重慶大學(xué)生物分離工程-萃取

重慶大學(xué)生物分離工程_萃取2024-01-24萃取技術(shù)基本原理與分類生物分離工程中萃取技術(shù)應(yīng)用萃取設(shè)備類型及操作要點(diǎn)萃取過程優(yōu)化與控制策略案例分析：成功應(yīng)用實(shí)例分享實(shí)驗(yàn)設(shè)計與操作技能培養(yǎng)目錄01萃取技術(shù)基本原理與分類利用物質(zhì)在兩種不互溶（或微溶）溶劑中溶解度或分配比的不同來達(dá)到分離、提取或純化目的的一種操作。萃取定義分離主產(chǎn)品與副產(chǎn)品、除去雜質(zhì)、回收溶劑、提取有效成分等。萃取作用萃取定義及作用與原溶劑不互溶、對溶質(zhì)的溶解度要遠(yuǎn)大于原溶劑、與溶質(zhì)不反應(yīng)、易于回收和再生。具有較高的選擇性、物理性質(zhì)（如密度、粘度、界面張力等）要適宜、化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃易爆，毒性低，腐蝕性小、回收容易，價格便宜。萃取劑選擇與性質(zhì)萃取劑的性質(zhì)萃取劑的選擇萃取過程分類及方法按被萃取組分的性質(zhì)分類物理萃取和化學(xué)萃取。按萃取劑的使用狀態(tài)分類液-液萃取、固-液萃取和超臨界流體萃取等。按萃取操作方式分類單級萃取和多級萃取。按萃取體系分類二元萃取體系和多元萃取體系。按萃取設(shè)備分類混合澄清器、離心萃取器、轉(zhuǎn)盤塔和振動篩板塔等。02生物分離工程中萃取技術(shù)應(yīng)用利用研磨、高壓勻漿等機(jī)械力作用，使細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂，釋放細(xì)胞內(nèi)容物。機(jī)械破碎法非機(jī)械破碎法分離技術(shù)采用滲透壓沖擊、酶解、化學(xué)試劑處理等非機(jī)械手段，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，達(dá)到細(xì)胞破碎的目的。通過過濾、離心等分離手段，去除細(xì)胞碎片和雜質(zhì)，得到初步的細(xì)胞提取物。030201細(xì)胞破碎與初步分離

蛋白質(zhì)純化與濃縮沉淀法利用蛋白質(zhì)在不同pH值、鹽濃度或有機(jī)溶劑中的溶解度差異，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀出來。色譜法根據(jù)蛋白質(zhì)在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的分離純化，如凝膠過濾色譜、離子交換色譜等。超濾法利用超濾膜的選擇性透過性，將不同分子量的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離和濃縮。123采用酚/氯仿抽提、硅膠柱層析等方法，從生物樣品中提取核酸，去除蛋白質(zhì)和雜質(zhì)。核酸提取通過熱水浸提、酸堿處理等手段，從植物或微生物細(xì)胞中提取多糖成分，進(jìn)一步采用乙醇沉淀等方法進(jìn)行純化。多糖提取針對不同生物大分子的特性，采用相應(yīng)的提取方法，如酶解法提取膠原蛋白、離子交換法提取核酸等。其他生物大分子提取核酸、多糖等生物大分子提取03萃取設(shè)備類型及操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)在使用分液漏斗時，應(yīng)確保漏斗干凈，無殘留物，以避免交叉污染。批式萃取過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制萃取時間、溫度和pH值等參數(shù)，以獲得最佳的萃取效果。攪拌釜在使用前需檢查攪拌器、加熱/冷卻系統(tǒng)等是否正常工作，確保良好的混合效果。設(shè)備類型：批式萃取設(shè)備主要包括分液漏斗、攪拌釜等。批式萃取設(shè)備離心萃取機(jī)在運(yùn)行時，應(yīng)確保合適的進(jìn)料速度和離心力場強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)高效的液-液分離。轉(zhuǎn)盤塔的操作中，需關(guān)注轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和料液的流量，確保物料在塔內(nèi)停留時間適宜。在使用噴淋塔時，應(yīng)注意調(diào)整噴淋密度和塔內(nèi)溫度，以保持穩(wěn)定的傳質(zhì)效率。設(shè)備類型：連續(xù)式萃取設(shè)備主要包括噴淋塔、轉(zhuǎn)盤塔、離心萃取機(jī)等。操作要點(diǎn)連續(xù)式萃取設(shè)備設(shè)備選型依據(jù)根據(jù)處理量、物料性質(zhì)、分離要求等因素綜合考慮選擇合適的設(shè)備類型。對于處理量大、連續(xù)生產(chǎn)的場合，連續(xù)式萃取設(shè)備更為適用。設(shè)備選型依據(jù)和操作注意事項對于小批量、多品種的生產(chǎn)，批式萃取設(shè)備則具有更高的靈活性。設(shè)備選型依據(jù)和操作注意事項操作注意事項在使用任何萃取設(shè)備前，都應(yīng)仔細(xì)閱讀設(shè)備說明書，了解設(shè)備的性能和使用方法。操作過程中應(yīng)注意安全，避免發(fā)生泄漏、火災(zāi)等事故。定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行和延長使用壽命。01020304設(shè)備選型依據(jù)和操作注意事項04萃取過程優(yōu)化與控制策略影響萃取效果關(guān)鍵因素分析原料的組成、濃度、粘度等物理化學(xué)性質(zhì)對萃取效果有重要影響。不同的萃取劑對目標(biāo)物質(zhì)的溶解度和選擇性不同，影響萃取效果。溫度、壓力、攪拌速度等操作條件對萃取平衡和傳質(zhì)速率有影響。設(shè)備的密封性、攪拌效率、傳熱性能等直接影響萃取過程的穩(wěn)定性和效率。原料性質(zhì)萃取劑選擇操作條件設(shè)備性能通過改變單一操作條件，研究其對萃取效果的影響，確定較優(yōu)的操作參數(shù)范圍。單因素實(shí)驗(yàn)利用正交表安排多因素實(shí)驗(yàn)，分析各因素對萃取效果的影響程度和交互作用，找出較優(yōu)的參數(shù)組合。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計通過建立響應(yīng)面模型，研究多個操作條件對萃取效果的聯(lián)合影響，優(yōu)化得到較佳的操作條件。響應(yīng)面法過程參數(shù)優(yōu)化方法探討利用在線濃度監(jiān)測儀實(shí)時監(jiān)測原料和萃取液中目標(biāo)物質(zhì)的濃度變化，及時調(diào)整操作條件以保持穩(wěn)定的萃取效果。濃度監(jiān)測通過在線溫度和壓力傳感器實(shí)時監(jiān)測萃取過程中的溫度和壓力變化，確保操作條件在安全范圍內(nèi)。溫度和壓力監(jiān)測利用在線流量計實(shí)時監(jiān)測原料和萃取劑的流量變化，及時調(diào)整進(jìn)料速度以保持穩(wěn)定的傳質(zhì)速率。流量監(jiān)測將上述在線監(jiān)測技術(shù)與自動化控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對萃取過程的實(shí)時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)，提高過程的穩(wěn)定性和效率。自動化控制系統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)在過程控制中應(yīng)用05案例分析：成功應(yīng)用實(shí)例分享萃取技術(shù)應(yīng)用該企業(yè)采用萃取技術(shù)，通過選擇合適的萃取劑和操作條件，成功地從發(fā)酵液中分離出目標(biāo)蛋白質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)了高純度蛋白質(zhì)的制備。案例背景某生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要高純度的蛋白質(zhì)，以滿足藥品質(zhì)量和療效的要求。效果評估經(jīng)過萃取技術(shù)處理后的蛋白質(zhì)純度達(dá)到了95%以上，滿足了藥品生產(chǎn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時也提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。某生物制藥企業(yè)蛋白質(zhì)純化案例某食品加工廠需要提取某種具有保健功能的多糖，以開發(fā)新型功能性食品。案例背景該企業(yè)利用萃取技術(shù)，選用適當(dāng)?shù)娜軇┖洼腿l件，從原料中提取出目標(biāo)多糖，并實(shí)現(xiàn)了多糖的純化和濃縮。萃取技術(shù)應(yīng)用經(jīng)過萃取技術(shù)處理后的多糖純度得到了顯著提高，同時保留了其生物活性。該多糖被成功應(yīng)用于新型功能性食品的開發(fā)，取得了良好的市場反響。效果評估某食品加工廠多糖提取案例某環(huán)保企業(yè)承接了一項工業(yè)廢水處理項目，需要去除廢水中的有毒有害物質(zhì)。案例背景該企業(yè)采用萃取技術(shù)，通過選擇合適的萃取劑和操作條件，將廢水中的有害物質(zhì)分離出來，并實(shí)現(xiàn)了廢水的凈化和回用。萃取技術(shù)應(yīng)用經(jīng)過萃取技術(shù)處理后的廢水達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時實(shí)現(xiàn)了廢水資源化利用。該項目取得了顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。效果評估某環(huán)保企業(yè)廢水處理中萃取技術(shù)應(yīng)用06實(shí)驗(yàn)設(shè)計與操作技能培養(yǎng)確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮磉x擇合適的分離方法設(shè)計實(shí)驗(yàn)流程確定實(shí)驗(yàn)條件生物分離工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路明確實(shí)驗(yàn)要解決的問題和所依據(jù)的科學(xué)原理，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)。確定實(shí)驗(yàn)步驟、操作順序、時間安排等，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮闲再|(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x方法，如萃取、層析、電泳等。根據(jù)所選分離方法和原料性質(zhì)，選擇合適的溶劑、溫度、pH值等實(shí)驗(yàn)條件。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材和試劑選擇合適的分液漏斗、燒杯、玻璃棒等器材，準(zhǔn)備所需的溶劑和其他試劑。萃取操作將原料和溶劑按一定比例混合，充分振蕩或攪拌，使溶質(zhì)在兩相間達(dá)到分配平衡。萃取實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范及注意事項分離兩相靜置分層后，將兩相分開，收集所需的一相。重復(fù)萃取如需提高萃取效率，可進(jìn)行多次萃取，合并各次萃取的產(chǎn)物。萃取實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范及注意事項注意溶劑的易燃、易爆、有毒等性質(zhì)，采取必要的安全措施。安全第一嚴(yán)格控制萃取溫度、時間、pH值等條件，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。控制條件萃取實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范及注意事項萃取實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范及注意事項防止乳化避免使用不相容的溶劑或過度攪拌導(dǎo)致乳化現(xiàn)象的發(fā)生。環(huán)保要求注意廢液的處理和回收，減少對環(huán)境的污染。詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過程中的各項數(shù)據(jù)，如原料質(zhì)量、溶劑用量、萃取次數(shù)、產(chǎn)物質(zhì)量等。記錄原始數(shù)據(jù)將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、整理，便于后續(xù)分析和比較。數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析方法數(shù)據(jù)計算：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和目的，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)計算，如回收率、純度等。數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析方法結(jié)果比較將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值或預(yù)期結(jié)果進(jìn)行