生物工程下游技术第五章萃取技术ppt课件.ppt

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1、第五章萃取技术5.1溶剂萃取概述萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛，萃取操作不仅可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化，所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物的提取上。萃取过程溶剂萃取概述杂质溶质原溶剂萃取剂Ligh

2、tphaseHeavyphase溶剂萃取概述萃取的基本概念①萃取:溶质从料液转移到萃取剂的过程。②反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取（Backextraction)③物理萃取和化学萃取：物理萃取的理论基础是分配定律，而化学萃取服从相律及一般化学反应的平衡定律。溶剂萃取概述萃取法是利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的溶解度的差异而实现分离的。料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液，溶质：其中欲提取的物质，萃取剂：用以进行萃取的溶剂，萃取液：

3、经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，得到的溶液，余液：被萃取出溶质的料液称为。溶剂萃取概述萃取的基本概念实验室液液萃取过程溶剂萃取概述一般工业液液萃取过程生物萃取与传统萃取相比的特殊性生物工程不同于化工生产，主要表现在生物分离往往需要从浓度很稀的水溶液中除去大部分的水，而且反应液中存在多种副产物和杂质，使生物萃取具有特殊性。①成分复杂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周期短，便于连续操作毒性与安全环境问题溶剂萃取法的特点有机溶剂萃取的影响因素1．影响萃取操

4、作的因素：pH、温度、盐析2．有机溶剂的选择3．带溶剂4．乳化与去乳化pH值：pH低，有利于酸性物质分配在有机相，有利于碱性物质分配在水相。温度：一般采用较低的温度。无机盐：无机盐有利于溶质转移到有机相。有机溶剂的选择根据相似相溶的原理，选择与目标产物极性相近的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数（根据介电常数判断极性）；有机溶剂与水不互溶，与水有较大的密度差，黏度小，表面张力适中，相分散和相分离容易；应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小，不与目标产物反应。常用于生化萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。带溶剂对于水

5、溶性强的溶质，可利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子，使溶质向有机相转移。①抗生素萃取剂：月桂酸、脂肪碱或胺类等。②氨基酸萃取剂：氯化三辛基甲铵。溶质与带溶剂之间的作用：离子对萃取、离子交换萃取、反应萃取。乳化乳化：水或有机溶剂以微小液滴分散在有机相或水相中的现象。这样形成的分散体系称乳浊液。乳化带来的问题：有机相和水相分相困难，出现夹带，收率低，纯度低。乳化物理法：离心、加热，吸附，稀释化学法：加电解质、其他表面活性剂*转型法加入一种乳化剂，条件：①形成的乳浊液类型与原来的相反，使原乳浊液转型②在转型的过程中，乳浊液破坏，控制条

6、件不允许形成相反的乳浊液，*顶替法加入一种乳化剂，将原先的乳化剂从界面顶替出来：①形成的乳浊液类型与原来的一致②它本身的表面活性>原来的表面活性③不能形成坚固的保护膜。2）乳浊液的破坏措施（二）萃取方式※萃取过程：1）混和2）分离3）溶剂回收※操作方式单级萃取多级萃取多级错流多级逆流1.单级萃取单级萃取流程示意图单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器2）多级错流萃取料液经萃取后，萃余液再与新鲜萃取剂接触，再进行萃取。第一级的萃余液进入第二级作为料液，并加入新鲜萃取剂进行萃取；第二级的萃余液再作为第三级的料液，以此类推。此法特点在于每级中都加溶剂，

7、故溶剂消耗量大，而得到的萃取剂平均浓度较稀，但萃取较完全。多级错流萃取示意图料液入口第一级第二级第三级萃余液出口3）多级逆流萃取在多级逆流萃取中，在第一级中连续加入料液，并逐渐向下一级移动，而在最后一级中连续加入萃取剂，并逐渐向前一级移动。料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反，故称为逆流萃取。在逆流萃取中，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液平均浓度较高。多级逆流萃取图青霉素的多级逆流萃取青霉素发酵过滤液进入第一级萃取罐，在此与从第二级分离器来的萃取相（含产品青霉素）混合萃取，然后流入第一级分离器分成上下层，

8、上层为萃取相，富含目的产物，送去蒸馏回收溶剂和产物进一步精制；下一层为萃余相，含目的产物浓度比新鲜料液低得多，送第二级萃取；如此经三级萃