有机溶剂萃取

c. 溶媒比 溶媒比＝溶媒体积/萃取体积
溶媒比↑萃取效果↑溶媒回收费用↑
d. 盐分 盐分↑分配系数↑
e. 乳化程度 尽量破坏乳浊液，如轻度乳化，要加热过滤离心（热
敏物质不用加热）；重度乳化，加SDS、溴化十五烷基 吡啶等去乳化剂。
乳化和去乳化
乳化
一种液体（分散相）分散在另一种不相混 溶的液体（连续相）中的现象。
破乳化
破乳的方法有很多，
a. 过滤或离心分离破乳法、 b. 化学法、 c. 物理法（加热、稀释、吸附等）、 d. 转型法（如在O/W中加入亲油性乳化剂，使乳化液有生
成W / O的倾向，但又不稳定，从而达到破乳目的）。
最好的方法是防止乳化，应设法去除蛋白质。
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13.4 萃取方式与过程计算
•（1） 混合 •（2） 分离 •（3） 溶媒回收
一个良好的溶剂要满足以下要求：
a. 有很大的萃取容量； b. 良好的选择性； c. 与被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、
界面张力小或适中，有利于相的分散和两相分离； d. 溶剂的回收和再生容易； e. 化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； f. 价廉易得； g. 安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。
产物 咖啡 豆油 大豆蛋白 香料 蔗糖 维生素B 玉米蛋白质 胶质 果汁 鱼油 鸦片提取物 胰岛素 肝提取物 低水分水果 脱盐海藻 去咖啡因的咖啡 中草药汁 药酒
固体 粗烤咖啡 大豆 豆粉 丁香、胡椒、麝香草 甘蔗、甜菜 碎米 玉米 胶原 水果块 碎鱼块 罂粟 牛、猪胰腺 哺乳动物的肝 高水分水果 海藻 绿咖啡豆 中草药材 中草药材
13.1 概述
•特点
•（1） •（2） •（3） •（4） •（5） •（6）
萃取过程有选择性 能与其它步聚相配合 通过相转移减少产品水解 适用于不同规模 传质快 毒性与安全环境问题
生物萃取与传统萃取的特殊性
（1）成分与相复杂 （2）传质速率不同 （3）相分离性能不同 （4） 产物的不稳定性
分离因子 （2） 溶剂选择
• 介电常数
弱电解质在水相中的平衡
• （1）离子对改变溶质(带溶剂） • （2）调节pH 值改变溶质性质
青霉素的分配平衡
分配系数与pH关系
影响萃取操作的因素：
a.
温度
温度↑互溶性增大； 温度↓产物稳定性提高，粘度增加，扩散性能减小。
b. pH值 影响分配系数，影响物质解离情况
乳化产生后会使有机溶剂相和水相分层困难，出现两种夹带，即发酵 液废液中夹带有机溶剂微滴和溶剂相中夹带发酵液的微滴，前者意味 着发酵单位的损失，后者会给以后的精制造成困难。离心机分离也不 能将两相分离完全，所以必须破坏乳化。
乳化的结果可能形成两种形式的乳浊液： 一种是水包油型（O/W），另一种为油包水型（W / O）。
（2）增溶作用
•生物工业的浸取过程中往往包含增溶作用。 •原先不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性的、分子量 较小的生物物质转变。 •如原果胶向果胶的转化；胶原向胶质的转变；啤酒酿造的 麦芽淀粉向可溶性糖的转化等。 •这些过程中含有酶或酸碱催化的生物大分子水解反应或促 使大分子溶解的作用。
（3）固体原料的预处理 适当粉碎，如用有机溶剂浸取前，要对含水原料进行干燥等。
单级萃取
•（1） 解析计算 •（2） 图解方法
取 计 算
多级错流萃取
（1） 设备
（2） 计算
• a 解析 • b 图解
多级错流萃取设备
计算
图 解 计 算
多级逆流萃取
计算示意
浸取
用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取 到溶液中的过程称为浸取或浸出。
❖用温水从甜菜中提取糖， ❖用有机溶剂从大豆、花生等油料作物中提取食用油， ❖用水或有机溶剂从植物中提取药物、香料或色素等。
生产过程出现的乳浊液是水包油型（O/W），还是油包水型 （W / O），主要由表面活性剂的性质决定。
当表面活性剂的亲水基团强度大于亲油基团，易生成水包油型（O/W） 乳浊液；反之则易生成油包水型（W / O）乳浊液。
在发酵液中，蛋白质是引起乳化的最重要的表面活性物质。 由蛋白质引起的乳化多为水包油型（O/W）。
生物工业上常用的溶剂有酯类、醇类和酮类等。
13.2 萃取过程的理论基础
• 分配定律 • 分配系数
K0 x/ y
X 萃取相浓度 Y 萃余相浓度
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
分配定律推导
13.3 有机溶剂萃取
溶剂特性对萃取过程的影响 （1） 萃取过程的选择性
2.浸出的问题
（1）溶剂的选择
“相似相容”原理。 在工业规模上，希望溶剂对目的物质的分配系数大且 对目的物质的选择性高，价格低廉，无毒，无腐蚀性， 闪点高，无爆炸性，易去除和回收。 不能影响食品风味。 食品工业中常用的浸取剂有：水、酸、无毒的含盐水 溶液、乙醇或其他小分子醇、己烷、二氯甲烷、甲基乙 基酮和丙酮、低分子量的酯和植物油等。
13 有机溶剂萃取
利用一种溶质组分（如产物）在两个互不混溶的液相（如水相和有机溶剂 相）中竟争性溶解和分配性质上的差异来进行分离操作的。
有机溶剂萃取法广泛应用于抗生素、有机酸、维生素、激素 等发酵产物工业规模的提取上。
优点 a) 比化学沉淀法分离程度高； b) 比离子交换法选择性好、传质快； c) 比蒸馏法能耗低； d) 生产能力大、周期短、便于连续操作、易实现自动化控制。
溶质 咖啡 豆油 蛋白质 香料成分 蔗糖 维生素B 玉米蛋白质 胶质 果汁 鱼油 鸦片提取物 胰岛素 肽、缩氨酸 水 海盐 咖啡因 药用成分 药用成分
溶剂 溶质水 己烷 NaOH溶液，pH 9 80%乙醇 水 乙醇-水 90%乙醇 稀酸 水 己烷，丁醇，CH2Cl2 CH2Cl2或超临界CO2 酸性醇 水 50%的糖液 稀盐酸 氯代甲烷，超临界CO2 水 酒