生物分離工程-萃取課件

苯取分離的基本概念◆萃取:利用物質(zhì)在互不相溶的兩相之間溶解度的不同,使所需提取的生化物質(zhì)有選擇性地發(fā)生轉(zhuǎn)移,集中到一相中,而其它雜質(zhì)(如中間代謝產(chǎn)物、雜蛋白等)分配在另一相中從而達(dá)到某種程度的提純和濃縮。◆反萃取:完成萃取拯作后,為進(jìn)一步純化目標(biāo)產(chǎn)物或便于下一步分離振作的實(shí)施,將目標(biāo)產(chǎn)物從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相的操作就稱為反萃取(Backextraction萃取在化工上是分離液體混合物常用的單元操作,在發(fā)酵和其它生物工程生產(chǎn)上的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛萃取操作可以提取和增濃產(chǎn)物,使產(chǎn)物獲得初步的純化,甚至獲得純的天然產(chǎn)物。溶劑萃取法利用一種溶質(zhì)組分(如產(chǎn)物)在兩個(gè)互不混溶的液相(如水相和有機(jī)溶劑相)中競爭性溶解和分配性質(zhì)上的差異來進(jìn)行分離操作的。溶劑萃取法廣泛應(yīng)用于抗生素、有機(jī)酸、維生素、激素等發(fā)酵產(chǎn)物工業(yè)規(guī)模的提取上優(yōu)點(diǎn)a)比化學(xué)沉淀法分離程度高;b)比離子交換法選擇性好、傳質(zhì)快;c)比蒸餾法能耗低d)生產(chǎn)能力大、周期短、便于連續(xù)操作、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。溶劑萃取法和其他新型分離技術(shù)相結(jié)合,產(chǎn)生了一系列新型分離技術(shù)口雙水相萃取技術(shù)(Partitionoftwoaqueousphasesystem)等口反膠團(tuán)萃取(Reversedmicelleextraction)口超臨界流體萃取(Supercriticalfluidextraction)用于高品質(zhì)的天然物質(zhì)、胞內(nèi)物質(zhì)(胞內(nèi)酶、蛋白質(zhì)多肽、核酸等)的分離提取上。萃取方法分類物理萃取:根據(jù)相似相溶的原理,溶質(zhì)在兩相間達(dá)到分配平衡,萃取劑與溶質(zhì)之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的萃取過程化學(xué)萃取:利用萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)生成脂溶性復(fù)分子實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)向有機(jī)相的分配。物理萃取的理論基礎(chǔ)是分配定律,而化學(xué)萃取服從相律及一般化學(xué)反應(yīng)的平衡定律?！粢?固萃取:用某種溶劑把有用物質(zhì)從固體原料中提取到溶液中的過程,又稱為浸取或浸出?！粢?液萃取溶劑萃取、雙水相萃取、反膠團(tuán)萃取、液膜萃取等◆超臨界萃取表1幾種萃取方法的比較萃取方法原理應(yīng)用液固萃取屬于用液體提取固體原料中有多用于提取存在于胞內(nèi)的有效用成分的擴(kuò)散分離操作質(zhì)在兩個(gè)互不混溶的液溶劑萃取相(通常為水相和有機(jī)溶劑相)可用于有機(jī)酸、氨基酸、維生解度和分配性質(zhì)上的差異進(jìn)素等生物小分行的分離操作雙水相萃取間分配系數(shù)的是異進(jìn)行的分離操胞蛋名泉題,特別是液液萃取利用表面活性劑在有機(jī)相中形成的反膠團(tuán)和蛋白質(zhì)等反膠團(tuán)萃取生物大分子的分離親水微環(huán)境中液膜能將與之不互溶的液體分適用于金屬離子、烴類、有液膜萃取液連的衢質(zhì)賣聚氨基酸和抗現(xiàn)溶質(zhì)之間的分離。物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也前景廣闊超臨界流體萃取臨界流體作為萃取劑,用于脂肪酸、植物堿、醚類類、甘油酯、芳香成分等第一節(jié)液-固萃取液固萃取又叫浸取或浸出,是將固相物質(zhì)萃取到溶劑相中,在許多行業(yè)中得到應(yīng)用。表2浸取的應(yīng)用舉例產(chǎn)物固體溶質(zhì)溶劑咖啡粗烤咖啡咖啡溶質(zhì)果汁水果果汁藥酒中藥材藥用成分水水酒大豆蛋白豆粉蛋白質(zhì)NOH溶液」57浸取過程舉例物固體質(zhì)溶劑幅啡溶質(zhì)水大豆鼗白粉蛋白質(zhì)NMOH溶液,PH9香料丁香、胡椒、麝香草香料成分90%乙甘蔗、甜菜堆生B碎米生素B乙醇-水玉米蛋自質(zhì)玉米玉米蛋白質(zhì)∞0%乙醇膠質(zhì)發(fā)原膠質(zhì)質(zhì)溶魚油魚社已烷、醇,cH2C1z鷚片提取物粟鴉片提取物CHC2或超臨界C2牛、豬胰曠島酸性新提取物嘯乳動(dòng)物的肝肽、縮氨殿水畜皮去膠質(zhì)的蛋白cn(oH2水消質(zhì)碳水化合物低水分水果高水分水果0%的糖液嵐鹽海藻海鹽鹽去咖啡因的咖唪綠咖啡豆啡因代烷、超臨界O2中草藥汁中草藥材藥用成分水藥酒中草藥藥用成分浸取的過程溶劑傳遞到固體顆粒表面溶劑擴(kuò)散到固體內(nèi)部微孔隙中溶質(zhì)溶解到溶劑中溶質(zhì)通過固體微孔隙通道擴(kuò)散到固體表面,并進(jìn)入溶劑主體。一般而言,第一、二兩步都很迅速,不是浸取過程總速率的控制性步驟溶質(zhì)通過多孔固體的擴(kuò)散可用有效擴(kuò)散系數(shù)來描述而有效擴(kuò)散系數(shù)與Fick定律有關(guān)。CDABJ(5-10式中JA—組分A在垂直于擴(kuò)散方向上的摩爾通量[ml/(sDAB—組分A在B中的分子擴(kuò)散系數(shù)(m2/s)c—A和B組分的總濃度(ml/m3)xA—A物質(zhì)在A、B混合物中的分子分?jǐn)?shù)l——擴(kuò)散距離(m)式(510)中的負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散方向和濃度增加的方向相反浸取的影響因素1.相平衡浸取過程中的相平衡用分配系數(shù)K表示Kp=y/x達(dá)到平衡時(shí)溶質(zhì)在液相中的濃度x—平衡時(shí)溶質(zhì)在固相中的濃度2.溶劑的選擇K大且對(duì)目的物質(zhì)的選擇性高,溶劑的價(jià)格應(yīng)低廉,無腐