溶劑萃取與浸取

1、關(guān)于溶劑萃取和浸取第一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基本要求： 掌握溶劑萃取和浸取的概念。重點(diǎn)： 溶劑萃取過程的理論基礎(chǔ)；工業(yè)萃取方式和理論收得率；萃取設(shè)備；浸取過程的應(yīng)用；浸取速率。 第二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 萃?。‥xtraction）指任意兩相之間的傳質(zhì)過程。 在液-液萃取過程中常用有機(jī)溶劑作為萃取試劑，故常稱液-液萃取為溶劑萃取。 原理：利用一種溶質(zhì)組分（如產(chǎn)物）在兩個互不混溶的液相（如水相和有機(jī)溶劑相）中競爭性溶解和分配性質(zhì)上的差異來進(jìn)行的分離操作。 第三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 萃取是生物分離過程中常用的單元操作。應(yīng)用于抗生素、有

2、機(jī)酸、維生素、激素等發(fā)酵產(chǎn)物工業(yè)化提取上。 優(yōu)點(diǎn)：比化學(xué)沉淀法分離程度高；比離子交換法選擇性好、傳質(zhì)快；比蒸餾法能耗低；產(chǎn)能大，周期短，易于連續(xù)操作和自動化控制。 由萃取法發(fā)展的新技術(shù)：超臨界流體萃取、雙水相萃取、反膠團(tuán)萃取等。第四張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 浸?。河媚撤N溶劑把目的物質(zhì)從固體原料中提取到溶液中的過程稱為浸取，也稱為浸出。 茶水 藥酒 有機(jī)溶劑提取食用油 水或有機(jī)溶劑提取色素、香料 第五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 溶劑萃取 一、溶劑萃取過程的理論基礎(chǔ) 溶劑萃取中，溶質(zhì)必須在兩相中有不同的溶解度，而且，這種溶解能力的差別越大，萃取越有應(yīng)用價值。

3、 溶液中物質(zhì)的溶解作用是應(yīng)用溶劑萃取技術(shù)中溶劑選擇的前提。 相似相溶原理 溶劑的互溶性規(guī)律 溶劑的極性第六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Light phase雜質(zhì)溶質(zhì)原溶劑Heavy phase萃取劑第七張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1、物質(zhì)的溶解和相似相溶原理 假定溶解過程從純物質(zhì)和純?nèi)軇╅_始，到形成均勻的分子混合物結(jié)束。 從熱力學(xué)角度考慮，一個過程要能自動進(jìn)行，則體系的自由能應(yīng)下降，自由能G的變化包括焓H變化和熵S變化兩部分： 第八張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 為簡便，忽略熵、壓力、體積變化，只考慮體系能量變化。 從能量變化的角度可將溶解過程分為三個過

4、程： （1）溶質(zhì)B各質(zhì)點(diǎn)的分離 固態(tài)或液態(tài)的溶質(zhì)B，先分離成分子或離子等單個質(zhì)點(diǎn)。此過程需要吸收能量。 能量的大小與分子之間的作用力有關(guān)，順序為： 非極性物質(zhì)極性物質(zhì)氫鍵物質(zhì)離子型物質(zhì) 第九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）溶劑A在溶質(zhì)B的作用下溶劑分子相互作用形成可容納B質(zhì)點(diǎn)的空位。此過程也需要吸收能量。 能量的大小與溶劑分子A之間的相互作用力有關(guān)，順序與上述相同為： 非極性物質(zhì) 極性物質(zhì) 氫鍵物質(zhì) 該能量還與溶質(zhì)分子B的大小有關(guān)，如溶質(zhì)分子B較大，則容納B質(zhì)點(diǎn)的空穴就要大些，要破壞較多的溶劑分子A之間的鍵或作用力，相應(yīng)的能量需要就較大。第十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于202

5、2年6月 （3）溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)B進(jìn)入溶劑A形成的空位，溶質(zhì)分子B與溶劑分子A也存在相互作用力。此過程放出能量，放能的大小如下規(guī)律： A、B均為非極性分子 一非極性分子、另一極性分子均為極性分子B被A溶劑化 溶劑化是指一定數(shù)目的溶劑分子較牢固地結(jié)合在溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)上，也稱溶劑合化。 若溶劑是水，則稱為水（合）化。 有溶劑化能力的溶劑稱為溶劑化溶劑。第十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 目前不能定量解釋溶解的規(guī)律，常用 “相似相溶”原理。 分子之間可以有兩方面的相似： 一是分子結(jié)構(gòu)相似：如分子的組成、官能團(tuán)、形態(tài)結(jié)構(gòu)的相似； 二是能量（相互作用力）相似：如相互作用力有極性的和非極性的之分，兩種物質(zhì)

6、如相互作用力相近，則能互相溶解。 第十二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 從能量的角度來分析幾種溶解過程，說明相似相溶原理：（1）兩種惰性溶劑（不能形成氫鍵的溶劑，如烷烴、苯、四氯化碳等）互溶： 第一步和第二步吸收的能量都很小，易于由第三步放出的能量所補(bǔ)償，因而溶解情況較好。（2）水向油中溶解：因水分子間有很強(qiáng)的氫鍵作用，第一步需要吸收很大能量，第二步吸能不大，而第三步放出的能量不足以補(bǔ)償所需能量，難以溶解。 第十三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）油向水中溶解 第一步能量吸收小，但第二步吸能大，第三步放出的能量不足以補(bǔ)償所需能量，故不易溶解。 （4）水和乙醇的溶解 兩

7、者都有氫鍵，第一、第二步吸能雖大，但第三步因溶質(zhì)和溶劑均為極性物質(zhì)，它們之間的氫鍵作用又很強(qiáng)，放出的能量也很大，故溶解可以進(jìn)行。 第十四張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月從分子結(jié)構(gòu)的相似性上，說明相似相溶原理：第十五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （1）苯在水中幾乎不溶，但苯分子上引入羥基后，溶解度明顯增加。 （2）醇的同系物中從甲醇起，碳鏈越長，醇分子中與水不相似的部分越多，則在水中的溶解度越低。 （3）醇中的-OH被-SH取代后，溶解度大幅度降低。 溶解度增加或下降的原因是物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與水的相似性增加或下降了。第十六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、溶劑的

8、互溶性規(guī)律 物質(zhì)分子之間的作用力有較強(qiáng)的氫鍵和較弱的范德華力。 氫鍵：是由一個氫原子和兩個電負(fù)性原子結(jié)合構(gòu)成，如A-HB，“”表示氫鍵，它是一種帶方向性的強(qiáng)作用力。 要形成氫鍵，必須有能夠接受電子的部分A-H，即電子受體；還須有給出電子的部分B，即電子供體。 第十七張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 按照生成氫鍵的能力，將溶劑分成四種類型。 （1）N型溶劑：不能形成氫鍵，稱惰性溶劑。如烷烴、四氯化碳、苯等。 （2）A型溶劑：只有電子受體的溶劑，能與電子供體形成氫鍵。如氯仿、二氯甲烷等。 （3）B型溶劑：只有電子供體的溶劑。如酮、醛、醚、酯等。第十八張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年

9、6月 （4）AB型溶劑：同時具備電子受體A-H和供體B的溶劑，可締合成多聚分子，因氫鍵的結(jié)合形式不同又可分成三類： AB（1）型：交鏈氫鍵締合溶劑，如水、多元醇、羥基羧酸、多元羧酸、多酚等。 AB（2）型：直鏈氫鍵締合溶劑，如醇、胺、羧酸等。 AB（3）型：生成內(nèi)氫鍵分子。這類溶劑中的電子受體A-H因已形成內(nèi)氫鍵而不再起作用。故AB（3）型溶劑的氫鍵性質(zhì)與N型或B型相似。 第十九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 由形成氫鍵的情況可以推斷各類溶劑相互溶解的規(guī)律： 形成氫鍵過程是釋放能量的過程，如果兩種溶劑混合后形成的氫鍵比混合前增強(qiáng)或強(qiáng)度

10、更大，則有利于互溶，否則不利于互溶。 如AB型和N型幾乎不相溶，因溶解要破壞AB型之間的氫鍵； A、B型易互溶，因混合后生成氫鍵。第二十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖表示各類溶劑的互溶規(guī)律，B型溶劑與各類溶劑絕大多數(shù)都能互溶。第二十二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月表中所處位置越接近，越易互溶，越遠(yuǎn)越難互溶。 第二十三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、溶劑的極性 萃取溶劑的選擇依據(jù)是“相似相溶”原則：一是分子結(jié)構(gòu)相似；另一是分子間作用能相似，即分子間相互作用力相似。 分子間相互作用力相似，用分子極性。 引入了介電常數(shù)第二十四張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于

11、2022年6月 介電常數(shù)：是一個化合物摩爾極化程度的量度，如果已知介電常數(shù)，就能預(yù)測該化合物是極性的還是非極性的。 介電常數(shù)的測定方法： 物質(zhì)的介電常數(shù)可通過測定該物質(zhì)在電容器二極板間的靜電容量C來確定，如果C0為無介質(zhì)時的同一電容器的電容，則：第二十五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 比較在同一電容器試樣中的電容和已知的標(biāo)準(zhǔn)液的電容，即可獲得介電常數(shù)。 如以1和2分別代表試樣和標(biāo)準(zhǔn)液的介電常數(shù)，C1和C2表示充滿這兩種液體時的電容器的電容，則：1/2=C1/C2第二十六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共七

12、十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)萃取目標(biāo)物質(zhì)（產(chǎn)物）的介電常數(shù)，尋找極性相接近的溶劑作為萃取溶劑，是溶劑選擇的重要方法之一。 生物工業(yè)常用的溶劑有： 酯類、醇類、酮類等。 第二十九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月良好溶劑要滿足的要求：（1）有很大的萃取容量，即單位體積的萃取溶劑能萃取大量的產(chǎn)物；（2）有良好的選擇性，理想情況是只萃取產(chǎn)物而不萃取雜質(zhì)； （3）與被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、界面張力小或適中，有利于相的分散和兩相分離；（4）溶劑的回收和再生容易；（5）化學(xué)穩(wěn)定性好，不易分解，對設(shè)備腐蝕性小；（6）經(jīng)濟(jì)性好，價廉易得； （7）安全性好，閃點(diǎn)高，對人體無

13、毒性或毒性低。 第三十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4、分配定律和分離因數(shù)（1）萃取的幾個概念 料液：在溶劑萃取過程中，將供提取的溶液稱為料液，通常是水溶液； 溶質(zhì)：從料液中提取出來的物質(zhì)稱為溶質(zhì)； 萃取劑：用來萃取產(chǎn)物的溶劑常稱為萃取劑； 萃取液：溶質(zhì)轉(zhuǎn)移到萃取劑中與萃取劑形成的溶液稱為萃取液； 萃余液：被萃取出溶質(zhì)后的料液稱萃余液（萃殘液）。 第三十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 萃 取 相 濃 度 分配系數(shù)K = = 萃 余 相 濃 度 （2）分配系數(shù)K 在一定溫度和壓力下，溶質(zhì)分配在兩個互不相溶的溶劑中，達(dá)到平衡時溶質(zhì)在兩相中的活度之比為一常數(shù)，為分配定律 。

14、 如果溶液是稀溶液，活度可用濃度代替，則達(dá)到平衡時溶質(zhì)在兩相中的濃度之比為一常數(shù)，即為分配系數(shù)K。 第三十二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 常溫下K為常數(shù)，C的單位為mol/L。 分配系數(shù)K 反映一種萃取劑性能的優(yōu)劣，分配系數(shù)K越大，萃取收率越高。 K式的應(yīng)用條件： （1）稀溶液 （否則用活度計算）。 （2）溶質(zhì)對溶劑之互溶度沒有影響 。 （3）必須是同一種分子類型，即不發(fā)生締合或離解。第三十三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 弱酸或弱堿性溶質(zhì)在水相中存在電離現(xiàn)象，既要考慮兩相中的分配平衡，還要考慮弱電解質(zhì)在水相中的電離平衡，即要考慮應(yīng)用條件（3）。第三十四張，PPT共七

15、十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 青霉素是一種弱酸，在水中會有一部分離解成負(fù)離子（青.COO-），萃取青霉素的有機(jī)溶劑是醋酸丁酯等，極性很低，不能萃取帶電荷的離子。青霉素在醋酸丁酯等有機(jī)相中僅以游離酸分子（青.COOH）的形態(tài)存在。只有兩相中的游離酸分子才符合分配定律。 當(dāng)用醋酸乙酯萃取青霉素時，發(fā)酵液中同時存在著兩種平衡，一種是青霉素游離酸分子在有機(jī)溶劑相和水相間的分配平衡；另一種是青霉素游離酸在水中的電離平衡。第三十五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 分配平衡用分配系數(shù)K0表征，電離平衡用電離常數(shù)Kp來表征。醋酸丁酯第三十六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 目前還不能單獨(dú)測

16、定水相中游離酸的（青.COOH）濃度，能測定青.COOH+青.COO-的總濃度c2， 用表觀分配系數(shù)K表示，K= 第三十七張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 K和K0、Kp的關(guān)系式經(jīng)理論推導(dǎo)如下： K= K0H+/(KpH+) （弱酸） K= K0Kp/(KpH+) （弱堿） 溶質(zhì)在不互溶兩相中的分配與萃取溶劑（決定K0）有關(guān)，也與水相的性質(zhì)（H+）有關(guān)。第三十八張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月分配系數(shù)的選擇第三十九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）分離因數(shù) 若料液中有溶質(zhì)A、B，由于兩者分配系數(shù)不同，萃取相、萃余相中A、B的相對含量各不相同。 若A的分配系數(shù)

17、較B大，則萃取相中A的含量（濃度）較B多，A和B就得到一定程度的分離。 分離因數(shù)：表示萃取劑對溶質(zhì)A和B分離能力的大小。第四十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 分離因數(shù)（）： = ( C1A/C1B)/(C2A/C2B) = (C1A/C2A)/(C1B/C2B) = KA/KB 若A是產(chǎn)物，B為雜質(zhì)，分離因數(shù)寫為： K產(chǎn)/K雜 越大，A、B的分離效果越好，即產(chǎn)物與雜質(zhì)越容易分離。 第四十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5、水相條件對萃取的影響 水相的pH、溫度、鹽析劑以及帶溶劑對萃取的影響。（1）pH值 pH直接影響表觀分配系數(shù)K；還對選擇性有影響。 pH值應(yīng)在產(chǎn)物穩(wěn)定

18、的范圍內(nèi)。（2）溫度 影響生化物質(zhì)的穩(wěn)定性；它還影響分配系數(shù)K，因為溫度通過影響溶質(zhì)的化學(xué)位而影響溶質(zhì)在兩相中的分配。 第四十二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）鹽析劑 無機(jī)鹽類一般可降低產(chǎn)物在水中的溶解度而使其更易于轉(zhuǎn)入有機(jī)溶劑相中，另一方面還能減小有機(jī)溶劑在水相中的溶解度。 無機(jī)鹽的用量適宜，過多會促使雜質(zhì)也一起轉(zhuǎn)入到溶劑相；要考慮其回收利用。（4）帶溶劑 為提高分配系數(shù)K，常添加帶溶劑。 帶溶劑是能和產(chǎn)物形成復(fù)合物，使產(chǎn)物更易溶于有機(jī)溶劑相中的物質(zhì)，該復(fù)合物在一定條件下又能容易分解。第四十三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 工業(yè)萃取方式和理論收得率 工業(yè)上萃取

19、操作通常包括三個步驟： (1)混合：要求形成具有很大比表面積的乳濁液，產(chǎn)物轉(zhuǎn)到萃取劑中。 (2)分離：將乳濁液分離成萃取相和萃余相。 (3)溶劑回收 工業(yè)萃取設(shè)備：混合器、分離器和溶劑回收裝置（如蒸餾塔）。第四十四張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般萃取過程很快，如果接觸表面足夠大，則在15秒1分鐘之內(nèi)就可完成。 管道萃取、噴射萃取技術(shù)。 第四十五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 萃取操作分為單級萃取和多級萃取。 1、單級萃取 （1）單級萃取流程 單級萃取即使用一個混合器和一個分離器的萃取操作。 第四十六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共七十九

20、頁，創(chuàng)作于2022年6月 液-液萃取過程圖1-萃取器；2-溶劑溶質(zhì)塔；3-汽提塔；4-冷凝器；5-分離器；6-熱交換器第四十八張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）單級萃取的理論收率 萃取操作理論收得率的計算須符合以下兩個假定： （1）萃取相和萃余相很快達(dá)到平衡，即每一級都是理論級； （2）兩相完全不互溶，在分離器中能完全分離。 第四十九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 設(shè)K為分配系數(shù)，VF 為料液體積，Vs為萃取劑體積，E為萃取平衡后，溶質(zhì)在萃取相與萃余相中數(shù)量的比值，則： E KVS/VF K/m 其中m為濃縮比，即m VF/VS 令未被萃取的體積分?jǐn)?shù)為，則： = 1

21、/(E+1) 而理論收得率為： 1-= E/(E+1) 第五十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2、多級萃取 分為多級錯流萃取和多級逆流萃取。 （1）多級錯流萃取 多級錯流萃取流程的特點(diǎn)：每級均加新鮮溶劑，故溶劑消耗量大，得到的萃取液產(chǎn)物平均濃度較稀，但萃取較完全。第五十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三級錯流萃取裝置(a)艾德連式；(b)泵混合分離器；(c)加當(dāng)齊格勒接觸器；(d)霍米莫脫接觸器第五十二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 多級逆流萃取流程的特點(diǎn)：料液走向和萃取劑走向相反，只在最后一級中加入萃取劑。 和錯流萃取相比，萃取劑消耗少，萃取液產(chǎn)物平均濃度高

22、，產(chǎn)物收率最高。 在工業(yè)上應(yīng)采用多級逆流萃取流程。（2）多級逆流萃取第五十三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三級逆流萃取裝置分離青霉素第五十四張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）多級萃取的理論收率 由理論推導(dǎo)，經(jīng)n級萃取后，兩種多級萃取流程的產(chǎn)物收率分別為： 多級錯流萃取流程： 1-= 1-1/(E1+1)(E2+1)(En+1) 多級逆流萃取流程： 1-= (En+1-E)/(En+1-1)第五十五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 乳化和去乳化 1、乳化 乳化是一種液體(分散相)分散在另一種不相混溶的液體（連續(xù)相）中的現(xiàn)象。 產(chǎn)生乳化，難以將有機(jī)溶劑相和

23、水相分離完全，出現(xiàn)兩種夾帶，即發(fā)酵廢液中夾帶有機(jī)溶劑微滴和溶劑相中夾帶發(fā)酵液的微滴，故必須破壞乳化。第五十六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 乳化的結(jié)果可能形成兩種形式的乳濁液。一種是水包油型（O/W），另一種為油包水型（W/O）。 穩(wěn)定的乳濁液形成是因為有表面活性劑的存在，活性劑通過降低界面張力，使液體容易分散成微滴而發(fā)生乳化。 第五十七張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 乳濁液的穩(wěn)定性和下列幾個因素有關(guān)： 界面上保護(hù)膜是否形成（最重要）； 液滴是否帶電； 介質(zhì)的粘度。 發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)是引起乳化的最重要的表面活性物質(zhì)，多為O/W型。第五十八張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于20

24、22年6月 2、破乳化 乳濁液的形式：當(dāng)表面活性劑的親水基團(tuán)強(qiáng)度大于親油基團(tuán)，易生成水包油型（O/W）乳濁液；反之則易生成油包水型（W/O）。 破乳化是用過濾或離心、物理或化學(xué)方法，使乳濁液失去穩(wěn)定性而分相的操作。 最好方法是防止乳化，若是蛋白質(zhì)引起乳化，應(yīng)先去除蛋白質(zhì)。第五十九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、萃取設(shè)備 1、單級萃取設(shè)備 單級萃取用一套混合器和分離機(jī)。 萃取流程如前。 混合、萃取和分離也可在同一臺設(shè)備中進(jìn)行。 第六十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、多級萃取設(shè)備 一般用萃取塔 （1）脈動篩板塔 脈動篩板塔適合：處理量小于20M3/h情況；物系較難分離

25、，要求萃取理論級數(shù)高的情況（520級）；含有固體的懸浮液（15%） 優(yōu)點(diǎn)： 操作方便、密閉性好； 萃取劑用量少； 占地面積小。 第六十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十二張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）轉(zhuǎn)盤塔 利用機(jī)械攪拌裝置，促使連續(xù)相液體的湍動，使懸浮在湍動液流中的分散相液滴被剪切成較細(xì)小的液滴，使分布更為均勻，萃取過程由此得到強(qiáng)化。 先加入的并充滿全塔為連續(xù)相。 適于小于57個理論級的萃取操作。 第六十三張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 浸取 一、 浸取過程的應(yīng)用 工業(yè)生產(chǎn)常用溶劑浸取物質(zhì)。 生物物料是由細(xì)胞組成的，可溶性物質(zhì)通常在細(xì)胞內(nèi)，

26、細(xì)胞膜產(chǎn)生一種不同于一般情況下的擴(kuò)散阻力，浸取速率通常比較小。 為了加快速度，可對原料進(jìn)行預(yù)處理，如干燥、切片等，以助于細(xì)胞膜/壁破裂，溶劑也容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)溶解溶質(zhì)。 第六十四張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十五張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十六張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 浸取速率 溶劑從固體顆粒中浸取可溶性物質(zhì)的過程一般包括以下步驟：(1)溶劑從溶劑主體傳遞到固體顆粒的表面； (2)溶劑擴(kuò)散滲入固體內(nèi)部和內(nèi)部微孔隙內(nèi)； (3)溶質(zhì)溶解進(jìn)入溶劑； (4)溶質(zhì)通過固體微孔隙通道中的溶液擴(kuò)散至固體表面并進(jìn)一步進(jìn)入溶劑主體。 第六十七張，PPT共七十

27、九頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一、二步都很迅速，不是浸取過程總速率的限制步驟。 第三步在固體內(nèi)部，溶質(zhì)的溶解是簡單的物理溶解過程，或是溶質(zhì)溶解的化學(xué)或生化反應(yīng)。 第四步溶質(zhì)通過固態(tài)和溶劑到達(dá)固體表面的擴(kuò)散速度與許多因素有關(guān)。 如果固體是有惰性多孔固體結(jié)構(gòu)組成，固體的微孔中充滿了溶質(zhì)和溶劑，則溶質(zhì)通過多孔固體的擴(kuò)散可用有效擴(kuò)散系數(shù)描述，而有效擴(kuò)散系數(shù)與費(fèi)克（Fick）定律 有關(guān)。第六十八張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1、分子擴(kuò)散的費(fèi)克（Fick）定律 ： Fick定律是關(guān)于流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時的分子擴(kuò)散。 分子擴(kuò)散是由于濃度梯度，對于A和B的雙組分混合物，F(xiàn)ick定律可寫成下面的形式：

28、 JAc DABdxA/dl 當(dāng)c是常數(shù)時，cA = cxA， Fick 定律可表達(dá)為： JADABdcA /dl （4.11） 由于固體周圍鏡界膜的存在，物質(zhì)分子的傳遞只能靠擴(kuò)散進(jìn)行。第六十九張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、生物物質(zhì)溶液中的分子擴(kuò)散 與小分子溶質(zhì)不同，生物大分子在溶液中的擴(kuò)散會受其較大的空間尺度以及空間形狀的影響。 生物大分子在水溶液中的形狀是不規(guī)則的；生物大分子與小分子溶劑或溶質(zhì)分子之間的相互作用，也會影響到生物大分子及小分子溶質(zhì)的擴(kuò)散。 因此，在相同濃度梯度下生物大分子的擴(kuò)散速率要比小分子有機(jī)物慢很多。第七十張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、生物凝膠中的分子擴(kuò)散 凝膠是一種“多孔”的半固態(tài)物質(zhì)，具有不規(guī)則的“框架結(jié)構(gòu)”，凝膠結(jié)構(gòu)中的孔道或敞開的微小空間里充滿了水。 小分子溶質(zhì)在凝膠的不規(guī)則的“框架結(jié)構(gòu)”中的擴(kuò)散速率要比在水溶液中慢。 凝膠由大分子組成，通常是稀的水溶液，組成凝膠的物質(zhì)組分只占百分之幾。 瓊脂糖凝膠是由松散交織的含有大量氫鍵的多糖大分子組成。第七十一張，PPT共七十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4、固相中的分子擴(kuò)散 固相內(nèi)的氣體、液