はじめに: ロータリーエバポレーターとは何ですか?
ロータリーエバポレーター、またはロトバップは、溶媒やその他の化合物の蒸留に使用される実験装置です。サンプルフラスコを加熱しながら回転させて溶媒を蒸発させ、サンプルから分離します。次に、蒸気は凝縮され、別のフラスコに収集されます。ロータリーエバポレーターは、化学、生物学、製薬分野でサンプルの精製と濃縮に一般的に使用されています。溶剤のリサイクルにも使用され、廃棄物を削減し、コストを削減します。
目次
ロータリーエバポレーターの利点:
ロータリーエバポレーターは、さまざまな業界の現代の研究室で不可欠なツールとなっています。従来の蒸留装置に比べていくつかの利点があり、溶媒から化合物を分離および精製するための優れた選択肢となっています。
沸点の低下
ロータリーエバポレーターは、システムの圧力を下げるために真空システムと一緒に使用されます。これは、通常よりも低い温度で溶媒と他の化合物の分離を達成できることを意味します。ウォーターバスの温度を低くすると、装置が低温にさらされても良好な状態を長く保つことができます。
溶媒のより速い蒸発
ロータリーエバポレーターでの分離プロセスには、向心力と摩擦という 2 つの主な力が関係します。これにより、混合物がフラスコの内面に膜を形成し、加熱するためのより大きな表面積が形成されます。フラスコを一定速度で回転させると表面積が増加します。真空ポンプによる低圧下では、蒸留速度が大幅に増加します。
操作の削減
ロータリーエバポレーターは、内蔵の昇降モーターで構成されています。この部品により、回転ボトルを水槽直上の位置まで自動的に上昇させて回転させることができます。モーターは電気で駆動されるため、電力がある限り装置を使用できます。これにより、ほとんどの化学実験室にとって効率的で信頼性の高い装置となります。
ロータリーエバポレーターで突沸を抑制
蒸発プロセスに寄与する力 (向心力と摩擦) により、バンピングは抑制されることがよくあります。これにより、混合物の迅速かつ穏やかな蒸発が可能になり、経験の浅いユーザーでもこれらの装置を使用できるようになります。回転蒸発後に残った溶媒は、周囲温度または比較的高い温度で、より深い真空または密閉された真空システムを通じてさらに除去できます。
多用途性
ロータリーエバポレーターは正確な温度制御を提供し、幅広い溶媒の使用を可能にします。この多用途性により、医薬品から食品加工まで、さまざまな用途に適しています。
効率的な溶媒回収
ロータリーエバポレーターのもう 1 つの利点は、溶媒の回収効率です。プロセスで使用される溶媒の最大 90% を回収できるため、コスト効率の高いソリューションとなります。
結論として、ロータリーエバポレーターは上記の利点により、効率を向上させ高純度基準を維持しながらサンプル処理能力をスケールアップしたいと考えている研究室にとって不可欠なツールとなっています。
ロータリーエバポレーターの欠点:
料金
ロータリーエバポレーターは、ブランドやモデルによっては非常に高価になる場合があります。ロータリーエバポレーターの購入に必要な初期投資は、一部の研究室にとっては多額の出費になる可能性があります。ただし、コストはロータリーエバポレーターを使用して得られる結果の効率と精度によって相殺できることに注意することが重要です。
メンテナンスと校正
ロータリーエバポレーターのもう 1 つの欠点は、正確な結果を保証するために定期的なメンテナンスと校正が必要なことです。得られる結果の品質を維持するには、機器を頻繁にチェックする必要があります。さらに、得られる結果が正確で一貫していることを確認するには、機器の定期的な校正が必要です。定期的なメンテナンスと校正を行わないと、不正確な結果や機器の故障が発生する可能性があります。
オペレータースキル
ロータリーエバポレーターは時間がかかり、操作には熟練したオペレーターが必要です。得られる結果が正確で一貫していることを確認するには、オペレータは装置とその操作をよく理解している必要があります。これには、一定レベルのトレーニングと経験が必要ですが、一部のラボではこれが課題となる場合があります。
ソルベントバンピング
ロータリーエバポレーターは溶媒の突沸を起こしやすく、その結果サンプルが失われ、結果が不正確になる可能性があります。溶媒突沸は、溶媒が急激に沸騰し、サンプルが凝縮器に衝突するときに発生します。これは真空圧力や温度設定を調整することで防止できますが、熟練した操作と正確な調整が必要です。
壊れやすいガラス製品
ロータリーエバポレーターは、装置に使用されているガラス製品の壊れやすい性質により破損しやすいです。ガラス製品は繊細で破損しやすいため、修理や交換に多額の費用がかかります。ガラス製品は慎重に取り扱い、破損の原因となるような突然の動きや衝撃を避けることが重要です。
全体として、ロータリーエバポレーターには欠点があるにもかかわらず、研究室では依然として貴重な資産です。適切な使用、メンテナンス、オペレーターのトレーニングにより、研究者や科学者が作業で正確かつ効率的な結果を達成できるようになります。
ロータリーエバポレーターの機能:
ロータリーエバポレーターは、液体混合物から蒸発と凝縮によって揮発性溶媒を除去することができる必須の分離装置です。デバイスには次のようなさまざまな機能があります。
集中
ロータリーエバポレーターは、混合物中の不揮発性成分を濃縮するのに理想的なツールです。水を除去することで、ブラッド オレンジから最も純粋で新鮮なフレーバーを濃縮することができます。また、混合物から揮発性の香りや風味の分子を低温で穏やかに濃縮することもできます。たとえば、アルコール、ハーブ、フルーツのブレンドを加熱することなく、目的のフレーバーを抽出できます。
抽出
ロータリーエバポレーターは、サンプルを変化させることなく揮発性化合物を抽出するのに役立ちます。従来の蒸留装置とは異なり、食品成分を変化させることなく分離することができます。たとえば、この装置を使用してエタノールとCBDオイルの混合物からエタノールを除去し、CBDオイルの純度を向上させることができます。果汁中の水分も除去でき、果汁の濃度が高くなります。
精製
ロータリーエバポレーターは、高温で分解および変性しやすい生物由来製品を精製できます。特に生物学的産物の濃縮と精製に適しています。回転フラスコは恒温加熱されており、一定速度で回転できます。フラスコ内面に大面積の薄膜を形成し、溶媒蒸気は高効率ガラス冷却器で冷却された後、回収瓶に再循環されるため、蒸発効率が大幅に向上します。
乾燥
ロータリーエバポレーターは液体サンプルの乾燥に効果的です。回転フラスコは一定の温度で加熱され、材料はボトルの壁に広い面積の膜を形成して蒸発します。溶媒蒸気はガラス冷却器で冷却され、回収ボトルに回収されるため、蒸発効率が大幅に向上します。
溶媒回収
ロータリーエバポレーターは溶媒回収プロセスに不可欠です。ほぼ100％溶剤を回収できます。この装置は主に化学、製薬、バイオ医薬品産業における乾燥、濃縮、結晶化、分離、溶媒回収に使用されます。
結論として、ロータリーエバポレーターは、大麻抽出、化学研究所、バイオテクノロジー産業の蒸留プロセスにおいて非常に有用な装置です。溶媒の除去、揮発性化合物の穏やかな抽出、生物学的産物の精製における効率性により、多くの実験室用途で多用途かつ不可欠なツールとなっています。ロータリーエバポレーターの機能を理解することで、研究者は研究にロータリーエバポレーターを活用し、より正確で効率的な結果を得ることができます。
蒸留効率に影響を与える要因:
加熱槽の温度
- 浴の温度が高いと蒸発速度が増加します
- 製品の沸騰温度はシステムの圧力によって決まります
- ロトバップでは、入熱温度を一定に保ち、圧力を制御することで蒸留を調整します。
蒸留圧力
- 圧力が低いと溶媒の沸点が下がり、所定の浴温度での蒸留が速くなります。
- 真空の存在によりシステム内の圧力が低下し、沸騰が起こるのに必要な蒸気圧が低下します。
回転速度とフラスコの大きさ
- フラスコが大きくなり、RPM が高くなると、単位時間あたりに露出する表面積が増加し、蒸発が速くなります。
- モーターの速度が速いほど蒸発ボトルの面積が大きくなり、蒸留効率が高くなります。
システムのサイズと能力
- 蒸留速度は主に溶媒蒸気を凝縮するコンデンサーの能力によって制限されます。
- 入ってくる蒸気が凝縮器に過負荷をかけないようにしてください。そうしないと、貴重な揮発性物質が失われる可能性があります
- 飽和を避けるために、凝縮器の 2/3 が常に凝縮水で覆われるようにシステムの圧力を監視する必要があります。
結論として、加熱浴の温度、蒸留圧力、フラスコの回転速度とサイズ、システムのサイズと出力など、さまざまな要因がロータリーエバポレーターの蒸留効率に影響します。科学者はこれらの変数を制御することで最適な蒸留効率を達成できます。ロータリーエバポレーターは、従来の蒸留方法よりも安全で効率的であるため、多くの実験室プロセスで不可欠なツールとなっています。
ロトバップはどのように機能しますか?
ロータリーエバポレーターまたはロトバップは、処理施設に不可欠なツールです。その主な用途は、脱ろうまたは抽出プロセス後のエタノールの回収です。基本的なエタノール回収中にロトバップがどのように動作するかに焦点を当てますが、ガスケット材料と互換性のある他の多くの溶媒の回収にもロトバップを適用できることを知っておいてください。
ロトバップ蒸留を理解する
ロータリーエバポレーターのセットアップと操作について学ぶ前に、ロータリーエバポレーターの内部で起こる物理的変化を明確に把握しておく必要があります。ロトバップ蒸留を行う前に、抽出物とエタノールを含む混合物をどのように分離する必要があるかを考えてみましょう。
混合物を分離するには、真空引きをしながら熱を加えます。これにより、エタノールの沸点が大幅に下がります。蒸発フラスコが回転すると、混合物が薄い膜を形成し、フラスコの内部全体に広がります。これは、エタノールをより速い速度で蒸発させるのに役立ちます。その蒸気は真空ポンプによって凝縮器の経路に引き込まれます。
ロトバップのコンポーネント
ロトバップを蒸発にうまく使用する方法を学ぶ前に、どのようなコンポーネントがロトバップを構成しているかを理解する必要があります。特定のコンポーネントの組み合わせについては、当社の rotovap ターンキー セットアップを参照してください。
ロトバップ
ロトバップのサイズは、何リットルを回収する必要があるかによって異なります。とはいえ、最も一般的なサイズは5L、10L、20L、50Lです。サイズは蒸発フラスコのサイズを指します。操作中、フラスコには最大容量で負荷がかかるのではなく、通常は約 20 ～ 40% の容量で負荷がかかることに注意することが重要です。
チラー
Rotovap チラーは特別に設計されています。冷凍サーキュレーターと比較して、はるかに高い冷却能力を持っています。ただし、通常はそれほど大きな温度範囲はありません。これは、蒸発のために極度の低温は必要なく、冷却能力が高ければよいだけだからです。溶媒蒸気はコンデンサーに当たると暖かくなります。冷却能力の向上により、チラーを安定した温度に保つことができます。
真空ポンプ
最良の結果を得るには、耐薬品性のオイルレス ダイヤフラム ポンプをロトバップで使用する必要があります。これらのポンプはロータリー ベーン (オイル) ポンプほど深さはありませんが、汚染に対する耐性がはるかに優れています。ロトバップ付きオイルポンプは使用しないでください。すぐに壊れてしまいます。
ロータリーエバポレーターの動作原理
ロータリーエバポレーターの動作原理は、圧力が下がると液体の沸点が下がるというものです。これにより、通常の大気中で沸騰させる場合よりも低い温度で溶媒が蒸発します。ロータリーエバポレーターには、蒸発効率の向上を保証する真空ポンプを選択する必要があります。
回転蒸発は、室温で固体の化合物から酢酸エチルや n-ヘキサンなどの低沸点溶媒を分離するときに主に考慮されます。注意深く監視すると、液体化合物を使用してサンプルから溶媒を除去できます。機器が非常に低い圧力に耐えることができる場合は、水などの沸点がはるかに高い溶媒も蒸発できます。
凝縮器は、蒸気を冷却してガスを液体に凝縮します。このような低温を実現するには、液体窒素、冷水、ドライアイスなど、さまざまなものを使用できます。蒸発容器は単位時間当たりの蒸発表面積を増加させるために常に回転しています。回転の結果生じる遠心力により、液体が容器の内側に付着したままになり、大きな表面積が得られ、蒸発プロセスが加速されます。
減圧ポンプと凝縮器チューブの間には 3 ウェイピストンがあります。オペレーティングシステムが圧力に接続されている場合、蒸発フラスコを取り外して残留物を取得します。
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