溶剂萃取和浸取.ppt

第二节浸取一、浸取过程的应用工业生产常用溶剂浸取物质。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，以助于细胞膜/壁破裂，溶剂也容易进入细胞内溶解溶质。第64页,共79页，星期六，2024年，5月第65页,共79页，星期六，2024年，5月第66页,共79页，星期六，2024年，5月二、浸取速率溶剂从固体颗粒中浸取可溶性物质的过程一般包括以下步骤：(1)溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面；(2)溶剂扩散渗入固体内部和内部微孔隙内；(3)溶质溶解进入溶剂；(4)溶质通过固体微孔隙通道中的溶液扩散至固体表面并进一步进入溶剂主体。第67页,共79页，星期六，2024年，5月第一、二步都很迅速，不是浸取过程总速率的限制步骤。第三步在固体内部，溶质的溶解是简单的物理溶解过程，或是溶质溶解的化学或生化反应。第四步溶质通过固态和溶剂到达固体表面的扩散速度与许多因素有关。如果固体是有惰性多孔固体结构组成，固体的微孔中充满了溶质和溶剂，则溶质通过多孔固体的扩散可用有效扩散系数描述，而有效扩散系数与费克（Fick）定律有关。第68页,共79页，星期六，2024年，5月1、分子扩散的费克（Fick）定律：Fick定律是关于流体处于静止状态时的分子扩散。分子扩散是由于浓度梯度，对于A和B的双组分混合物，Fick定律可写成下面的形式：JA＝－cDABdxA/dl当c是常数时，cA=cxA，Fick定律可表达为：JA＝－DABdcA/dl（4.11）由于固体周围镜界膜的存在，物质分子的传递只能靠扩散进行。第69页,共79页，星期六，2024年，5月2、生物物质溶液中的分子扩散与小分子溶质不同，生物大分子在溶液中的扩散会受其较大的空间尺度以及空间形状的影响。生物大分子在水溶液中的形状是不规则的；生物大分子与小分子溶剂或溶质分子之间的相互作用，也会影响到生物大分子及小分子溶质的扩散。因此，在相同浓度梯度下生物大分子的扩散速率要比小分子有机物慢很多。第70页,共79页，星期六，2024年，5月3、生物凝胶中的分子扩散凝胶是一种“多孔”的半固态物质，具有不规则的“框架结构”，凝胶结构中的孔道或敞开的微小空间里充满了水。小分子溶质在凝胶的不规则的“框架结构”中的扩散速率要比在水溶液中慢。凝胶由大分子组成，通常是稀的水溶液，组成凝胶的物质组分只占百分之几。琼脂糖凝胶是由松散交织的含有大量氢键的多糖大分子组成。第71页,共79页，星期六，2024年，5月4、固相中的分子扩散固相内的气体、液体、固体物质的分子扩散速率比在气相和液相中要慢。固相中的传递过程通常可分为两类：一类基本上与固体结构无关，属于服从Fick定律的扩散，另一类是在多孔体内的扩散，固体内部的几何结构及其通道对扩散有很大影响。（1）服从于Fick定律的扩散过程，当总浓度c为常数时可直接应用（4.11）式，即JA＝－DABdcA/dl第72页,共79页，星期六，2024年，5月（2）不服从Fick定律的多孔体内的扩散第73页,共79页，星期六，2024年，5月三、浸出的其它问题1、相平衡浸取过程中的相平衡用分配系数KD表示：y-达到平衡时溶质在液相中的浓度x-平衡时溶质在固相中的浓度在浸取过程中，y和x用体积浓度（kg/m3）表示时，KD一般为常数。第74页,共79页，星期六，2024年，5月2、溶剂的选择溶剂的重要性。与溶剂萃取相似，溶剂的选择最主要的依据仍是“相似相溶”原理。溶剂应对目的物质的KD大和选择性高；价格低，无毒，易分离和回收等。食品安全。食品常用的浸取剂：水、酸、无毒的盐水液、乙醇或小分子醇、己烷、丙酮等。第75页,共79页，星期六，2024年，5月3、增溶作用生物工业的浸取过程中往往包含增溶作用。原先不溶或难溶性的生物大分子物质