生物工业下游的技术 萃取.ppt

萃取（extraction） 　　　指任意两相之间的传质过程。在液－液萃取过程中常用有机溶剂作为萃取试剂，因而常常称“液－液萃取”为溶剂萃取。 原理 　　　利用一种溶质组分（通常指产物或杂质）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上的差异来进行分离操作。 浸取 　　　用溶剂把溶质从固体原料中提取到溶液中的过程称为浸取，也称之为浸出。 　　　浸出物通常是混合物。 第一节 溶剂萃取 　　　溶剂萃取中，溶质必须在两相中有不同的溶解度，在两相中溶解能力的差别越大，对萃取越有利。 　　　因而理解溶液中物质的溶解作用是必须的，也是溶剂萃取的技术开发中溶剂选择的前提。 5.1.2 工业萃取方式和理论收得率 工业上萃取操作通常包括三个步骤： 第二节 浸取/液固萃取 5.2.1 浸取过程的应用 2、多级萃取 多级错流萃取流程的特点是： 　每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全。 （1）多级错流萃取 多级逆流萃取流程的特点是： 　料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物收率最高。 　在工业上除非有特殊理由，否则应采用多级逆流萃取流程。 （2）多级逆流萃取 在三级逆流萃取装置分离青霉素 多级逆流萃取装置 5.1.3 乳化和去乳化 1、乳化 ： 　乳化是一种液体(分散相)分散在另一种不相混溶的液体（连续相）中的现象。 乳化的结果可能形成两种形式的乳浊液。一种是水包油型（O/W），另一种为油包水型（W/O）。 乳浊液稳定性和下列几个因素有关：①界面上保护膜是否形成；②液滴是否带电；③介质的粘度。其中以　①为最重要。 2、破乳化 　　用物理或化学方法，使乳浊液失去稳定性而分相的操作。 5.1.4　萃取设备 1、单级萃取设备 ： 　单级萃取用一套混合器和分离机即可。 2、多级萃取设备 ： （1）脉动筛板塔 优点： ① 操作方便、密闭性好 ② 萃取剂用量少； ③ 占地面积小。 利用机械搅拌装置，促使连续相液体的湍动，从而使悬浮在湍动液流中的分散相液滴被剪切成较细小的液滴，使分布更为均匀，萃取过程由此得到强化。 （2）转盘塔 生物物料是由细胞组成的，可溶性物质通常在细胞内，细胞膜产生一种不同于一般情况下的扩散阻力，浸取速率通常比较小。为了加快速度，可对原料进行预处理，如干燥、切片等。 　此时的生物物料多为动植物组织/细胞 * * 第五章 溶剂萃取和浸取 　　对于“液态发酵”，产物溶于液相中，浓度低，副产物及杂质含量高。 溶剂萃取　 　　是生物分离中常用的单元操作 几个概念： 三个不同的概念： 　　溶液、溶剂、溶质 萃取液 萃余液 萃取 平衡 后 　产品多数进入溶剂相， 少量杂质也进入，产品 相对得到纯化 萃取原理 　溶液 发酵液 萃取剂 溶剂 重液 轻液 萃取 前 杂质 产品 轻液与重液互不相溶 重液 轻液 产物平衡：C1产/C2产 = 定值 = K产 1相 上相 2相 下相 杂质平衡：C1杂/C2杂 = 定值 = K杂 5.1.1　萃取的理论基础 溶剂：如，油、乙醇等 　 可理解为　载体：船、车 溶质：如，产品、杂质 　可理解为　货物： 如，茶多酚、蛋白 馒头与面包的区别？ 物质的溶解是自发进行的，如“糖”自发溶于“水” 　　　它遵循“相似相溶”原理　/热力学原理 　分子之间可以有两个方面的相似 （1） 分子结构相似　 　　如分子的组成、官能团、形态结构的相似 （2） 能量相似（相互作用力相似） 　　如，相互作用力有极性的和非极性的之分。 　　　两种物质如相互作用力相近，则能互相溶解。 根本上还是　“能量相似”，因为 　分子结构相似可以归纳到能量相似中。 　　　　　 　　　　　 “臭味相投” 　理解溶解的原理　非常重要！ 1、相似相溶原理： 从热力学角度考虑，一个过程要能自动进行，则体系的自由能应下降，自由能的变化包括焓变化和熵变化两部分： 　简单起见，忽略熵的变化。只考虑能量的变化　 　萃取中压力和体积基本不变，可以忽略不计　 只要考虑能量的变化： 　　　　　 ΔG =ΔE ΔG =ΔE　　　从能量变化的定性角度 　　　　　　　　　可将溶解过程分为三个过程/B溶入A： （1）溶质B各质点的分离 ：此过程需要吸收能量 小 　 非极性物质 极性物质 氢键物质 离子型物质 　　大 （2）溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位 ： 　　　此过程也需要吸收能量 小　　　非极性物质 极性物质 氢键物质