提取的基本原理和方法

提取的基本原理和方法第1頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、浸提的基本原理浸提是天然有機(jī)物提取過程中一個(gè)重要的單元操作。根據(jù)植物浸提過程的擴(kuò)散傳質(zhì)理論，浸提過程一般可分為三個(gè)階段：浸潤(rùn)滲透——解吸溶解——擴(kuò)散及溶劑置換。第一步是讓溶劑浸潤(rùn)物料，滲入植物組織和細(xì)胞中；第二步是溶劑溶解植物組織中的有效成分，使其游離于組織或細(xì)胞；第三步則利用細(xì)胞內(nèi)外有效成分存在濃度差，形成內(nèi)高外低的滲透壓，使有效成分向組織或細(xì)胞外擴(kuò)散。提取過程存在分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散兩種傳質(zhì)方式。第2頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六分子擴(kuò)散在靜止或滯流流體中憑借分子的熱運(yùn)動(dòng)或粒子的布朗運(yùn)動(dòng)而傳遞物質(zhì)，稱為分子擴(kuò)散。在分子擴(kuò)散過程中，溶質(zhì)分子或粒子從胞內(nèi)溶液通過原料某一截面向浸提液或溶劑進(jìn)行擴(kuò)散，溶質(zhì)的傳遞速率可用菲克—愛因斯坦公式表示：式中： N——溶質(zhì)的傳遞速率[kg/(m2?h)]； G——溶質(zhì)的傳遞數(shù)量(kg)； F——傳質(zhì)表面積(m2)； T——時(shí)間(h)； R——?dú)怏w常數(shù)[8.31×107

g?cm2/(s2。?mol?K)]； T——絕對(duì)溫度(K)； N0——阿伏伽德羅常數(shù)(6.06×1023/mo1)； η——溶劑黏度[g/(cm?s)]； r——溶質(zhì)粒子半徑(cm)；第3頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六對(duì)流擴(kuò)散在湍流流體中，物質(zhì)的傳遞有分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散，兩者總稱為對(duì)流擴(kuò)散。渦流擴(kuò)散是依靠流體質(zhì)點(diǎn)(大量分子集群)的湍動(dòng)和旋渦來傳遞物質(zhì)的，使原料外部的傳質(zhì)大大加快。此時(shí)的分子擴(kuò)散幾乎可以略而不計(jì)，渦流擴(kuò)散的效果占主要地位。對(duì)流擴(kuò)散的傳質(zhì)方程可表示如下：式中： N——對(duì)流擴(kuò)散速率[kg/(m2?h)]； k——傳質(zhì)系數(shù)(m/h)； △C——溶質(zhì)在界面上的平均濃度與溶質(zhì)在液相中的平均濃度的差值(kg/m2)。第4頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、溶劑極性溶劑的極性大小與其分子結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。一般來說，兩種基本母核相同的化合物，其分子中功能基的極性越大或極性功能基數(shù)量越多，則整個(gè)分子的極性大，親水性強(qiáng)，而親脂性就越弱；其分子非極性部分越大，或碳鏈越長(zhǎng)，則極性小，親脂性強(qiáng)，而親水性就越弱。常見的溶劑按極性大小順序依次排列：水>甲酸>甘油>二甲基亞砜>甲醇>乙醇>正丙醇>丙酮>乙醛>醋酸>乙酸乙酯>蓖麻油>乙醚>氯仿>植物油>四氯化碳>液體石蠟。第5頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六溶劑的分類常見溶劑按其極性的大小可以分為極性溶劑、半極性溶劑和非極性溶劑等三大類。極性溶劑：水、甘油、二甲基亞砜。半極性溶劑：乙醇、丙酮、丙二醇等。非極性溶劑：乙醚、石油醚、氯仿、乙酸乙酯、液體石蠟等。第6頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六溶劑的選擇

植物成分和溶劑都具有親水性和親脂性。常應(yīng)用“相似相溶”規(guī)律選擇適當(dāng)?shù)娜軇?。?duì)于待提取分離的成分，可根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)判斷其極性，選擇合適的溶劑。選擇溶劑的原則主要有：①溶劑對(duì)有效成分的溶解度大，對(duì)雜質(zhì)溶解度小。②溶劑與有效成分不起化學(xué)變化。③溶劑價(jià)廉、易得、安全無毒等。第7頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、溶劑浸取及強(qiáng)化方法溶劑浸取方法可以用于天然產(chǎn)物提取的方法很多，由于各種各樣的原因，實(shí)際應(yīng)用于功能成分提取的主要有煎煮法、浸漬法和滲漉法等三種方法。第8頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六煎煮法煎煮法即將原料加水煎煮取汁的方法，一般采用夾套鍋煎煮。煎煮法適用于有效成分能溶于水，對(duì)濕、熱均穩(wěn)定且不易揮發(fā)的原料，但煎出液中雜質(zhì)較多，易霉變腐敗，含淀粉類、黏液質(zhì)等成分的原料，煎煮后溶液黏度大，不易過濾，一些不耐熱及揮發(fā)性成分在煎煮過程中易被破壞或揮發(fā)損失。第9頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六浸漬法浸漬法是將原料用適當(dāng)?shù)娜軇┰诔鼗驕責(zé)釛l件下浸泡出有效成分的一種方法。多功能提取罐是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的密閉提取罐。適用于天然產(chǎn)物的常壓、微壓水煎、溫浸、熱回流、強(qiáng)制循環(huán)、滲漉、芬香油提取及有機(jī)溶媒的回收等多種工藝操作。第10頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第11頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六滲漉法滲漉法是將原料粉末潤(rùn)濕膨脹后裝于滲漉器內(nèi)，浸出溶劑從滲漉器上部添加，溶劑滲過原料層向下流動(dòng)過程中將成分浸出的方法。

第12頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六強(qiáng)化浸提技術(shù)在常法浸提設(shè)備中采用一些現(xiàn)代強(qiáng)化浸提技術(shù)，可以顯著提高浸取率、減少有效成分的損失。超聲波浸提、微波浸提、超臨界CO2浸提、脈沖浸提、壓縮浸提、電磁振動(dòng)浸提和電磁場(chǎng)浸提技術(shù)等受到較多的關(guān)注。第13頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、影響提取效果的因素溶劑提取的效果首先取