生物分离工程 萃取

1、第五讲 萃取6学时一、通过本章学习因掌握以下内容：1、 什么是萃取过程？2、 萃取平衡的条件？3、液液萃取的分类？4、常见物理萃取体系由那些构成要素？5、何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？6、掌握多级萃取萃取级数的计算方法。7、萃取设备的选择方法8、何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？9、何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？10、反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理11、反应萃取的基本原理二、萃取过程利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的物理萃取、化学萃取三、物理萃取利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程溶质：被萃取的物

2、质原溶剂：原先溶解溶质的溶剂萃取剂：加入的第三组分萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度1、 分配系数：衡量萃取体系是否合理的重要参数- X/Y2、 萃取分离的基本方程由物化理论可知：萃取操作达到平衡时，溶质在轻相和重相中的化学势相等。即由上式可知，分配系数的对数值与标准状态下的化学势的差值有关因此，要提高溶质的分配系数，必须提高标准状态下，其在重相与轻相的化学势之差。可以采取的方法有：（a）改变溶剂（b）改变溶质的特性l 生成有用离子对可溶于萃取剂的离子对将强酸弱碱盐或强碱弱酸盐生成弱酸弱碱盐l 通过改变原溶剂中的pH值，改变溶质的解离3、 单级萃取：使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L

3、）解出混合，静止后分成两层。4、 多级萃取：是工业生产最常用的萃取流程分离效率高产品回收率高溶剂用量少5、 常用的萃取设备混合沉降器旋转圆筒萃取塔离心萃取器填充塔喷雾塔旋转圆盘塔四、超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction， SFE）1、超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。特点：（a）密度接近液体萃取能力强（b）粘度接近气体传质性能好2、超临界流体萃取的基本思想利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离常用萃取剂：（1）极性萃取剂：乙醇、甲醇

4、、水（难）（2）非极性萃取剂：二氧化碳（易）3、超临界二氧化碳萃取临界点：T：304.1 P：73.8 bar优点：缺点：临界条件温和设备投资大产品分离简单无毒、无害不燃无腐蚀性价格便宜超临界CO2萃取流程图超临界流体的应用（1）咖啡因萃取（2）植物油：胚芽油、玉米油、亚麻酸（3）天然香料：杏仁油、柠檬油（4）啤酒花（5）尼古丁五、双水相萃取（Aqueous Two Phase）1、概念：利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法2、可以构成双水相的体系：（1）离子型高聚物非离子型高聚物PEGDEXTRAN（2）高聚物相对低分子量化合物PEG硫酸铵3、双水相萃取的原理依据悬浮粒子

5、与其周围物质具有的复杂的相互作用：（a）氢键（b）电荷力（c）疏水作用（d）范德华力（e）构象效应4、双水相系统中目标物分配系数的影响因素（1）成相高聚物浓度界面张力（2）成相高聚物的相对分子量一般来说，蛋白等高分子量物质易集中于低分子量相（3）电化学分配双水相萃取时，蛋白质的分配系数受离子强度的影响很小（4）疏水反应（5）生物亲和分配（6）温度及其它因素5、双水相萃取的优点（1）平衡时间短、含水量高、截面张力小，特别适合于生物活性物质的分离纯化（2）操作简便（3）易于放大六、反胶束萃取（Reversed Micelles Extraction）胶束是表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集

6、体当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂会在水溶液中形成聚集体微团和反微团1、微团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”2、反微团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”3、反微团的优点（1）极性“水核”具有较强的溶解能力。（2）生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。（3）由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。因此，可作为酶固定化体系，用于水不溶性底物的生物催化4、构成反胶团的表面活性剂种类（1）阴离子表面活性剂AOT（2）阳离子表面活性剂季铵盐七、化学萃取1、概念：利用可与被萃目标物发生反应的非极性物质作为萃取剂进行的反应2、络合萃取分离有机酸（醋酸）季铵盐叔胺3、络合萃取体系构成萃取剂稀释剂离子对(ion-pair)氢键(H-bonding)离子交换(ion exchange)八、本章作业1、什么是萃取过程？2、液液萃取从机理上分析可分为哪两类？