分离工程第四章

分离工程第四章第1页，课件共34页，创作于2023年2月本质是液-液有机溶剂萃取。与一般有机溶剂萃取的区别：利用表面活性剂在有机相中形成反胶团（reversedmicelles)，从而在有机相内形成分散的亲水微环境。生物分子可溶解在反胶团的亲水微环境中，消除了蛋白质类生物活性物质难溶解在有机相中，或在有机相中发生变性的现象。第2页，课件共34页，创作于2023年2月一、反胶团及其基本性质正胶团向水中加入表面活性剂，浓度达到一定值后，将发生表面活性剂分子的缔合或自聚集，形成正胶团。表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度称为临界胶团浓度（CMC）。反胶团向有机溶剂中加入表面活性剂（如AOT），浓度超过一定值时，形成反胶团。第3页，课件共34页，创作于2023年2月微团：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”水非极性的“核”极性“头”非极性“尾”第4页，课件共34页，创作于2023年2月反微团：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”有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”第5页，课件共34页，创作于2023年2月第6页，课件共34页，创作于2023年2月第7页，课件共34页，创作于2023年2月阴离子表面活性剂AOT阳离子表面活性剂季铵盐构成反胶团的表面活性剂种类第8页，课件共34页，创作于2023年2月第9页，课件共34页，创作于2023年2月形状：多为球形或近似球形。反胶团内溶解的水通常称为微水相或“水池”。大小：与溶剂和表面活性剂的种类与浓度、温度、离子强度等有关。一般为5~20nm。常用于制备反胶团的表面活性剂是AOT。AOT在异辛烷中形成的反胶团直径为：其中：W0为有机相中水与表面活性剂的摩尔比，称含水率。0.3W0：反胶团水核直径。2.4:2个AOT长度第10页，课件共34页，创作于2023年2月二、反胶团的溶解作用反胶团溶解蛋白质的形式，有人提出四种模型：水壳模型；蛋白质分子表面疏水区域直接与有机相接触；蛋白质吸附于反胶团内壁；蛋白质疏水区与几个反胶团的表面活性剂疏水尾相互作用，被几个小反胶团“溶解”。对亲水性蛋白质，普遍接受水壳模型。第11页，课件共34页，创作于2023年2月三、影响蛋白质萃取率的因素静电相互作用反胶团萃取一般使用离子型表面活性剂，所形成反胶团内表面带负电荷（AOT）或正电荷（TOMAC）。当水相pH偏离蛋白质等电点时，蛋白质带正电荷或负电荷，与表面活性剂间的静电相互作用影响其萃取率。理论上，蛋白质所带电荷与表面活性剂相反时，易溶于反胶团，反之，则不能溶解。第12页，课件共34页，创作于2023年2月第13页，课件共34页，创作于2023年2月空间相互作用反胶团含水率降低，反胶团直径减小，空间排阻作用增大，蛋白质萃取率降低；蛋白质相对分子量增大，空间排阻作用增大，蛋白质萃取率降低。疏水性相互作用蛋白质的疏水性影响其在反胶团中的溶解形式，因而影响其萃取率。第14页，课件共34页，创作于2023年2月四、反胶团萃取操作多步间歇混合－澄清萃取操作第15页，课件共34页，创作于2023年2月连续循环萃取－反萃取操作第16页，课件共34页，创作于2023年2月第六节超临界流体萃取第17页，课件共34页，创作于2023年2月临界点临界温度：指高于此温度时，无论压力多大也不能使气体液化。临界压力：临界温度下，气体液化所需最小的压力。第18页，课件共34页，创作于2023年2月定义：利用超临界流体（SCF），即温度、压力略超过或靠近临界温度和临界压力的流体为萃取剂，从固体或液体原料中提取目的产物。应用：SCF对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油脂等具有特殊的溶解作用，可用于这些物质的萃取分离。第19页，课件共34页，创作于2023年2月一、SCF的性质最常用的超临界流体：CO2，因其临界温度接近常温，无毒、化学稳定性高、价廉。CO2的p-V()-T图：临界点附近温度或压力的微小变化，引起密度发生很大变化。SCF的密度接近液体，具有与液体相近的溶解能力，粘度小，自扩散系数大，萃取速度快，优于液体，尤其适于提取固体原料内有用成分。第20页，课件共34页，创作于2023年2月第21页，课件共34页，创作于2023年2月第22页，课件共34页，创作于2023年2月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极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难）非极性萃取剂：二氧化碳（易）超临界流体萃取的基本思想第23页，课件共34页，创作于2023年2月临界点：

T：304.1 P：73.8bar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二氧化碳萃取

（SupercriticalCarbonDioxideExtraction）第24页，课件共34页，创作于2023年2月二、SCF萃取操作等温法通过改变操作压力实现溶质的萃取和回收，操作温度保持不变。等压法通过改变操作温度实现溶质的萃取和回收。吸附（吸收）法利用选择性吸附（吸收）目标产物的吸附（吸收）剂回收目标产物。第25页，课件共34页，创作于2023年2月超临界流体萃取法优点（1）萃取速度高于液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取（2）在接近常温的条件下操作，能耗抵于一般的精馏法，适用于热敏性物质和易氧化物质的分离（3）传热速率快，温度易于控制（4）适合于非挥发性物质的分离。第26页，课件共34页，创作于2023年2月

超临界二氧化碳萃取流程图第27页，课件共34页，创作于2023年2月大型超临界流体萃取装置第28页，课件共34页，创作于2023年2月咖啡因萃取植物油：胚芽油、玉米油、γ亚麻酸天然香料：杏仁油、柠檬油啤酒花尼古丁超临界流体的应用第29页，课件共34页，创作于2023年2月填空题1、超临界流体，就是温度和压力略超过或靠近_______和

的流体。2．反胶团溶解蛋白质提出的四种模型中，对于亲水性蛋白质，普遍接受

模型。3．乳状液膜膜相组成中的必需成分是

，主要依靠它来维持液膜的稳定。第30页，课件共34页，创作于2023年2月判断题4．反胶团萃取一般使用非离子型表面活性剂。

5．超临界流体尤其适于提取固体原料内的有用成分。

6．超临界流体的密度接近气体，粘度和自扩散系数则接近液体。7、有机溶剂萃取中，对青霉素等弱酸性电解质，在较高的pH下，有利于其在有机相中的分配。8、双水相系统的相图中，同一系线上各点均分成体积相同而组成不同的两相。

第31页，课件共34页，创作于2023年2月简答题9、反胶团萃取中，静电相互作用如何影响蛋白质的萃取率。10、简述双水相萃取用于胞内蛋白质萃取的优势及实际操作过程。11、反胶团萃取与一般的液-液有机溶剂萃取相比有何优点？

第32页，课件共34页，创作于2023年2月本章作业萃取的概念