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1、分离工程第四章分离工程第四章第1页，本讲稿共34页l本质是液本质是液-液有机溶剂萃取。液有机溶剂萃取。l与一般有机溶剂萃取的区别：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（reversed micelles)，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，本讲稿共34页一、反胶团及其基本性质一、反胶团及其基本性质l正胶团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（
2、CMC）。l反胶团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，本讲稿共34页l l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，本讲稿共34页l l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，本讲稿共34页第6页，本讲稿共34页第7页，本讲稿共34页l阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂AOTl阳离子表面活性剂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，本讲稿共34页第9页，本讲稿共34页形状
3、：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520nm。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，本讲稿共34页二、反胶团的溶解作用二、反胶团的溶解作用l反胶团溶解蛋白质的形式，反胶团溶解蛋白质的形式，有人提出四种模型：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
4、个小反胶团“溶解”。l对亲水性蛋白质，普遍接受对亲水性蛋白质，普遍接受水壳模型。水壳模型。第11页，本讲稿共34页三、影响蛋白质萃取率的因素三、影响蛋白质萃取率的因素l静电相互作用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，本讲稿共34页第13页，本讲稿共34页l空间相互作用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
5、；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。l疏水性相互作用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，本讲稿共34页四、反胶团萃取操作四、反胶团萃取操作l多步间歇混合澄清萃取操作多步间歇混合澄清萃取操作第15页，本讲稿共34页l连续循环萃取反萃取操作连续循环萃取反萃取操作第16页，本讲稿共34页第六节第六节 超临界流体萃取超临界流体萃取第17页，本讲稿共34页 临界点临界点l临界温度：指高于此温度时，无论压力多大也临界温度：指高于此温度时，无论压力多大也不能使气体液化。不能使气体液化。l临界压力：临界温度下，气体液化所需最小的临界压力：
6、临界温度下，气体液化所需最小的压力。压力。第18页，本讲稿共34页l定义：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。l应用：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，本讲稿共34页一、一、SCFSCF的性质的性质l最常用的超临界流体：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。lCOCO2 2的的p-V(p-V()-)-T T图：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。lSCF的密度接近液体，具有与液体
7、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，本讲稿共34页第21页，本讲稿共34页第22页，本讲稿共34页l利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状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，态下，与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过然后通过降压降压或或升温升温的方法，使萃取物得到的方法，使萃取物得到分离分离常用萃取剂l l极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难）l l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，本讲稿共34页l l临界点：T：304.1P：73.8 barl l
8、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（Supercritical Carbon Dioxide Extraction）第24页，本讲稿共34页二、二、SCFSCF萃取操作萃取操作l等温法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。l等压法等压法通过改变操作温度实现溶质的萃取和回收。l吸附（吸收）法吸附（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，本讲稿共34页l超临界流体萃取法优点超临界流体萃取法优点l（1）萃取速度高于液体萃取，特别适合于固）萃取速度高于液体萃取，特别适合于固态物质
9、的分离提取态物质的分离提取l（2）在接近常温的条件下操作，能耗抵于一）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般的精馏法，适用于热敏性物质和易氧化物质的分离的分离l（3）传热速率快，温度易于控制）传热速率快，温度易于控制l（4）适合于非挥发性物质的分离。）适合于非挥发性物质的分离。第26页，本讲稿共34页 超临界二氧化碳萃取流程图超临界二氧化碳萃取流程图第27页，本讲稿共34页大型超临界流体萃取装置第28页，本讲稿共34页l咖啡因萃取咖啡因萃取l植物油：胚芽油、玉米油、植物油：胚芽油、玉米油、亚麻酸亚麻酸l天然香料：杏仁油、柠檬油天然香料：杏仁油、柠檬油l啤酒
10、花啤酒花l尼古丁尼古丁超临界流体的应用第29页，本讲稿共34页 填空题填空题l1、超临界流体，就是温度和压力略超过或靠近、超临界流体，就是温度和压力略超过或靠近_和和 的流体。的流体。l2反胶团溶解蛋白质提出的四种模型中，对反胶团溶解蛋白质提出的四种模型中，对于亲水性蛋白质，普遍接受于亲水性蛋白质，普遍接受 模模型。型。l3乳状液膜膜相组成中的必需成分是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，主要依靠它来维持液膜的稳定。第30页，本讲稿共34页 判断题判断题l4 4反胶团萃取一般使用非离子型表面活性剂。反胶团萃取一般使用非离子型表面活性剂。l5超超临临界界流流体体尤尤其其
11、适适于于提提取取固固体体原原料料内内的的有有用用成成分。分。l6超临界流体的密度接近气体，粘度和自扩散系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。数则接近液体。l7 7、有机溶剂萃取中，对青霉素等弱酸性电解质，在、有机溶剂萃取中，对青霉素等弱酸性电解质，在较高的较高的pH下，有利于其在有机相中的分配。下，有利于其在有机相中的分配。l8 8、双水相系统的相图中，同一系线上各点均分成体积、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。相同而组成不同的两相。l 第31页，本讲稿共34页 简答题简答题l9 9、反胶团萃取中，静电相互作用如何影响蛋、反胶团萃取中，静电相互
12、作用如何影响蛋白质的萃取率。白质的萃取率。l1010、简述双水相萃取用于胞内蛋白质萃取的优、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。势及实际操作过程。l1111、反胶团萃取与一般的液、反胶团萃取与一般的液-液有机溶剂萃取液有机溶剂萃取相比有何优点？相比有何优点？l l 第32页，本讲稿共34页本章作业l萃取的概念萃取的概念l常见物理萃取体系有哪些基本构成？常见物理萃取体系有哪些基本构成？l何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？l何谓双水相萃取何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪常见的双水相构成体系有哪些？些？l反胶团的基本结构？反胶团萃取的特点有哪些？反胶团的基本结构？反胶团萃取的特点有哪些？第33页，本讲稿共34页l 谢谢 谢谢本章内容到此结束本章内容到此结束Study,Study,once mor Study第34页，本讲稿共34页