(培训)化工-溶剂萃取和浸取.ppt

1、溶剂萃取和浸出，而有机溶剂萃取广泛用于工业规模提取抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物。利用溶质组分(如产物)在两个不混溶的液相(如水相和有机溶剂相)中的竞争性溶解和分布性质差异来进行分离操作。有机溶剂萃取法比化学沉淀法具有更高的分离度；比离子交换法具有更好的选择性和更快的传质速度；比蒸馏法能耗低；生产能力大，周期短，连续操作方便，易于自动控制。溶剂萃取与其他新分离技术的结合产生了一系列新的分离技术：超临界流体萃取、反胶束萃取、双水相体系分配等。它用于分离和提取高质量的天然物质和细胞内物质(细胞内酶、蛋白质、多肽、核酸等)。)。用某种溶剂将固体原料中的有用物质提取到溶液中的过程称为浸出。用温

2、水从甜菜中提取糖，用有机溶剂从油料作物如大豆和花生中提取食用油，用水或有机溶剂从植物中提取药物、香料或色素。目标物质从第一液相被提取到具有更强溶解能力的第二液相中。物质的溶解和相似混溶性原理。萃取是通过溶质在两个液相之间的竞争溶解(分配)来实现的。第一，溶剂萃取，第一次萃取，有很大的萃取能力；良好的选择性；与萃取液相(通常为水相)的互溶性小，粘度低，界面张力小或适中，有利于相分散和两相分离；溶剂回收和再生容易；化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小；廉价易得；安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。良好的溶剂应满足以下要求：酯类、醇类和酮类是生物工业中常用的溶剂。影响萃取操作的因素有：温度、酸碱度

3、、溶剂比盐的乳化程度、温度混溶性增加；提高了温度产物的稳定性、粘度和扩散率。影响分配系数，影响物质的解离，溶剂比溶剂体积/萃取体积溶剂比萃取效果溶剂回收成本，盐的分配系数，尽可能破坏乳化，如温和乳化，加热，过滤和离心(热敏物质不需要加热)；重乳化，加入十二烷基硫酸钠、十五烷基溴化吡啶等破乳剂。二、将工业萃取方式、工业萃取工艺、料液f和萃取溶剂s加入混合器中搅拌混合萃取，平衡后的溶液送至分离器分离，得到萃取相l和萃余相r，萃余相r送至回收器，为废液。在回收器中，产品与溶剂分离(如蒸馏、反萃取等)。)，溶剂可以循环使用。1.单级萃取，一个混合器和一个分离器：多级萃取常用于提高产率，多级萃取不同于多

4、级逆流萃取和多级错流萃取。2.多级萃取和多级错流萃取工艺的特点：每级加入新鲜溶剂，溶剂消耗量大，所得萃取产物平均浓度较低，但萃取完全；多级逆流萃取工艺的特点是：料液方向与萃取剂方向相反，最后一级只加入萃取剂，萃取剂用量少，萃取产品平均浓度高，产品收率高。多级逆流萃取工艺在工业上应用广泛。乳化和解乳化，乳化后，有机溶剂相和水相难以分层，夹带有两种，即发酵液废液中夹带的有机溶剂液滴和溶剂相中夹带的液滴，前者意味着发酵单元的损失，而后者将使未来的精制变得困难。离心分离ca蛋白质引起的乳化主要是水包油型的。当表面活性剂的亲水基团比亲油基团强时，容易形成水包油乳液。相反，油包水乳液容易形成。生产过程中的

5、乳液是水包油型还是油包水型，主要取决于表面活性剂的性质。破乳方法有很多，如过滤或离心分离破乳、化学法、物理法(加热、稀释、吸附等)。)和转化方法(如向油/水混合物中加入亲脂性乳化剂，使乳液趋于生成油/水混合物，但不稳定，从而达到破乳的目的)。打破乳化的最好方法是防止乳化，并尝试去除蛋白质。有机溶剂萃取的缺点：许多蛋白质亲水性强，不溶于有机溶剂；蛋白质在有机溶剂相中容易变性和失活。第二段两相萃取和第一、二段两相萃取的优点使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成；适用于提取热敏物质，主要是胞内酶；将亲水性聚合物加入水中形成两相，其中水占很大比例(8595)，因此生物活性蛋白不会在两相中失活，并在

6、两相中以一定比例分布。第二，形成两个水相，如果两种聚合物之间有很强的吸引力，它们在结合后存在于一个相中；例如，两种聚合物之间存在排斥力，即某个分子希望其周围的分子是同种分子而不是不同种类的分子，达到平衡后会形成两相，两种聚合物会被分成一个相。当加入盐时，由于盐析，聚合物和盐溶液也可以形成两相。3。影响分配系数、聚合物分子量、聚合物浓度、盐的酸碱度，分子量越小，蛋白质越容易分配到富含聚合物的相中。当分布临界点附近的蛋白质在两相中均匀分布时，分布系数接近1；当聚合物总浓度或聚合物/盐浓度比增加时，体系远离平衡点，此时两相性质的差异增大，蛋白质容易趋向某一极点。盐浓度的增加促进了蛋白质的极化，影响了

7、物质的解离程度。目前，已知约有2500种胞内酶，但很少投入生产。原因之一是提取困难。细胞内酶提取的第一步是破碎细胞得到匀浆，但匀浆粘度高，有微小的细胞碎片。要除去细胞碎片，过去是靠离心分离，但很困难。双水相系统可用于进一步提炼细胞碎片和酶。双水相萃取常用于细胞内酶的提取。(4)双水相萃取法的应用要成功应用双水相萃取法，应满足以下条件：被萃取的酶和细胞应分布在不同的相中；酶的分配系数应足够大，以便在一定的相体积比下一次提取后获得高产量；两相可以很容易地用离心机分离。在两相体系中，转化和翻译功能，如酶促反应，可以将产物移至另一相，消除产物的抑制，从而提高产率。这实际上是一个反应和分离的耦合过程，有

8、时称为萃取生物转化。如果发生发酵过程，它也称为提取发酵，所以两相系统也可以称为两相反应器。2.为了在两相反应器中进行生物转化反应，应满足以下条件：催化剂应分布在一侧；底物应分布在催化剂所在的相中；产品应该在另一个阶段分发；应该有一个适当的比较。如果产品分布在较高阶段，则该比率较大，否则该比率较小。这些条件不能同时满足，分配理论也不完善，因此经常需要根据实验选择最佳的系统和操作条件。两个-在第三部分亲和萃取中，蛋白质在双水相体系中的分配系数一般不是很大。为了提高分配系数和萃取效率，亲和层析和两相水萃取可以结合成为亲和萃取或亲和分配，即配体与相形成聚合物结合，使配体与相形成聚合物一起分布在某一相中

9、。将配体连接到聚合物上的方法与亲和层析中的方法相同。配体可以是酶的底物、抑制剂、抗体、受体或燃料，其对靶蛋白具有很强的生物亲和性，因此后者倾向于分布在配体-聚合物相中。通常，聚乙二醇与配体相连。随着配体聚乙二醇浓度的增加，蛋白质的分配系数逐渐增加。当蛋白质的所有结合位点都被配体占据时，它是饱和的，蛋白质的分配系数达到最大。第4节浸出，1。浸出工艺的应用，2 .浸出问题，(1)溶剂的选择，“相似相容性”原则。在工业规模上，预期溶剂对目标物质的分布系数大，对目标物质的选择性高，价格低，无毒，无腐蚀性，闪点高，不爆炸，易于除去和回收。不会影响食物的味道。食品工业中常用的浸出剂包括：水、酸、无毒盐溶液、乙醇或其他小分子醇、己烷、二氯甲烷、甲乙酮和丙酮、低分子量酯类和植物油等。增溶作用经常涉及到生物工业的浸出过程。原来不溶或不