广东工业大学-生化分离技术-第三章萃取分离技术100902详解.ppt

第三章 萃取分离技术Solvent Extraction 要求： 掌握萃取技术的原理 何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？ 超临界流体萃取及其特点 何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？ 反胶束的构成以及反胶束萃取的基本原理。 萃取分离原理：组分在两个互不相溶的液相中的溶解度不同。 萃取分离特点：简便 、快速、应用广 萃取是生物分离中常用的单元操作 萃取过程 物理萃取 化学萃取 物理萃取 利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程 溶质：被萃取的物质 原溶剂：原先溶解溶质的溶剂 萃取剂：加入的第三组分 萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度 分配系数 衡量萃取体系是否合理的重要参数： Y-----平衡时溶质在轻相中的浓度 X-----平衡时溶质在重相中的浓度 单级萃取 使含溶质的溶液（h） 和萃取剂（L）解出混 合，静止后分成两层。 单级萃取过程最简单，但达不到高的分离程度。 萃取剂的相对用量也大，工业上较少采用。 多级萃取 是工业生产最常用的萃取流程 分离效率高 产品回收率高 溶剂用量少 第二节 双水相萃取 利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法 可以构成双水相的体系有： 离子型高聚物－非离子型高聚物 聚乙二醇－葡聚糖 高聚物－相对低分子量化合物 聚乙二醇－硫酸铵 双水相萃取的原理 依据悬浮粒子与其周围物质具有的复杂的相互作用： 氢键 电荷力 疏水作用 范德华力 构象效应 双水相萃取的特点： ①高水含量和低界面张力:有助于保持生物活性和强化双相间的质量传递，并且对物质的选择性较好，特别适用于生物物质的分离纯化。 双水相体系不具有可燃性。 ②双水相萃取技术易于连续操作。 ③目标产物的分配系数一般大于3，大多数情况下，目标产物有较高的收率。 ④大量杂质能够与所有固体物质一起去掉，与其他常用固-液分离方法相比，双水相分配技术可省去1-2个分离步骤，使整个分离过程更经济。 超临界流体萃取 超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。 特点：密度接近液体－－萃取能力强 粘度接近气体－－传质性能好 扩散系数大，是液体的近100倍。 正是由于超临界流体具有的密度高、粘度小、扩散系数大、介电常数大等特点，因此具有很好的萃取能力。 超临界流体萃取的基本思想 利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离 常用萃取剂 极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难） 非极性萃取剂：二氧化碳（易） 超临界萃取的特点： ①溶质与气体溶剂分离容易； ②传质速率高，萃取能力较大； ③对特殊的热敏性物质、高沸点物质和易氧化物质有很好的适用性。 但是，由于超临界流体萃取必须采用超临界流体作为萃取剂，而一般物质的超临界状态的压力都较高，这就要求超临界流体萃取技术要有与之相配的高压设备。 超临界二氧化碳萃取 临界点： T：304.1 K P：73.8 bar 优点： 临界条件温和 产品分离简单 无毒、无害 不燃 无腐蚀性 价格便宜 缺点：设备投资大 反胶束萃取 表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体 当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂会在水溶液中形成聚集体 胶团和反胶团 胶团： 表面活性剂的极 性头朝外，疏水 的尾部朝内，中 间形成非极性的 “核” 反胶团： 表面活性剂的极 性头朝内，疏水 的尾部向外，中 间形成极性的“核” 反胶团的优点 极性“水核”具有较强的溶解能力。 生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。 由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。 构成反胶团的表面活性剂种类 阴离子表面活性剂 AOT（丁二酸乙基己基酯磺酸钠） 阳离子表面活性剂 季铵盐 反胶束萃取蛋白质应用 反胶束萃取蛋白质的应用范围较广，主要有分离蛋白质混合物，浓缩淀粉酶,从发酵液中提取胞外酶，直接提取胞内酶，反胶束萃取用于蛋白质复性等。 有机溶剂 极性“头” 极性的“核” 非极性“尾” 胶 团 反 胶 团 * * 杂质 溶质 原溶剂 萃取剂 Light phase Heavy phase 多级萃取 超临界流体的应用 大型超临界流体萃取装置 超临界二氧化碳萃取流程图 水 非极性的“核” 极性“头” 非极性“尾”