第四章_萃取剖析

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3、多级逆流萃取的流程
特点：原料液与萃取剂在各级萃取器的流向相反；优 点：传质推动力较大，分离程度较高，萃取剂的用量 较小；缺点：若原料液中溶质含量较低，则不可能获 得高浓度的最终萃取相。
原料液
萃取剂
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4、有回流的多级逆流萃取流程
萃余相 萃取剂
原料液
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2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度
萃取剂与稀释剂间的相互溶解度越小，溶质在萃取相中的最 高浓度就越大，萃取分离的效果就越好。 3、萃取剂回收的难易
被分离体系相对挥发度α大，用蒸馏方法分离； 如果α接近1，可用反萃取，结晶分离等方法。
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4、萃取剂的其它性质
1）萃取剂的密度
萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差
2）界面张力
界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两 相混合良好；界面张力较小时，两相难以分离。
首要考虑的还是满足分层的要求。 一般不选界面张力过小的萃取剂。
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3）粘度
粘度小对萃取剂有利
5、一般工业要求
化学稳定性、不易聚合、分解，有阻垢的热稳定性，
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（六）、 萃取设备的选择
选择原则： （1）稳定性及停留时间 稳定性差 — 停留时间尽可能短—离心萃取器； 伴有较慢的化学反应时—停留时间长—混合-澄清槽。
（2）所需理论级数
需理论级数少（2~3级）— 各种萃取设备； 需理论级数4~5级 — 转盘塔、脉冲塔和振动筛板塔； 需理论级更多 — 离心萃取器或多级混合-澄清槽。 （3）物系的分散与凝聚特性 物系易乳化，不易分相 — 离心萃取器；
抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易，
价格便宜等
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三、液液萃取流程
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1、单级萃取的流程
优点：设备简单，操作容易。
单级萃取的工艺流程 缺点：溶剂消耗量较大，且 溶质在萃余相中的残存量较 多，故分离效率不高。 萃余相R
萃取器
原料液F
xF
萃取剂S
xR
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选择性系数表示有效成分A与杂质B的分离程度。
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
yA xA yB xB
yA yB
xA k A kB xB
A在萃余相中的质量分率 B在萃余相中的质量分率
β=1 KA = KB 分离效果不好； β>1 KA > KB 分离效果好； β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
4．置换浸出阶段
△C ↓
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△C ↑ △C ↓
△C↑
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四、常用提取剂与提取辅助剂
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1、常用提取溶剂性能特点
提取溶剂 性能特点 强极性溶剂 溶解范围广 穿透能力强 易得、安全 适宜提取成分
生物碱盐 苷类 糅质 糖类 氨基酸 蛋白质
提取方法
水
煎煮法
渗漉法
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第四章 萃取
萃取是分离液体或固体混合物的一种常用单元操 作，原理是利用混合物各组分在溶剂中的溶解度 的差异而将目标组分从混合物中分离。
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第一节液液萃取
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液-液萃取原理
利用样品中不同组分
分配在两种不混溶的溶
剂中溶解度或分配比的
水相 有机相
不同来达到分离、提取
或纯化的目的。
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④组织物：指构成药材细胞的不溶性物 质，如：纤维素、栓皮等。
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二、中药提取的类型

单体成分提取 单味药提取 中药复方提取
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三、药材有效成分的提取过程及机理
概括起来是固 — 液相间的萃取问题， 即可溶性物质从药材固相转移到液相 中的传质过程，系以扩散原理为基础。
2．解吸、溶解阶段
有效成分-溶剂间的亲和力＞有效成分-植物组 织间的亲和力——解吸
选用溶剂——应具有解吸作用，如乙醇。 适量的碱、甘油或表面活性剂可助解吸。 溶剂不同，可溶解的对象也不同。 水——浸出液中多含胶体物质而呈胶体型溶液 乙醇——浸出液中则含有较少的胶质。 非极性溶剂——浸出液中不含胶质。
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四、液液萃取设备
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分类：
（1）按两相接触方式划分
逐级接触式——浓度呈阶跃式变化， 连续接触式——浓度连续变化。
（2） 按外界是否输入机械能划分
重力流动设备、离心萃取设备。 （3）按设备结构特点和形状划分
组件式——由单级萃取设备组合；
塔式——板式塔、喷洒塔、填料塔。
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有些苷类成分的酶解 有些脂溶性成分溶解不完全 水提液易发霉、变质 水溶性杂质多，过滤困难 沸点高，浓缩困难
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亲水性有机溶剂
（和水可任意混溶） 溶解范围广 水溶性杂质溶出少 乙醇 可抑制酶的活性 提取液不易发霉、变质 大部分可回收利用 但有挥发性、易燃烧 除多糖、 蛋白质外 大多数 化学成分 均可溶解 渗滤法 浸渍法 回流法 连续回流法
特点：填料萃取塔结构简单，造价 低廉，操作方便，处理量较大，比
填料 轻液
较适合于腐蚀性料液的萃取。
重液
填料萃取塔
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（三）、筛板萃取塔
轻液
重液
分散相聚 集界面
筛板 轻液分散 在重液内 的混合液 重液
溢流管
特点：分离效率较高；结 构简单、操作方便、处理 量大； 缺点：不能处理含混悬颗 粒的料液。
轻液
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（四）、转盘萃取塔
轻液 界面 重液 格栅
特点：结构简单，分离效率较 高，造价低廉，维修方便，操 作弹性和生产能力较大，常应
定环 转盘 轻液
用于含混悬颗粒及易乳化料液
的萃取。
重液
转盘萃取塔
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物系界面张力较小，或两相密度差较大— 重力流动式。
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（4）生产能力
生产处理量小 — 填料塔或脉冲塔；
生产处理量大 — 筛板塔，转盘塔，混合-澄清槽等。 （5）防腐蚀及防污染要求 具有腐蚀性 — 结构简单的填料塔； 具有污染性 — 屏蔽性能良好的脉冲塔。 （6）建筑物场地要求 空间高度有限 — 混合-澄清槽；
溶质Ａ
料液 ｝ 稀释剂Ｂ
萃取液Ｓ＋Ａ(B)
溶剂Ｓ
萃余液Ｂ＋Ａ(s)
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Light phase
杂质
溶质 萃取剂 原溶剂
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Heavy phase
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实验室液液萃取过程
分液漏斗
有机相 水相
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液-液萃取步骤
Gas
振荡几次
打开活塞
溶剂体积为样品溶液的30 ％～35％。
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（五）、离心萃取器
优点：处理量大，效率较高，
提供较多理论级，结构紧凑，
驱动槽轮
占地面积小，应用广泛。
轻相进
机械密封
重相进
缺点：能耗大，结构复杂， 设备及维修费用高。
轻相出 重相出
应用：适用于处理两相密度 差很小或易发生乳化以及贵 重、易变质的物料。
转鼓清洗通道栓塞
波式离心萃取器示意图
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蒸气逸出（也叫放气）
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静置分层 有机相 絮状物 （乳化） 水相
激烈振摇 1 ～ 2min
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水相和絮状物
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有机相
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3～5次
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分配系数
液-液萃取是物质在互不相溶两种液相之间分
配的过程，物质在两相中的分布服从分配定律。
即：在一定温度和压力下，物质A在萃取相E与
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1.浸润、渗透阶段
当浸出溶剂加入到药材中时，首先溶剂附着于 药材表面使之润湿，然后通过毛细管或细胞 间隙渗入细胞内。

溶剂对药材的润湿——浸出的首要条件。
溶剂的界面张力或接触角越小，药材易被润 湿，反之亦然。

故溶剂中加入表面活性剂以降低界面张力， 是提高药材润湿性的有效方法之一。 2018/9/16 49
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原料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液。 溶质（A）：其中欲提取的物质。 原溶剂（B）：料液中不溶或难溶的组分。 萃取剂（S）：萃取操作中所用的液态溶剂。 萃取相（E）：经接触分离后，大部分溶质转移到 萃取剂中，得到的溶液。 萃余相（R）：被萃取出溶质的料液。
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萃取过程
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（一）、 混合 — 澄清槽
（1）结构
重相 轻相
轻相
重相
混合－澄清器
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（2）优点
① 处理量大，级效率高； ② 结构简单，容易放大和操作； ③ 两相流量比范围大，运转稳定可靠，易于开、停工；
对物系的适应性好，对含有少量悬浮固体的物料也能 处理；
萃取相E
ys
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yE
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2、多级错流接触萃取的流程
特点：原料液一次流过各级萃取器，而新鲜萃取剂 沿各级萃取器分别加入。传质推动力较大，分离程 度较高；萃取剂的消耗量大，回收溶剂的费用较高。
萃取剂 萃 余 相 原料液 萃 取 相
2018/9ห้องสมุดไป่ตู้16 21
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萃余相中分配达到平衡时，其浓度比为一常数，
通常称为分配系数KA：
组分A在E相中的组成 y A KA 组分A在R相中的组成 x A
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组分B在E相中的组成 y B KB 组分B在R相中的组成 x B
在常温常压下特定体系Ｋ为常数；应用前提 条件 （1） 稀溶液 （2） 溶质对溶剂互溶没有影响 （3） 必须是同一分子类型，不发生缔合或 离解，若解离分配系数还与pH有关
（2）用溶剂洗取固体中的少量杂质，以 提高固体产品或中间体的纯度。

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一、中药材中所含成分—— （按作用可分类） ①有效成分，能起主要药效的物质，如生 物碱、甙类、挥发油等； ②辅助成分，本身没有特殊疗效，但能增 强或缓和有效成分作用的物质，如皂甙、 有机酸或蛋白质等； ③无效成分，本身无效甚至有害成分，如 脂肪、糖类、淀粉、酶、蛋白质、树脂、 粘液质、果胶等；
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扩散方程
溶质在边界层内扩散速度， Fick’s方程来描述：
dM dc DF dt dx
Cs C x
扩散系数：
D RT 1 N 6r
粘度小，物质的分子量小，提高系统温度， 则扩散系数D大，扩散速度就快。
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根据Fick’s方程，提高溶质的浓度梯度是提高扩 散速率的有效方法之一。 在浸出过程中，用新鲜溶剂或低浓度浸出液随时 置换药材周围的浸出液以降低浸出溶剂的浓度 是保持溶质的最大浓度梯度，提高浸出效果与 浸出速度的有效措施。
占地面积有限 — 塔式萃取设备。
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第二节固液萃取


是一种利用有机或无机溶剂将原料药中 的可溶性组分溶解，使其进入液相，再 将不溶性固体与液体分开的单元操作， 又称提取或浸取。 实质：溶质由固相传递至液相的传质过 程。
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应用

（1）从固体中提取有价值的可溶性物质， 经精制后作为制剂的原料。
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甲醇 溶解特点与乙醇相似，但有毒
丙酮 溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，
不常于提取溶剂；对色素溶解性好，
④ 易实现多级连续操作，便于调节级数。不需高大的厂
房和复杂的辅助设备。
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（3）缺点 ① 占地大，溶剂储量大。
② 需要动力搅拌和级间物流输送设备，设备费和操作费较高。
（4）应用 适用于所需级数少、处理量大的场合。
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（二）、填料萃取塔
轻液 重液 液－液 相界面
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3．扩散阶段
有效成分（浓度差）
水（渗透压差） 细胞内溶解大量可溶性 物质，溶液浓度显著增 高，具有较高渗透压， 从而细胞内外出现较高 的浓度差和渗透压差。
注意：有效成分从高浓度向低浓度移动时，首先必须通过 细胞壁这个障碍，（这与化学药品的扩散溶解有所不同）。 死亡的药材细胞壁是透性膜（植物细胞的原生质膜是半透 膜），借助药材组织毛细管的作用使细胞内部的高浓度浸 出液流到表面形成一层薄膜，亦称为扩散“边界层”。浸 出成分最终通过此边界层向四周的溶液中扩散。
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萃取剂的选择



1、萃取剂的选择性 如果原来料液中除溶质A以外，还含有溶质B， 则由于A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的 相对含量就不同于萃余相中A和B的相对含量。 如A的分配系数较B大，则萃取相中A的含量（浓 度）较B多，这样A和B就得到一定程度的分离。 萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用选择性 系数（β）来表征。