李偉光，粟桂嬌，王鴻海，江衣鎮(zhèn)，龍鴻躍，黎 躍，劉雄民，胡華宇

(廣西大學(xué) a.化學(xué)化工學(xué)院；b.生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南寧 530005)

·儀器設(shè)備研制、改進、維護·

小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置的研制及應(yīng)用

李偉光a，粟桂嬌b，王鴻海a，江衣鎮(zhèn)a，龍鴻躍a，黎 躍a，劉雄民a，胡華宇a

(廣西大學(xué) a.化學(xué)化工學(xué)院；b.生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南寧 530005)

該文闡述了自制小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置的必要性和意義，介紹了研制過程及其在教學(xué)中的應(yīng)用。實踐表明自制設(shè)備在培養(yǎng)學(xué)生動手能力與科研思維，增強學(xué)生的工程知識學(xué)習(xí)，改善實驗條件和提高實驗教學(xué)水平等方面具有積極作用。

小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置；自制設(shè)備；實驗教學(xué)

實驗教學(xué)在學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)方面有3大功能：驗證、技能訓(xùn)練、探索研究。因此，實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的主要環(huán)節(jié)，在高校整個教學(xué)環(huán)節(jié)中占有重要的地位[1]。實驗教學(xué)中所使用的儀器設(shè)備除了從國內(nèi)外公司購買外，還有部分屬于自制的實驗教學(xué)裝置。自制實驗教學(xué)裝置以其超前性、直觀性、及時性、適用性、經(jīng)濟性等特點成為提高實驗教學(xué)水平的重要手段，符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)的要求[2-5]。

1 自制小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置的必要性和意義

自制實驗裝置采用與目前工業(yè)化裝置相同的水蒸氣蒸餾設(shè)計，一定程度上模仿了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。該自制設(shè)備既能提高芳香油的產(chǎn)量，又能縮短蒸餾時間，還可以憑此進行工業(yè)生產(chǎn)預(yù)測，實現(xiàn)了從實驗室蒸餾裝置到工業(yè)設(shè)備的過渡，并能夠?qū)崿F(xiàn)一定的串/并聯(lián)操作，讓本科生既能掌握芳香油提取的原理及實驗操作，又能了解工業(yè)芳香油的提取過程。所以自制該設(shè)備用于實驗教學(xué)具有重要意義。

2 小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置的研制

該自制設(shè)備除設(shè)計任務(wù)和設(shè)計方案由指導(dǎo)教師擬定外，其余工作均由林產(chǎn)化工專業(yè)高年級本科生在教師指導(dǎo)下獨立進行，與其畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合。畢業(yè)生參與自制實驗設(shè)備的研制，無疑是一條提高其綜合素質(zhì)的捷徑[10]。為此，學(xué)生需充分了解實驗原理，大量查閱資料，大膽運用所學(xué)知識進行構(gòu)思，并考慮方案的先進性、實用性、經(jīng)濟性和可操作性等諸多因素，經(jīng)反復(fù)推敲和討論，確定最佳的設(shè)計方案。首先，根據(jù)設(shè)計方案中的體積設(shè)定算好相應(yīng)的尺寸，同時咨詢老師、同學(xué)的意見，進行市場調(diào)查，選擇合適的不銹鋼材料；然后，去五金市場尋找不銹鋼材料，確定實際尺寸；最后，學(xué)生帶自行購買的材料去找焊接的師傅，先焊好整套設(shè)備的筒體及封頭，再進行支架的設(shè)計和焊接制作，整套設(shè)備的安裝、調(diào)試。可利用該套設(shè)備進行肉桂枝葉、八角蒸餾及肉桂油堿性水解等實驗。學(xué)生在自制實驗儀器過程中會遇到很多實際問題，這時指導(dǎo)教師要鼓勵學(xué)生有充分的自信心和不服輸?shù)木?，并積極引導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識且有所創(chuàng)新。學(xué)生從中學(xué)到了很多東西，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下得到了基本的科研訓(xùn)練，對培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、提高分析問題和解決問題的能力等具有積極的促進作用。

小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置自制設(shè)備的功能要求如下：1)能進行0.5～5.0 L芳香油提取及分離實驗，比原來的小試實驗放大10倍；2)蒸餾效率提高，能快速完成芳香油的提??；3)材料用不銹鋼制作，耐用且與工廠生產(chǎn)設(shè)備相似；4)兩個提取罐可進行串聯(lián)、并聯(lián)組合，用快接方式連接，裝卸料方便；5)設(shè)置快接塔節(jié)，可裝填料并調(diào)整塔節(jié)高度，對蒸出的芳香油和水進行分離；6)可進行肉桂醛制苯甲醛反應(yīng)精餾耦合的實驗，還可拓展實驗內(nèi)容，為林產(chǎn)化工和精細(xì)化工本科課程提供實驗設(shè)備。

小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置的設(shè)備構(gòu)件及參數(shù)如下：1)提取罐2個，Φ133 mm×400 mm;2)冷凝器1個,Φ25 mm×1 400 mm；3)塔節(jié)3個，Φ48 mm×200 mm；4)分油器1個，Φ48 mm×300 mm；5)裝置總?cè)莘e5.47 L。組裝好的自制小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置如圖1所示。

圖1 自制不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置結(jié)構(gòu)圖

小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置的工作原理：由全自動電加熱蒸汽發(fā)生器提供熱蒸汽，蒸汽通入裝有原料的提取罐(蒸餾鍋)中對物料進行提取，帶有芳香油的水蒸氣先經(jīng)塔節(jié)粗分，再經(jīng)冷凝器冷凝后得到含油餾出液，最后，分油器油水分離即可得到芳香油。

3 小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置在教學(xué)中的應(yīng)用

利用自制的小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置可以為林產(chǎn)化工專業(yè)、化學(xué)工程與工藝專業(yè)等開設(shè)實驗課，學(xué)時數(shù)在5～30學(xué)時之間。如林產(chǎn)化工專業(yè)的林化工藝實驗與分析課程可新增肉桂油工業(yè)蒸餾模擬實驗，八角茴香油工業(yè)蒸餾模擬實驗和肉桂油堿性水解制天然苯甲醛。此外，由于自制的小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置可以進行單極、串聯(lián)、并聯(lián)、精餾分離等實驗的組合，所以很方便開展研究性實踐教學(xué)，如指導(dǎo)林產(chǎn)化工專業(yè)本科生的畢業(yè)論文工作。利用該設(shè)備進行水蒸氣蒸餾芳香油提取及分離實驗時，以八角(其芳香油比水輕)、肉桂(其芳香油比水重)提油實驗為主，還可以進行桉葉、香茅草等廣西特色植物資源的芳香油提取，一套裝置一批次可供3～6名學(xué)生進行實驗，單個提取實驗需要5個學(xué)時，若要進行八角、肉桂、串聯(lián)、并聯(lián)、精餾分離的實驗組合則要25個學(xué)時；肉桂醛制苯甲醛反應(yīng)精餾耦合的實驗，一套裝置一批次可供3～6名學(xué)生進行實驗，實驗需要5個學(xué)時。

4 結(jié)束語

通過自制小型不銹鋼水蒸氣蒸餾裝置和利用該裝置進行實驗教學(xué)、畢業(yè)論文等工作，一方面，為林產(chǎn)化工專業(yè)本科生提供了一個良好的動手實踐平臺，使學(xué)生對專業(yè)理論知識有了更深刻的理解，實踐和理論知識結(jié)合得更加緊密，全面提升了設(shè)計、調(diào)試和生產(chǎn)等多方面的能力，有利于綜合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，為學(xué)生將來走向社會打下了堅實的基礎(chǔ)；另一方面，通過自制實驗教學(xué)裝置也豐富和提高了教師和實驗人員的理論知識和技術(shù)水平，有效促進實驗室建設(shè)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，促進學(xué)校產(chǎn)、學(xué)、研工作的開展。由此可見，自制設(shè)備在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、科研思維，強化學(xué)生的工程知識學(xué)習(xí)，改善實驗條件和提高實驗教學(xué)水平等方面具有積極作用[11-12]。在今后的實驗教學(xué)改革中，應(yīng)多鼓勵教師進行自制設(shè)備的研制，使專業(yè)理論與實際應(yīng)用更好地結(jié)合，以適應(yīng)專業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)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

廣西大學(xué)實驗技能和科技創(chuàng)新能力訓(xùn)練基金(SYJN20120314)；廣西大學(xué)實驗室建設(shè)與實驗教學(xué)改革項目(20110319)。

李偉光(1969-)，男，學(xué)士，高級工程師，主要從事林產(chǎn)化工方面的教學(xué)與科研工作。

B

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.078