זיקוק מולקולרי, הידוע גם בשם זיקוק-בנתיב קצר, הוא שיטת הפרדה יעילה וחשובה ביותר במדע ההפרדה המודרני. ההבחנות העיקריות שלו מזיקוק קונבנציונלי נעוצות בעקרונות הפעולה ובתנאי התהליך.
טכניקה זו מפרידה בין חומרים על ידי ניצול הבדלים בנתיב החופשי הממוצע של מולקולות תחת ואקום גבוה. זה מוביל לטמפרטורות הפעלה נמוכות, משכי חימום קצרים ויעילות הפרדה גבוהה, מה שהופך אותו למתאים במיוחד לטיהור חומרים-גבוהים-רתיחה, רגישים לחום- וחומרים מחומצנים בקלות.
בזיקוק קונבנציונלי, ההפרדה מתרחשת בדרך כלל בסמוך לנקודת הרתיחה של החומר. אידוי ועיבוי הם תהליכים הפיכים, ושלבי האדים והנוזל מגיעים בסופו של דבר לשיווי משקל. זיקוק מולקולרי פועל בטמפרטורות הנמוכות משמעותית מנקודת הרתיחה בלחץ אטמוספרי. האידוי מתבצע על פני הנוזל ללא רתיחה. על ידי שמירה על ואקום גבוה במערכת, מולקולות התאדות נעות ממשטח הנוזל אל משטח העיבוי עם התנגשויות מינימליות. תהליך זה מאופיין כתהליך שאינו-שיווי משקל, כאשר מולקולות נעות בכיוון יחיד.
מבחינת עיצוב הציוד, הליבה של יחידת זיקוק מולקולרית חייבת להבטיח שהמרחק בין משטחי האידוי והעיבוי קטן מהנתיב החופשי הממוצע של מולקולות האדים. בתנאים אלה, מולקולות יכולות לנוע ללא הפרעה אל המעבה ולהתעבות במהירות, ולמנוע-ערבוב מחדש ו-אידוי מחדש, ובכך להשיג הפרדה יעילה. סוגי ציוד נפוצים כוללים סרט נופל, סרט ניגב וצילומי סטילס מולקולריים צנטריפוגליים. עיצוב הסרט המנוגב משתמש ברכיבים מכניים ליצירת סרט נוזלי דק ואחיד, המשפר ביעילות את העברת המסה והחום, ונמצא בשימוש נרחב ביישומים תעשייתיים.
טכנולוגיה זו מיושמת כעת באופן נרחב במגזרים תעשייתיים שונים. בתעשיית הכימיקלים העדינים, זיקוק מולקולרי משמש לטיהור שמנים סינתטיים, מיצוי מונוגליצרידים ועיבוד תוספי פולימרים אחרים. בתעשיית המזון והשמנים, טכניקה זו יכולה לרכז DHA ו-EPA משמני דגים, וכן להסיר חומצות שומן חופשיות ושאריות חומרי הדברה משמנים צמחיים. במיצוי מוצרים טבעיים, הוא משמש כדי לזקק שמנים אתריים ולבודד רכיבים רגישים לחום- כגון קרוטנואידים. בתעשייה הפטרוכימית, זיקוק מולקולרי משמש גם בעיבוד שברי שמן סיכה-בנקודת רתיחה- גבוהה, תוך הסרת יעילה של שאריות וזיהומים.
ככל שתעשיות קשורות ממשיכות לדרוש טוהר, איכות ויעילות תהליכים גבוהים יותר של המוצר, טכנולוגיית הזיקוק המולקולרי עוברת אופטימיזציה וחידוש כל הזמן. הפיתוח העתידי שלה יתמקד יותר בעיצוב ציוד, בקרה מדויקת של פרמטרי תהליך ואינטגרציה עם תהליכי הפרדה ותגובה אחרים, כדי לענות טוב יותר על הצרכים של ייצור דיוק- גבוה במגזרים כגון כימיקלים, תרופות וחומרים פונקציונליים.