密，全面提升了设计、调试和生产等多方面的能力，有利于综合应用型人才的培养，为学生将来走向社会打下了坚实的基础；另一方面，通过自制实验教学装置也丰富和提高了教师和实验人员的理论知识和技术水平，有效促进实验室建设，提高实验教学质量，促进学校产、学、研工作的开展。由此可见，自制设备在培养学生动手能力、科研思维，强化学生的工程知识学习，改善实验条件和提高实验教学水平等方面具有积极作用[11-12]。在今后的实验教学改革中，应多鼓励教师进行自制设备的研制，使专业理论与实际应用更好地结合，以适应专业的发展和人才培养的需要。

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Development of Small Stainless Steel Steam Distillation Apparatus and Its Application in Experiment Teaching

LI Weiguanga，SU Guijiaob，WANG Honghaia，JIANG Yizhena，LONG Hongyuea，LI Yuea，LIU Xiongmina，HU Huayua

(a.College of Chemistry and Chemical Engineering；b.College of Life Science and Technology，Guangxi University，Nanning 530005，China)

This paper focuses on the necessity and application, during the teaching of homemade small stainless steel steam distillation apparatus and its research and development process. It would have a positive effect on improving the experimental conditions and teaching level so as to help students study the engineering knowledge, and also, cultivate the operation ability and scientific thoughts.

small stainless steel steam distillation apparatus; homemade equipment; experiment teaching

2014-02-23；修改日期:2014-06-13

广西大学实验技能和科技创新能力训练基金(SYJN20120314)；广西大学实验室建设与实验教学改革项目(20110319)。

李伟光(1969-)，男，学士，高级工程师，主要从事林产化工方面的教学与科研工作。

B

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.078