生物分離工程-第7章-萃取2市公開課一等獎百校聯賽優(yōu)質課金獎名師賽課獲獎課件

第七章萃?。‥xtraction）

1/121雙水相萃取(Aqueoustwo-phaseextraction)是利用物質在互不相溶兩個水相之間分配系數差異實現分離方法。1955年由Albertson首先提出了雙水相萃取概念,今后這項技術在動力學研究、雙水相親和分離、多級逆流層析、反應分離耦合等方面都取得了一定進展。到當前為止,雙水相技術幾乎在全部生物物質如氨基酸、多肽、核酸、細胞器、細胞膜、各類細胞、病毒等分離純化中得到應用,尤其是成功地應用在蛋白質大規(guī)模分離中。第三節(jié)雙水相萃取技術2/121

溶液分相不一定完全依賴于有機溶劑，在一定條件下，水相也能夠形成兩相(即雙水相系統(tǒng))甚至多相。于是有可能將水溶性酶、蛋白質等生物活性物質從一個水相轉移到另一水相中，從而完成份離任務。有機溶劑萃取不足：許多蛋白質都有極強親水性，不溶于有機溶劑；蛋白質在有機溶劑相中易變性失活。3/1214/121聚合物不相溶性：主要是因為聚合物分子空間妨礙作用，相互間無法滲透，當聚合物濃度到達一定值時，就不能形成單一水相，所以含有強烈相分離傾向。一些聚合物溶液與一些無機鹽溶液相混合時，只要濃度到達一定值，也會形成兩相，即聚合物—鹽雙水相體系5/121①

系統(tǒng)含水量多達75%～90%,兩相界面張力極低,有利于保持生物活性和強化相際間質量傳遞②分相時間短(尤其是聚合物/鹽系統(tǒng)),自然分相時間普通只有5～15min。③雙水相萃取技術易于連續(xù)化操作。④目標產物分配系數普通大于3,大多數情況下,目標產物有較高收率。⑤大量雜質能夠與全部固體物質一起去掉,與其它慣用固液分離方法相比,雙水相萃取技術可省去1～2個分離步驟,使整個分離過程更經濟。⑥設備投資費用少,操作簡單,不存在有機溶劑殘留問題。雙水相萃取技術優(yōu)點6/121一、雙水相分離理論1、雙水相形成

熵增——混合——自發(fā)分子間作用力------伴隨Mr增加,而增大.聚合物不相容性------含有聚合物分子溶液發(fā)生分相現象.慣用聚合物：聚乙二醇－葡聚糖聚乙二醇－無機鹽系統(tǒng)無毒標準7/1218/1212、相圖

臨界點(criticalpoint)：當系線長度趨于零時,兩相差異消失,任何溶質在兩相中分配系數均為1。如C點。均相區(qū)兩相區(qū)雙節(jié)線系線9/121聚合物分子量越高，相分離所需濃度越低兩種聚合物分子量相差越大，雙節(jié)線形狀越不對稱。10/1213、物質在兩相中分配

和溶劑萃取法一樣，物質在兩水相中分配用分配系數K表示。CTK=——CBCt、CB——分別代表上相、下相中溶質濃度K—與溫度、壓力以及溶質和溶劑性質相關，與溶質濃度無關。1）表面自由能影響(大分子物質表面性質對K影響很大)2）表面電荷影響(鹽效應：兩相系統(tǒng)中如存在鹽,對K影響較大)3）綜合考慮（影響原因很多，單原因定量很困難，最正確操作條件靠試驗）4）影響分配平衡參數

(1)聚合物影響；(2)體系中無機鹽離子影響；(3)體系PH影響；(4)體系溫度影響；(5)體系中微生物影響。11/1211）表面自由能影響12/12113/1212）表面電荷影響道南電位(,Donnanpotential):實際雙水相系統(tǒng)中有電解質,當這些離子在兩相中K

1,則兩相間產生電位差

U2，U1——相1和相2電位Z+,Z－——分別表示一個鹽正負離子離子價F——法拉第常數T——溫度14/121深入可證實：InKi*=InKi+

ZiF(U2-U1)RTKi*——i組分帶電時在體系中分配系數Ki——i組分不帶電時在體系中分配系數Zi——i組分離子價15/121意義：A

荷電溶質分配系數對數與溶質凈電荷數成正比.B因為同一雙水相系統(tǒng)中添加不一樣鹽產生

不一樣,故k與Zi關系因鹽而異。16/1213）綜合考慮17/1214）影響分配平衡參數(1)聚合物影響A聚和物分子量影響

當聚合物分子量降低時，蛋白質易分配于富含該聚合物相。比如在PEG—DeX系統(tǒng)中，PEG分子量減小，會使分配系數增大，而葡聚糖分子量減小，會使分配系數降低。這是一條普遍規(guī)律，不論何種成相聚合物系統(tǒng)都適用。18/121B成相聚和物濃度影響

當靠近臨界點時，蛋白質均勻地分配于兩相，分配系數靠近于1。如成相聚合物總濃度或聚合物／鹽混合物總濃度增加時，系統(tǒng)遠離臨界點，系線長度也增加，此時兩相性質差異也增大，蛋白質趨向于向一側分配，即分配系數或增大超出1，或減小低于1。19/121(2)體系中無機鹽離子影響鹽離子在兩相中有不一樣分配，因而在兩相間形成電位差，因為各相要保持電中性，所以對于帶電荷蛋白質等物質萃取來說,鹽存在就會使系統(tǒng)電荷狀態(tài)改變,從而對分配產生顯著影響。鹽種類對雙水相萃取也有一定影響,所以變換鹽種類和添加其它種類鹽有利于提升選擇性。在不一樣雙水相體系中鹽作用也不相同。在PEG/磷酸鹽/水中加入氯化鈉能夠使萬古霉素分配系數由4提升到120,而在PEG/DeX/水體系中只從1.55提升到5。20/121(3)體系PH影響pH會影響蛋白質中能夠離解基團離解度，因而改變蛋白質所帶電荷和分配系數。pH也影響磷酸鹽離解程度，若改變H2PO4-和HPO42-之間百分比，也會使相間電位發(fā)生改變而影響分配系數。pH微小改變有時會使蛋白質分配系數改變2—3個數量級。21/121交織分配法(crosspartitioning):

當加入不一樣種類鹽時，因為相間電位不一樣，lnk–pH關系曲線也不一樣。但在pI處，k應相同，即兩條關系曲線交于一點。所以,經過測定不一樣鹽類存在下lnk–pH曲線交點,可測定蛋白質/細胞器以及微粒pI。血清蛋白22/121(4)體系溫度影響

溫度影響小,普通溫度改變不影響產物萃取。大規(guī)模操作普通在室溫下進行,不需冷卻。這是基于： (1)成相聚合物PEG對蛋白質有穩(wěn)定作用,常溫下蛋白質不會發(fā)生變性; (2)常溫下溶液粘度較低,輕易相分離; (3)常溫操作節(jié)約冷卻費用.

23/121二、雙水相萃取技術應用

1.雙水相萃取法慣用于胞內酶提取和精制。當前已知胞內酶約2500種，但投入生產極少。原因之一是提取困難。胞內酶提取第一步系將細胞破碎得到勻漿液，但勻漿液黏度很大，有微小細胞碎片存在，欲將細胞碎片除去，過去是依靠離心分離方法，但非常困難。雙水相系統(tǒng)可用于細胞碎片以及酶深入精制。24/12125/12126/12127/121要成功地利用兩水相萃取方法，應滿足以下條件：欲提取酶和細胞應分配在不一樣相中；酶分配系數應足夠大，使在一定相體積比時，經過一次萃取，就能得到高收率；兩相用離心機很輕易分離。28/121工程方面問題

在進行工業(yè)應用時，需考慮到達萃取平衡所需時間和兩相分離設備。

在兩水相系統(tǒng)中，雖黏度高，但表面張力很低。因而進行攪拌時很易分散成微滴，故幾秒鐘即能到達平衡，且能耗也極少。兩相分離則比較困難，這是因為兩相密度差低和當處理勻漿液時，粘度較大。因為粘度較高會引發(fā)阻塞，可采取自動排渣噴嘴分離機。PEG/鹽更適適用重力沉降；PEG/DeX多用離心機。29/12130/121在兩水相系統(tǒng)中進行生物轉化，如酶促反應，能夠把產物移入另一相中，消除產物抑制，因而提升了產率。這實際上是一個反應和分離耦合過程，有時也稱為萃取生物轉化；假如發(fā)生是一個發(fā)酵過程，則也稱為萃取發(fā)酵，因而此時也能夠把兩水相系統(tǒng)稱為兩水相反應器。2.兩水相反應器31/121enzymeenzymeenzymeenzymeenzymeEnzymeticreactionsubstrateproduct32/121enzymeenzymeenzymeEnzymeticreactionwithATPS33/121要進行兩水相生物轉化反應應滿足以下條件：催化劑應單側分配；底物應分配于催化劑所處相中；產物應分配在另一相中；要有適當相比。如產物分配在上相中，則相比要大，反之則相比要小。這些條件不可能同時滿足，分配理論也不完善，所以常需要依據試驗選擇最優(yōu)系統(tǒng)和操作條件。34/121采取兩水相系統(tǒng)進行生物轉化反應有以下優(yōu)點：與固定床反應器相比，不需載體，不存在多孔載體中擴散阻力，故反應速度較快，生產能力較高；生物催化劑在兩水相系統(tǒng)中較穩(wěn)定；兩相間表面張力低，輕微攪拌即能形成高度分散系統(tǒng)，分散相液滴在10μm以下，有很大表面積，有利于底物和產物傳遞。35/121

早期雙水相萃取過程仍以間歇操作為主。近年來,在天冬酶、乳酸脫氫酶、富馬酸酶與青霉素酰化酶等各種產品雙水相萃取過程中均采取了連續(xù)操作,有還實現了計算機過程控制。這不但對提升生產能力,實現全過程連續(xù)操作和自動控制,確保得到高活性和質量均一產品含有主要意義,而且也標志著雙水相萃取技術在工業(yè)生產應用正日趨成熟和完善。三、雙水相萃取技術發(fā)展36/121雙水相分配技術作為一個很有發(fā)展前途分離單元,除了含有上述獨特優(yōu)點外,也有一些不足之處,如易乳化、相分離時間長、成相聚合物成本較高、分離效率不高等,一定程度上限制了雙水相分配技術工業(yè)化推廣和應用。怎樣克服這些困難,已成為國內外學者關注焦點,其中“集成化”概念引人給雙水相分配技術注入了新生命力,雙水相分配技術與其它相關生化分離技術進行有效組合,實現了不一樣技術間相互滲透,相互融合,充分表達了集成化優(yōu)勢。比如：37/121(1)與溫度誘導相分離、磁場作用、超聲波作用、氣溶膠技術等實現集成化,改進了雙水相分配技術中諸如成相聚合物回收困難、相分離時間較長、易乳化等問題,為雙水相分配技術深入成熟、完善并走向工業(yè)化奠定了基礎。(2)與親和沉淀、高效層析等新型生化分離技術實現過程集成,充分融合了雙方優(yōu)勢,既提升了分離效率,又簡化了分離流程。(3)在生物轉化、化學滲透釋放和電泳等中引入雙水相分配,給已經有技術賦予了新內涵,為新分離過程誕生提供了新思緒。38/1211.PEG衍生物：在PEG上引入親和基團或離子基團；2.采取多級萃取。39/12140/121第四節(jié)反膠團萃取一、概述

反膠團(ReversedMicelles)是兩性表面活性劑在非極性有機溶劑中親水性基團自發(fā)地向內聚集而成，內含微小水滴，空間尺度僅為納米級集合型膠體。是一個自我組織和排列而成，并具熱力學穩(wěn)定有序結構。41/121微膠團：水溶液中表面活性劑極性頭朝外，疏水尾部朝內，中間形成非極性“核”水非極性“核”極性“頭”非極性“尾”42/121反膠團：非極性有機溶劑中，表面活性劑極性頭朝內，疏水尾部向外，中間形成極性“核”非極性有機溶劑極性“頭”極性“核”非極性“尾”反微團內溶解水稱為微水相或水池43/12144/121反膠團微小界面和微小水相含有兩個特異性功效：(1)含有分子識別并允許選擇性透過半透膜功效；(2)在疏水性環(huán)境中含有使親水性大分子如蛋白質等保持活性。45/121反膠團萃取優(yōu)點(1)有很高萃取率和反萃取率，并含有選擇性；(2)分離、濃縮可同時進行，過程簡便；(3)能處理蛋白質(如胞內酶)在非細胞環(huán)境中快速失活問題；(4)因為組成反膠團表面活性劑往往含有細胞破壁功效，因而可直接從完整細胞中提取含有活性蛋白質和酶；(5)反膠團萃取技術成本低，溶劑可重復使用等。46/121二、反膠團形成1、反膠團結構：在膠體化學中，向水溶液中加入表面活性劑，并使其濃度超出一定數值時，表面活性劑就會在水相中形成膠體或微膠團，它是表面活性劑聚集體。其親水性極性端向外指向水溶液，疏水性非極性“尾”向內相互聚集在一起。當向非極性有機溶劑中加入表面活性劑，并使其濃度超出一定數值時，也會在非極性溶劑內形成表面活性劑聚集體。與在水相中不一樣是，其疏水性非極性尾部向外，指向非極性溶劑，而極性頭向內，與在水相中形成微膠團方向相反，因而稱之為反膠團或反向膠團。47/12148/121組成反膠團表面活性劑種類：陰離子表面活性劑AOT陽離子表面活性劑季銨鹽非極性有機溶劑：環(huán)己烷，庚烷，辛烷等分離蛋白質時，使用最多是陰離子型表面活性劑AOT。49/1212、反膠團物理化學特征及制備（1）反膠團物理化學特征①

反膠團臨界膠團濃度表面活性劑在非極性有機溶劑中能形成反膠團最小濃度②

反膠團含水率WW=C水/C表

W越大，反膠團半徑越大50/12151/121（2）反膠團制備①注入法②相轉移法③溶解法52/121（1）注入法將含有蛋白質水溶液直接注入到含有表面性劑非極性有機溶劑中去，然后進行攪拌直到形成透明溶為止。這種方法過程較快并可很好地控制反膠團平均直徑含水量。（2）相轉移法將酶或蛋白質從主體水相轉移到含表面活劑非極性有機溶劑中形成反膠團-蛋白質溶液。即將含蛋白質水相與含表面活性劑有機相接觸，在遲緩攪拌下，一部分蛋白質轉入（萃入）有機相。此過程較慢，但最終體系處于穩(wěn)定熱力學平衡狀態(tài)，這種方法可在有機溶劑相中取得較高蛋白質濃度。（3）溶解法對非水溶性蛋白質可用該法。將含有反膠團（W＝3-30）有機溶液與蛋白質固體粉末一起攪拌，使蛋白質進入反膠團中，該法所需時間較長。含蛋白質反膠團也是穩(wěn)定，這也說明反膠團“水池”中水與普通水性質是有區(qū)分。53/1211、反膠團萃取原理蛋白質進入反膠團溶液是一協同過程。在有機溶劑相和水相兩宏觀相界面間表面活性劑層,同鄰近蛋白質分子發(fā)生靜電吸引而變形,接著兩界面形成含有蛋白質反膠團,然后擴散到有機相中,從而實現了蛋白質萃取。(可能機理）改變水相條件(如pH值、離子種類或離子強度),又可使蛋白質從有機相中返回到水相中,實現反萃取過程。

三、反膠團萃取理論基礎54/12155/1212、蛋白質溶解模型a、水殼模型：蛋白質位于水池中心，周圍存在水層將其與反膠團壁隔開；b、半島模型：pro表面存在強烈疏水區(qū)，該區(qū)直接與有機相接觸；c、pro吸附于反膠團內壁；d、pro疏水區(qū)與幾個反膠團疏水尾發(fā)生相互作用，被幾個小反膠團所“溶解”。56/1213、影響反膠團萃取作用力1）決定分配系數分離場-分離物質間相互作用

57/121溶解推進力

①靜電作用：理論上,當溶質所帶電荷與表面活性劑相反時,因為靜電引力作用,溶質易溶于反膠團,溶解率或分配系數較大,反之,則不能溶解到反膠團相中左圖為pH值對不一樣蛋白質溶解率急劇改變,當pH＜pI,即在帶正電荷pH范圍內蛋白質溶解率靠近100%,說明靜電相互作用對蛋白質反膠團萃取起決定性作用。58/121

②空間相互作用

A.

鹽濃度增大對反膠團相產生脫水效應,含水率W0隨鹽濃度增大而降低,反膠團直徑減小,空間排阻作用增大,

pro溶解下降。59/121B.在各propI處(排除了靜電相互作用影響)，反膠團萃取試驗研究表明:伴隨M增大,pro分配系數(m,溶解率)下降。表明隨M增大,空間排阻作用增大,pro溶解率降低.

③疏水性相互作用aa疏水性各不相同,研究表明,aa或肽m隨aa疏水性增大而增大。蛋白質疏水性影響其在反膠團中溶解形式,因而影響其分配系數.疏水性較大pro可能以“半島式”形式溶解。所以能夠依據pro間M差異選擇性對pro進行萃取分離。60/1212）反膠束萃取影響原因水相pH值

鹽離子種類和濃度溫度

蛋白質分子量和濃度表面活性劑

61/121①水相pH值

pH對萃取影響主要表達在改變蛋白質表面電荷上。在pH小于蛋白質等電點(PI)時,蛋白質表面帶正電荷;大于等電點時,蛋白質帶負電荷。AOT是一個陰離子型表面活性劑,它所形成反膠團內表面帶負電荷。當水溶液pH小于蛋白質等電點時,兩表面異電荷吸引力使蛋白質萃取率靠近100%。當pH大于PI時,溶菌酶萃取率急劇下降,直到靠近于零。62/12163/121②鹽離子種類64/121③鹽濃度鹽濃度W0S&ProZ萃取率65/121④溫度

溫度是影響蛋白質萃取率一個主要原因。普通來說,溫度增加將使反膠團含水量下降,因而不利于蛋白質萃取。經過提升溫度能夠實現蛋白質反萃取。

66/121⑤蛋白質分子量和濃度蛋白質分子量對其萃取率有較大影響。比如溶菌酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶分子量分別為14300、23300、35000,AOT/異辛烷反膠團萃取它們最大萃取率分別約為100%、90%、30%,表明分子量越大蛋白質越難萃取。用AOT反膠團體系萃取血紅蛋白時發(fā)覺,

蛋白質濃度高時,萃取率降低;而蛋白質濃度低時,萃取率較高。67/121⑥表面活性劑表面活性劑類型當前最慣用反膠團或微乳液是AOT/異辛烷體系。一是AOT形成反膠團較大,有利于蛋白質萃取;二是AOT形成反膠團時不需加助表面活性劑。表面活性劑濃度當其它條件一定時,表面活性劑濃度也存在某臨界值。小于此臨界值時,增大表面活性劑濃度可提升蛋白質萃取率,大于臨界值時,則無顯著影響68/12169/121四、反膠團萃取應用

分離蛋白質混合物；

濃縮α-淀粉酶；從發(fā)酵液中提取胞外酶；直接提取胞內酶；用于蛋白質復性。70/121案例一：經過三步分離操作分離了核糖核酸酶a、細胞色素c和溶菌酶。

依據原理1

依據原理271/12172/121經過調整水相pH值和KCl濃度來實現三種蛋白質分離。在pH=9時，核糖核酸酶溶解度很小，保留在水相而與其它兩種蛋白質分離；相分離后得到反膠團相（含細胞色素C和溶菌酶）與0.5mol/LKCl水溶液接觸后，細胞色素C被反萃取到水相，而溶菌酶留在反膠團相；含溶菌酶反膠團與2.0mol/LKCl，pH值為11.5水相接觸后，將溶菌酶反萃至水相中。73/121案例二：使用二級混合-分離型萃取流程，用TOMAC/0.1%辛醇-異辛烷溶液體系連續(xù)分離-淀粉酶，濃縮了17倍。(圖)74/12175/121案例三：胞內酶提取76/121

大量研究工作已經證實了反膠團萃取法提取蛋白質可行性與優(yōu)越性。不論是自然細胞還是基因工程細胞中產物都能被分離出來;不但發(fā)酵濾液和濃縮物可經過反膠團萃取進行處理,就是發(fā)酵清液也可一樣進行加工。不但是蛋白質和酶都能被提取,還有核酸、氨基酸和多肽也可順利地溶于反膠團。然而反膠團萃取在真正實用之前還有許多有待于研究和處理問題,比如表面活性劑對產品沾染、工業(yè)規(guī)模所需基礎數據;反膠團萃取過程模擬和放大技術等。盡管如此,用反膠團萃取法大規(guī)模提取蛋白質因為含有成本低、溶劑可循環(huán)使用、萃取和反萃取率都很高等優(yōu)點,正越來越多地為各國科技界和工業(yè)界所研究和開發(fā)。77/121第五節(jié)超臨界流體萃取

（supercriticalfluid,SCF）一.序言超臨界流體萃取：是將超臨界流體作為萃取溶劑一個萃取技術，它兼有傳統(tǒng)蒸餾和液液萃取特征，是適用面很廣一門新型分離技術。超臨界流體：是狀態(tài)超出氣液共存時最高壓力和最高溫度下物質特有點——臨界點后流體。通常有二氧化碳（CO2）、氮氣（N2）、氧化二氮（N2O）、乙烯（C2H4）、三氟甲烷（CHF3）等。

78/12179/121超臨界流體（SCF）特征物質狀態(tài)

密度（g/cm3）粘度(g/cm/s)擴散系數(cm2/s)氣態(tài)(0.6-2)×10-3(1-3)×10-4

0.1-0.4液態(tài)0.6-1.6(0.2-3)×10-2

(0.2-2)×10-5

SCF0.2-0.9(1-9)×10-4

(2-7)×10-4

由以上特征能夠看出，超臨界流體兼有液體和氣體雙重特征，擴散系數大，粘度小，滲透性好，與液體溶劑相比，能夠更加快地完成傳質，到達平衡，促進高效分離過程實現。80/121超臨界流體密度靠近液體，所以含有與液體相近溶解能力。超臨界流體粘度和擴散系數又與氣體相近似，而溶劑低黏度和高擴散系數性質是有利于傳質。因為以上特點，超臨界流體能夠快速滲透到物體內部溶解目標物質，快速到達萃取平衡。81/121二、超臨界流體萃取原理

物質之間溶解能力主要取決于物質分子之間相同性，一是分子結構相同，二是分子間作用力相同。而分子結構之間相同相溶在很大程度上也能夠歸結到作用能相同上。真空或萃取劑分子密度極低時，溶劑對溶質作用能極小，溶質溶解度也就極小了。真空“溶解”物質能力極低。加入超臨界氣體萃取溶劑（靠近于液體密度），溶質溶解度與真空中溶解度相比，大幅度增加（一億多倍）。82/12183/121

在超臨界流體萃取中，主要是溶劑流體密度大幅度增加造成溶劑對溶質作用力大幅度增加，從而形成了溶解物質能力，這個特征給溶劑流體回收、溶劑與溶質分離帶來方便。在超臨界萃取后分離操作中，可在與萃取溫度相同條件下，降低壓力使溶劑密度下降，引發(fā)其溶解物質能力下降，就能夠方便地進行萃取物與溶劑分離。84/121提升萃取劑選擇性基本標準是：①按相同相溶標準，選取超臨界流體與被萃取物質化學性質越相同，溶解能力就越大。②從操作角度看，使用超臨界流體為萃取劑時操作溫度越靠近臨界溫度，溶解能力也越大。85/121慣用萃取劑極性萃取劑：乙醇、甲醇、水（難）非極性萃取劑：二氧化碳（易）超臨界二氧化碳臨界點：Tc=31.26℃、Pc=7.2MPa

優(yōu)點：缺點：臨界條件溫和設備投資大產品分離簡單無毒、無害不燃無腐蝕性價格廉價86/121三、超臨界CO2溶劑特征１、超臨界CO2相圖：在臨界點附近，密度線聚集于臨界點周圍，壓力或溫度小范圍改變，就會引發(fā)CO2密度大幅度改變。因為CO2溶解、萃取物質能力與CO2本身密度成正比，這就意味著只要經過改變壓力或溫度來改變溶劑CO2密度，就能夠改變其對物質溶解能力。特征：

經過壓力或溫度改變可有效地萃取和分離溶質。87/121特點:在臨界點附近,密度有很寬改變范圍;溫度,壓力微調可使密度顯著改變88/121２、萃取溶劑CO2性質無毒，無腐蝕性，不可燃燒，純度高且價格低。有優(yōu)良傳質性能，擴散系數大；粘度低，與其它超臨界流體溶劑相比，CO2含有相對較低臨界壓力和臨界溫度，適于處理熱敏性生物制品和天然物產品。

89/121物質沸點/℃臨界點數據臨界溫Tc/℃臨界壓Pc/Mpa臨界密度ρ/(g/cm3)二氧化碳－78.531.067.390.448水100374.222.000.344乙烷－88.032.44.890.203乙烯－103.79.55.070.20丙烷－44.5974.260.220丙烯－47.7924.670.23n–丁烷－0.5152.03.800.228n–戊烷36.5196.63.370.232n–己烷69.0234.22.970.234甲醇64.7240.57.990.272乙醇78.2243.46.380.276異丙醇82.5235.34.760.27苯80.1288.94.890.302甲苯110.63184.110.29氨－33.4132.311.280.24甲烷－164.0－83.04.60.16慣用超臨界流體臨界性質表90/121

四、SC—C02萃取以及拖帶劑作用１、SC—C02萃?。?/p>

天然產品中通常含有許多不一樣化學成份；對同一天然產品用不一樣方法或不一樣萃取劑提取得到制品，其組分是不一樣。逐步增加溶劑C02溶解能力，能夠取得各種質量不一樣萃取產物。２、拖帶劑作用：

添加拖帶劑即輔助溶劑，可增加物質溶解度和萃取選擇性。如在C02中添加約14％丙酮后，甘油酯溶解度增加22倍。純C02幾乎不能從咖啡豆中萃取咖啡因，但在加濕(水)SC—C02中，因為生成了含有極性H2CO3，在一定條件下，能選擇性地溶解萃取極性咖啡因。91/12192/12193/12194/121五、SC—C02萃取流程

SC—C02萃取流程：萃取流程基本上是由萃取工段和分離工段(溶質和C02分離)組合而成。95/121代表性三種流程模式圖96/121壓縮機

萃取釜

制冷MVC-760L

二氧化碳循環(huán)泵

97/121六、工業(yè)化超臨界CO2萃取設備1.國產設備生產情況南通市華安超臨界萃取有限企業(yè)

98/121海安縣石油科技儀器有限企業(yè)（南通市華安超臨界萃取有限企業(yè)），系中國石油天然氣集團（股分）企業(yè)、中國石油化工集團（股份）企業(yè)、中國海洋石油總企業(yè)定點生產企業(yè)，企業(yè)含有近四十年研發(fā)和生產石油儀器設備豐富經驗。本企業(yè)自1989年起，在清華大學、中科院、大專院校等教授學者關心指導下，主攻超臨界CO2萃取設備國產化研制生產，十多年來，已形成中、小試驗（生產）裝置系列化生產能力，產品遍布全國各地，并出口美國、韓國等國家。部分藥廠經過該裝置生產新藥已報批國家級新藥并出口。該裝置經過省級判定，處于國內領先，主要技術指標和關鍵設備到達世界同類裝置先進水平。該項目已列入國家火炬計劃和國家級新產品，企業(yè)被評定為江蘇省高新技術企業(yè)，南通市首批誠信納稅企業(yè)。企業(yè)技術力量雄厚，設備精良，工藝先進，檢測伎倆齊全。企業(yè)試驗室備有樣機，供用戶和科研單位來企業(yè)共同開發(fā)研究。

該裝置采取CO2作添加劑，主要應用：醫(yī)藥、食品、香精、香料等有效成份提取，精細分離。裝置由萃取釜、分離釜、精餾柱、CO2泵等組成。

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美晨集團股份有限企業(yè)100/121美晨集團前身始建于1896年，是中國最早牙膏專業(yè)生產廠家之一，自1993年由廣州牙膏廠轉為股份制企業(yè)——廣州美晨股份有限企業(yè)以來，幾經改革創(chuàng)新，股本組成發(fā)生了深刻改變，現已成為“職員控股96%、國家持股4%”股份制企業(yè)。美晨集團也由單一產業(yè)日化企業(yè)發(fā)展成為生產經營口腔護理品、食品添加劑、化裝護膚品、當代中藥、保健品、高新分離技術設備，同時經營房產物業(yè)以及進出口業(yè)務多元化、綜合性高新科技企業(yè)，是經國家工商總局正式審批成立跨區(qū)域、跨行業(yè)，集科、工、貿、投資于一體大型企業(yè)集團。

101/121北京超流萃取技術研究所：超臨界流體萃取工業(yè)化設備完整處理方案

102/121設計、提供工業(yè)化超臨界連續(xù)萃取生產線裝置。對外進行專利技術轉讓。103/121云南亞太致興生物工程研究所104/121用超臨界多元流體萃取取代超臨界二氧化碳萃取技術，一直堅持研究開發(fā)至今，公開發(fā)表過相關超臨界多元流體文章十余篇，申報創(chuàng)造專利四項，法人代表王振錕擔任過火炬計劃產業(yè)化開發(fā)項目責任人。超臨界流體技術領域將迎來廿一世紀綠色產業(yè)革命，其包括產業(yè)較廣，諸如醫(yī)藥、食品、能源、航天、海洋工程、生物技術、化工、輕紡、環(huán)境保護工程等。

105/1212.國外設備生產情況德國伍德企業(yè)106/121德國伍德有限企業(yè)是行業(yè)頂級企業(yè)。企業(yè)創(chuàng)建于1921年，是當前世界十大化工工程企業(yè)之一。該企業(yè)原是工程師Uhde創(chuàng)辦設計所，以后為大化工企業(yè)赫斯特（HOECHST）收買。赫斯特集團內各子企業(yè)實施專業(yè)分工，有各類化工產品生產廠，化工設備制造廠，以及多達4000名科研人員研究中心和職員教育訓練中心等，而伍德企業(yè)則是赫斯特專業(yè)設計企業(yè)。伍德企業(yè)工程設計部門有職員2100人，承包煉油、合成氨、化肥、有機化工原料、合成樹脂、合成纖維、氯堿、釀造食品、環(huán)境保護和核技術等方面工程建設，是一個比較全方面化工工程企業(yè)。它氯堿、硝酸、黃磷、乙醛等技術，在世界上享受很高聲譽。它曾為50余個國家和地域承包過各處化工裝置建設。每年在三十幾個工程地點開展工作，年營業(yè)額3-5億美元。107/121美國SupercriticalProcessingInc.108/121七、超臨界流體萃取技術應用1）生物活性物質和生物制品提取2）超臨界狀態(tài)下酶促反應3）SC—C02細胞破壁技術4）超臨界流體干燥技術

109/121110/121111/1212）SC—C02作為酶促反應介質優(yōu)點①與水相比較，脂溶性底物和產物可溶于SC—C02中，酶蛋白不溶解，有利于三者分離。②產品回收時，不需要處理大量稀水溶液，因而不產生廢水污染問題。③與其它非水相有機溶劑中酶催化反應相比，SC—C02更適合與生物、食品相關產品體系，產物分離簡單。④與萃取一樣，SC—C02中質量傳遞速度快，在臨界點附近，溶解能力和介電常數對溫度和壓力敏感，可控制反應速度和反應