生物工业下游技术第四章溶剂萃取法.ppt

第四章 溶剂萃取法和浸取 溶剂萃取法 概念：生物工业中一种重要的分离提取方法。利用一种溶质组分（如产物）在两个互不混溶的液相（如水相和有机溶剂相）中竞争性溶解和分配性质的差异来进行分离操作。 优点： 比化学沉淀法分离程度高； 比离子交换法选择性好、传质快； 比蒸馏法能耗低； 生产能力大、周期短、便于连续操作、容易实现自动化控制等。 浸 取 用有机溶剂把有用物质从固体原材料中提取到溶液中的过程。 热水浸取茶叶；药酒；有机溶剂提取大豆、花生等中的食用油。 浸出油：是用化学制油方法使油脂从油料中分离出来而形成的油品。采用“六号”溶剂油将食用油原料充分“浸泡”然后高温提取，经脱脂、脱胶、脱水、脱色、脱臭、脱酸加工而成。油品色浅味淡易形成溶剂油的残留。 第一节 溶剂萃取 虾青素（astaxanthin），其化学名称为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝素 。分子式（通式）是：C40H52O4。 一、萃取溶剂过程的理论基础 1. 物质溶解和相似相溶 物质溶解过程: 溶质B各质点分离成分子或离子等单个质点 吸收能量:非极性物质极性物质氢键物质离子型物质 溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位 吸收能量:非极性物质极性物质氢键物质 物质溶解过程 溶质质点B进入溶剂A形成的空位 释放能量: A、B均为非极性分子一非极性分子、一极性分子均为极性分子 B被A溶剂化 物质溶解过程 溶剂化：也称溶剂合化，是指一定数目的溶 剂分子较牢固地结合在溶质质点上。若溶剂 是水，则称为水（合）化。 “相似相溶”原理 分子之间有两方面的相似： 分子结构相似，如分子的组成、官能团、形态结构的相似； 能量（相互作用力）相似，如相互作用力 有极性的和非极性之分。 “相似相溶”原理 两种惰性溶剂（烷烃、苯、四氯化碳等）互 溶，第一、二步吸收能量小，易由第三步放 出的能量所补偿； 水向油中溶解，第一步吸收能量大，第二步 吸能不大，而第三步放出的能量不足以补偿 所需能量； 水和乙醇的溶解，两者都有氢键，第一、二 步吸收能量大，但第三步溶质与溶剂都是极 性物质，溶解可以进行。 2.溶剂互溶性规律 氢键是由一个氢原子和两个电负性原子结合 构成的，如A—H? ? ?B，“? ? ?”为氢键，是具 有方向性的强作用力。形成氢键必须有能够 接受电子的部分A—H，即电子受体，还必须 有给出电子的部分B，即电子供体。 2. 溶剂互溶性规律 按照生成氢键的能力，将溶剂分四种： N型溶剂，不能形成氢键，如烷烃、四氯化碳、苯等； A型溶剂，只有电子受体的溶剂，如氯仿、二 氯甲烷等，能与电子供体形成氢键； B型溶剂，只有电子供体的溶剂，如酮、醛、 酯等，如叔胺等； AB型溶剂，同时具备电子受体和供体的溶 剂。 AB型溶剂 AB1型：交链氢键缔合溶剂，如：水、多元醇、胺基取代醇、羟基羧酸、多元羧酸、多酚等。 AB2型：直链氢键缔合溶剂，如：醇、胺、羧酸等。 AB3型：生成内氢键分子，如：邻硝基苯酚。 3. 溶剂的极性 溶剂萃取的关键是萃取溶剂的选择，依据是“ 相似相溶” 。 介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度，通过它可以预测该化合物是极性或非极性的。 良好的溶剂 有很大的萃取容量，即单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产物； 有良好的选择性，理想的情况是萃取产物而不萃取杂质； 与被萃取的液相互溶度要小，且黏度低、界面张力小或适中，这样有利于相的分散和两相分离； 溶剂的回收和再生容易； 化学稳定性好，不易分离，对设备腐蚀性小； 经济性好，价廉易得； 安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。 闪点 flashing point 又称闪燃点。可燃性液体性质的指标之一。是液体表面上的蒸气和空气的混合物与火接触而初次发生蓝色火焰的闪光时的温度。 着火点 可燃物在空气或氧气中燃烧，必须要达到该物质着火燃烧所需要的最低温度，这个最低温度叫做该物质的着火点。 着火点又称燃点。指可燃性液体表面的蒸气和空气的混合物与火接触而发生火焰，且能维持继续燃烧不少于5 s的温度。 沸点: 液体发生沸腾时的温度。当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等，气泡才有可能长大并上升，所以，沸点也就是液体的饱和蒸汽压等于外界压强的温度。 液体的沸点跟外部压强有关。当液体所受的压强增大时，它的沸点升高；压强减小时；沸点降低。 例如，蒸汽锅炉里的蒸汽压强，约有几十个大气压，锅炉里的水的沸点可在200℃以上。又如，在高山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。这是由于大气压随地势的升高而降低，水的沸点也随高度的升高而逐浙下降。 工业中常用的萃取溶剂 乙酸乙酯 乙酸乙酯(et