分離工程第四章

分離工程第四章第1頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月本質(zhì)是液-液有機(jī)溶劑萃取。與一般有機(jī)溶劑萃取的區(qū)別：利用表面活性劑在有機(jī)相中形成反膠團(tuán)（reversedmicelles)，從而在有機(jī)相內(nèi)形成分散的親水微環(huán)境。生物分子可溶解在反膠團(tuán)的親水微環(huán)境中，消除了蛋白質(zhì)類生物活性物質(zhì)難溶解在有機(jī)相中，或在有機(jī)相中發(fā)生變性的現(xiàn)象。第2頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月一、反膠團(tuán)及其基本性質(zhì)正膠團(tuán)向水中加入表面活性劑，濃度達(dá)到一定值后，將發(fā)生表面活性劑分子的締合或自聚集，形成正膠團(tuán)。表面活性劑在水溶液中形成膠團(tuán)的最低濃度稱為臨界膠團(tuán)濃度（CMC）。反膠團(tuán)向有機(jī)溶劑中加入表面活性劑（如AOT），濃度超過一定值時，形成反膠團(tuán)。第3頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月微團(tuán)：表面活性劑的極性頭朝外，疏水的尾部朝內(nèi)，中間形成非極性的

“核”水非極性的“核”極性“頭”非極性“尾”第4頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月反微團(tuán)：表面活性劑的極性頭朝內(nèi)，疏水的尾部向外，中間形成極性的“核”有機(jī)溶劑極性“頭”極性的“核”非極性“尾”第5頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月陰離子表面活性劑AOT陽離子表面活性劑季銨鹽構(gòu)成反膠團(tuán)的表面活性劑種類第8頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月形狀：多為球形或近似球形。反膠團(tuán)內(nèi)溶解的水通常稱為微水相或“水池”。大小：與溶劑和表面活性劑的種類與濃度、溫度、離子強(qiáng)度等有關(guān)。一般為5~20nm。常用于制備反膠團(tuán)的表面活性劑是AOT。AOT在異辛烷中形成的反膠團(tuán)直徑為：其中：W0為有機(jī)相中水與表面活性劑的摩爾比，稱含水率。0.3W0：反膠團(tuán)水核直徑。2.4:2個AOT長度第10頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月二、反膠團(tuán)的溶解作用反膠團(tuán)溶解蛋白質(zhì)的形式，有人提出四種模型：水殼模型；蛋白質(zhì)分子表面疏水區(qū)域直接與有機(jī)相接觸；蛋白質(zhì)吸附于反膠團(tuán)內(nèi)壁；蛋白質(zhì)疏水區(qū)與幾個反膠團(tuán)的表面活性劑疏水尾相互作用，被幾個小反膠團(tuán)“溶解”。對親水性蛋白質(zhì)，普遍接受水殼模型。第11頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月三、影響蛋白質(zhì)萃取率的因素靜電相互作用反膠團(tuán)萃取一般使用離子型表面活性劑，所形成反膠團(tuán)內(nèi)表面帶負(fù)電荷（AOT）或正電荷（TOMAC）。當(dāng)水相pH偏離蛋白質(zhì)等電點(diǎn)時，蛋白質(zhì)帶正電荷或負(fù)電荷，與表面活性劑間的靜電相互作用影響其萃取率。理論上，蛋白質(zhì)所帶電荷與表面活性劑相反時，易溶于反膠團(tuán)，反之，則不能溶解。第12頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月空間相互作用反膠團(tuán)含水率降低，反膠團(tuán)直徑減小，空間排阻作用增大，蛋白質(zhì)萃取率降低；蛋白質(zhì)相對分子量增大，空間排阻作用增大，蛋白質(zhì)萃取率降低。疏水性相互作用蛋白質(zhì)的疏水性影響其在反膠團(tuán)中的溶解形式，因而影響其萃取率。第14頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月四、反膠團(tuán)萃取操作多步間歇混合－澄清萃取操作第15頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)循環(huán)萃?。摧腿〔僮鞯?6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)超臨界流體萃取第17頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月臨界點(diǎn)臨界溫度：指高于此溫度時，無論壓力多大也不能使氣體液化。臨界壓力：臨界溫度下，氣體液化所需最小的壓力。第18頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：利用超臨界流體（SCF），即溫度、壓力略超過或靠近臨界溫度和臨界壓力的流體為萃取劑，從固體或液體原料中提取目的產(chǎn)物。應(yīng)用：SCF對脂肪酸、植物堿、醚類、酮類、甘油脂等具有特殊的溶解作用，可用于這些物質(zhì)的萃取分離。第19頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月一、SCF的性質(zhì)最常用的超臨界流體：CO2，因其臨界溫度接近常溫，無毒、化學(xué)穩(wěn)定性高、價廉。CO2的p-V()-T圖：臨界點(diǎn)附近溫度或壓力的微小變化，引起密度發(fā)生很大變化。SCF的密度接近液體，具有與液體相近的溶解能力，粘度小，自擴(kuò)散系數(shù)大，萃取速度快，優(yōu)于液體，尤其適于提取固體原料內(nèi)有用成分。第20頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月利用超臨界流體的特殊性質(zhì)，使其在超臨界狀態(tài)下，與待分離的物料接觸，萃取出目的產(chǎn)物，然后通過降壓或升溫的方法，使萃取物得到分離常用萃取劑極性萃取劑：乙醇、甲醇、水（難）非極性萃取劑：二氧化碳（易）超臨界流體萃取的基本思想第23頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月臨界點(diǎn)：

T：304.1 P：73.8bar優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：臨界條件溫和設(shè)備投資大產(chǎn)品分離簡單無毒、無害不燃無腐蝕性價格便宜超臨界二氧化碳萃取

（SupercriticalCarbonDioxideExtraction）第24頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月二、SCF萃取操作等溫法通過改變操作壓力實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)的萃取和回收，操作溫度保持不變。等壓法通過改變操作溫度實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)的萃取和回收。吸附（吸收）法利用選擇性吸附（吸收）目標(biāo)產(chǎn)物的吸附（吸收）劑回收目標(biāo)產(chǎn)物。第25頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月超臨界流體萃取法優(yōu)點(diǎn)（1）萃取速度高于液體萃取，特別適合于固態(tài)物質(zhì)的分離提取（2）在接近常溫的條件下操作，能耗抵于一般的精餾法，適用于熱敏性物質(zhì)和易氧化物質(zhì)的分離（3）傳熱速率快，溫度易于控制（4）適合于非揮發(fā)性物質(zhì)的分離。第26頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月

超臨界二氧化碳萃取流程圖第27頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月大型超臨界流體萃取裝置第28頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月咖啡因萃取植物油：胚芽油、玉米油、γ亞麻酸天然香料：杏仁油、檸檬油啤酒花尼古丁超臨界流體的應(yīng)用第29頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月填空題1、超臨界流體，就是溫度和壓力略超過或靠近_______和

的流體。2．反膠團(tuán)溶解蛋白質(zhì)提出的四種模型中，對于親水性蛋白質(zhì)，普遍接受

模型。3．乳狀液膜膜相組成中的必需成分是

，主要依靠它來維持液膜的穩(wěn)定。第30頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月判斷題4．反膠團(tuán)萃取一般使用非離子型表面活性劑。

5．超臨界流體尤其適于提取固體原料內(nèi)的有用成分。

6．超臨界流體的密度接近氣體，粘度和自擴(kuò)散系數(shù)則接近液體。7、有機(jī)溶劑萃取中，對青霉素等弱酸性電解質(zhì)，在較高的pH下，有利于其在有機(jī)相中的分配。8、雙水相系統(tǒng)的相圖中，同一系線上各點(diǎn)均分成體積相同而組成不同的兩相。

第31頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月簡答題9、反膠團(tuán)萃取中，靜電相互作用如何影響蛋白質(zhì)的萃取率。10、簡述雙水相萃取用于胞內(nèi)蛋白質(zhì)萃取的優(yōu)勢及實(shí)際操作過程。11、反膠團(tuán)萃取與一般的液-液有機(jī)溶劑萃取相比有何優(yōu)點(diǎn)？

第32頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月本章作業(yè)萃取的概念