重庆大学生物分离工程-萃取

重庆大学生物分离工程_萃取2024-01-24萃取技术基本原理与分类生物分离工程中萃取技术应用萃取设备类型及操作要点萃取过程优化与控制策略案例分析：成功应用实例分享实验设计与操作技能培养目录01萃取技术基本原理与分类利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、提取或纯化目的的一种操作。萃取定义分离主产品与副产品、除去杂质、回收溶剂、提取有效成分等。萃取作用萃取定义及作用与原溶剂不互溶、对溶质的溶解度要远大于原溶剂、与溶质不反应、易于回收和再生。具有较高的选择性、物理性质（如密度、粘度、界面张力等）要适宜、化学稳定性好，不易燃易爆，毒性低，腐蚀性小、回收容易，价格便宜。萃取剂选择与性质萃取剂的性质萃取剂的选择萃取过程分类及方法按被萃取组分的性质分类物理萃取和化学萃取。按萃取剂的使用状态分类液-液萃取、固-液萃取和超临界流体萃取等。按萃取操作方式分类单级萃取和多级萃取。按萃取体系分类二元萃取体系和多元萃取体系。按萃取设备分类混合澄清器、离心萃取器、转盘塔和振动筛板塔等。02生物分离工程中萃取技术应用利用研磨、高压匀浆等机械力作用，使细胞壁和细胞膜破裂，释放细胞内容物。机械破碎法非机械破碎法分离技术采用渗透压冲击、酶解、化学试剂处理等非机械手段，破坏细胞膜结构，达到细胞破碎的目的。通过过滤、离心等分离手段，去除细胞碎片和杂质，得到初步的细胞提取物。030201细胞破碎与初步分离

蛋白质纯化与浓缩沉淀法利用蛋白质在不同pH值、盐浓度或有机溶剂中的溶解度差异，使蛋白质从溶液中沉淀出来。色谱法根据蛋白质在固定相和流动相之间的分配系数不同，实现蛋白质的分离纯化，如凝胶过滤色谱、离子交换色谱等。超滤法利用超滤膜的选择性透过性，将不同分子量的蛋白质进行分离和浓缩。123采用酚/氯仿抽提、硅胶柱层析等方法，从生物样品中提取核酸，去除蛋白质和杂质。核酸提取通过热水浸提、酸碱处理等手段，从植物或微生物细胞中提取多糖成分，进一步采用乙醇沉淀等方法进行纯化。多糖提取针对不同生物大分子的特性，采用相应的提取方法，如酶解法提取胶原蛋白、离子交换法提取核酸等。其他生物大分子提取核酸、多糖等生物大分子提取03萃取设备类型及操作要点操作要点在使用分液漏斗时，应确保漏斗干净，无残留物，以避免交叉污染。批式萃取过程中，应严格控制萃取时间、温度和pH值等参数，以获得最佳的萃取效果。搅拌釜在使用前需检查搅拌器、加热/冷却系统等是否正常工作，确保良好的混合效果。设备类型：批式萃取设备主要包括分液漏斗、搅拌釜等。批式萃取设备离心萃取机在运行时，应确保合适的进料速度和离心力场强度，以实现高效的液-液分离。转盘塔的操作中，需关注转盘的转速和料液的流量，确保物料在塔内停留时间适宜。在使用喷淋塔时，应注意调整喷淋密度和塔内温度，以保持稳定的传质效率。设备类型：连续式萃取设备主要包括喷淋塔、转盘塔、离心萃取机等。操作要点连续式萃取设备设备选型依据根据处理量、物料性质、分离要求等因素综合考虑选择合适的设备类型。对于处理量大、连续生产的场合，连续式萃取设备更为适用。设备选型依据和操作注意事项对于小批量、多品种的生产，批式萃取设备则具有更高的灵活性。设备选型依据和操作注意事项操作注意事项在使用任何萃取设备前，都应仔细阅读设备说明书，了解设备的性能和使用方法。操作过程中应注意安全，避免发生泄漏、火灾等事故。定期对设备进行维护和保养，确保设备的正常运行和延长使用寿命。01020304设备选型依据和操作注意事项04萃取过程优化与控制策略影响萃取效果关键因素分析原料的组成、浓度、粘度等物理化学性质对萃取效果有重要影响。不同的萃取剂对目标物质的溶解度和选择性不同，影响萃取效果。温度、压力、搅拌速度等操作条件对萃取平衡和传质速率有影响。设备的密封性、搅拌效率、传热性能等直接影响萃取过程的稳定性和效率。原料性质萃取剂选择操作条件设备性能通过改变单一操作条件，研究其对萃取效果的影响，确定较优的操作参数范围。单因素实验利用正交表安排多因素实验，分析各因素对萃取效果的影响程度和交互作用，找出较优的参数组合。正交实验设计通过建立响应面模型，研究多个操作条件对萃取效果的联合影响，优化得到较佳的操作条件。响应面法过程参数优化方法探讨利用在线浓度监测仪实时监测原料和萃取液中目标物质的浓度变化，及时调整操作条件以保持稳定的萃取效果。浓度监测通过在线温度和压力传感器实时监测萃取过程中的温度和压力变化，确保操作条件在安全范围内。温度和压力监测利用在线流量计实时监测原料和萃取剂的流量变化，及时调整进料速度以保持稳定的传质速率。流量监测将上述在线监测技术与自动化控制系统相结合，实现对萃取过程的实时监测和自动调节，提高过程的稳定性和效率。自动化控制系统在线监测技术在过程控制中应用05案例分析：成功应用实例分享萃取技术应用该企业采用萃取技术，通过选择合适的萃取剂和操作条件，成功地从发酵液中分离出目标蛋白质，并实现了高纯度蛋白质的制备。案例背景某生物制药企业在生产过程中需要高纯度的蛋白质，以满足药品质量和疗效的要求。效果评估经过萃取技术处理后的蛋白质纯度达到了95%以上，满足了药品生产的质量标准，同时也提高了生产效率和经济效益。某生物制药企业蛋白质纯化案例某食品加工厂需要提取某种具有保健功能的多糖，以开发新型功能性食品。案例背景该企业利用萃取技术，选用适当的溶剂和萃取条件，从原料中提取出目标多糖，并实现了多糖的纯化和浓缩。萃取技术应用经过萃取技术处理后的多糖纯度得到了显著提高，同时保留了其生物活性。该多糖被成功应用于新型功能性食品的开发，取得了良好的市场反响。效果评估某食品加工厂多糖提取案例某环保企业承接了一项工业废水处理项目，需要去除废水中的有毒有害物质。案例背景该企业采用萃取技术，通过选择合适的萃取剂和操作条件，将废水中的有害物质分离出来，并实现了废水的净化和回用。萃取技术应用经过萃取技术处理后的废水达到了国家排放标准，同时实现了废水资源化利用。该项目取得了显著的环保效益和经济效益。效果评估某环保企业废水处理中萃取技术应用06实验设计与操作技能培养确定实验目的和原理选择合适的分离方法设计实验流程确定实验条件生物分离工程实验设计思路明确实验要解决的问题和所依据的科学原理，是实验设计的出发点。确定实验步骤、操作顺序、时间安排等，确保实验的顺利进行。根据实验目的和原料性质，选择适当的分离方法，如萃取、层析、电泳等。根据所选分离方法和原料性质，选择合适的溶剂、温度、pH值等实验条件。准备实验器材和试剂选择合适的分液漏斗、烧杯、玻璃棒等器材，准备所需的溶剂和其他试剂。萃取操作将原料和溶剂按一定比例混合，充分振荡或搅拌，使溶质在两相间达到分配平衡。萃取实验操作规范及注意事项分离两相静置分层后，将两相分开，收集所需的一相。重复萃取如需提高萃取效率，可进行多次萃取，合并各次萃取的产物。萃取实验操作规范及注意事项注意溶剂的易燃、易爆、有毒等性质，采取必要的安全措施。安全第一严格控制萃取温度、时间、pH值等条件，确保实验的准确性和可重复性。控制条件萃取实验操作规范及注意事项萃取实验操作规范及注意事项防止乳化避免使用不相容的溶剂或过度搅拌导致乳化现象的发生。环保要求注意废液的处理和回收，减少对环境的污染。详细记录实验过程中的各项数据，如原料质量、溶剂用量、萃取次数、产物质量等。记录原始数据将原始数据进行分类、整理，便于后续分析和比较。数据整理数据处理与结果分析方法数据计算：根据实验原理和目的，进行相应的数据计算，如回收率、纯度等。数据处理与结果分析方法结果比较将实验结果与理论值或预期结果进行