萃取分离技术精选PPT.ppt
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1、关于萃取分离技术第1页,讲稿共74张,创作于星期三常用溶剂常用溶剂非极性弱极性溶剂非极性弱极性溶剂石油醚石油醚:低碳烷烃混合物,市售:低碳烷烃混合物,市售3种类型(按沸程种类型(按沸程3060、60609090、9090120120),无毒、易燃,反复使),无毒、易燃,反复使用后性质略有变化。用后性质略有变化。乙醚乙醚:弱极性,低沸点,易爆,一般不用作工业生产。:弱极性,低沸点,易爆,一般不用作工业生产。苯苯:非极性,致癌物质,谨慎使用。:非极性,致癌物质,谨慎使用。正己烷正己烷:与石油醚性质似,工业价格贵,不用作工业生产。:与石油醚性质似,工业价格贵,不用作工业生产。环己烷环己烷:无毒,适用
2、工业生产。:无毒,适用工业生产。第2页,讲稿共74张,创作于星期三含氯溶剂含氯溶剂三氯甲烷(氯仿):三氯甲烷(氯仿):中等毒性,强麻醉性中等毒性,强麻醉性,许多国家,许多国家限制使用,对生物碱类溶解度好,推荐使用其它溶剂限制使用,对生物碱类溶解度好,推荐使用其它溶剂替代。替代。二氯甲烷:二氯甲烷:低毒,麻醉性强低毒,麻醉性强,沸点低,使用成本高。,沸点低,使用成本高。1,2二氯乙烷:二氯乙烷:低毒性、致癌,沸点低毒性、致癌,沸点831 1,1 1二氯乙烷:二氯乙烷:低毒、局部刺激性低毒、局部刺激性,沸点,沸点57。1,1,1-三氯乙烷三氯乙烷:低毒类溶剂:低毒类溶剂,沸点,沸点74。四氯化碳四
3、氯化碳:在含氯溶剂中毒性最强。不用。:在含氯溶剂中毒性最强。不用。第3页,讲稿共74张,创作于星期三中等极性溶剂中等极性溶剂乙酸乙酯乙酸乙酯:低毒,麻醉性,对黄酮类及其:低毒,麻醉性,对黄酮类及其它许多天然药物溶解度好。但对植物的渗它许多天然药物溶解度好。但对植物的渗透性差,一般不作提取用溶剂,作萃取或透性差,一般不作提取用溶剂,作萃取或柱层析溶剂。柱层析溶剂。丙酮:低毒丙酮:低毒。丁酮丁酮:低毒,毒性强于丙酮:低毒,毒性强于丙酮。第4页,讲稿共74张,创作于星期三强极性溶剂强极性溶剂乙醇乙醇甲醇甲醇水水第5页,讲稿共74张,创作于星期三单一溶剂的极性大小顺序为:石油醚(小)环己烷 四氯化碳
4、三氯乙烯 苯 甲苯 二氯甲烷 氯仿 乙醚 乙酸乙酯 乙酸甲酯 丙酮 正丙醇 甲醇 吡啶 乙酸(大)第6页,讲稿共74张,创作于星期三混合溶剂的极性顺序:苯-氯仿(1+1)环己烷-乙酸乙酯(8+2)氯仿-丙酮(95+5)苯-丙酮(9+1)苯-乙酸乙酯(8+2)氯仿-乙醚(9+1)苯-甲醇(95+5)苯-乙醚(6+4)环己烷-乙酸乙酯(1+1)氯仿-乙醚(8+2)氯仿-甲醇(99+1)苯-甲醇(9+1)氯仿-丙酮(85+15)苯-乙醚(4+6)苯-乙酸乙酯(1+1)氯仿-甲醇(95+5)氯仿-丙酮(7+3)苯-乙酸乙酯(3+7)苯-乙醚(1+9)乙醚-甲醇(99+1)乙酸乙酯-甲醇(99+1)苯-
5、丙酮(1+1)氯仿-甲醇(9+1)第7页,讲稿共74张,创作于星期三常用溶剂第8页,讲稿共74张,创作于星期三(1 1)水)水优点优点:溶解范围广、穿透能力强、易得、安全溶解范围广、穿透能力强、易得、安全 缺点缺点:a.a.有些苷类成分的酶解有些苷类成分的酶解 b.b.有些脂溶性成分溶解不完全有些脂溶性成分溶解不完全 c.c.水提液易发霉、变质水提液易发霉、变质 d.d.水溶性杂质多,过滤困难水溶性杂质多,过滤困难 e.e.沸点高,浓缩困难沸点高,浓缩困难第9页,讲稿共74张,创作于星期三(2)(2)亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂优点优点:溶解范围广、水溶性杂质溶出少、提取液不易:溶解范围广、水
6、溶性杂质溶出少、提取液不易发霉、变质、大部分可回收利用。发霉、变质、大部分可回收利用。缺点缺点:但有挥发性、易燃烧。:但有挥发性、易燃烧。(3 3)亲脂性有机溶剂)亲脂性有机溶剂优点优点:对化合物溶解选择性较强、水溶性杂质少、易纯化。对化合物溶解选择性较强、水溶性杂质少、易纯化。缺点缺点:挥发性大、易燃烧,有毒、价格昂贵,对提取挥发性大、易燃烧,有毒、价格昂贵,对提取设备要求高,穿透力较弱,提取时间长。设备要求高,穿透力较弱,提取时间长。第10页,讲稿共74张,创作于星期三植物成分及其较适用的提取溶剂植物成分及其较适用的提取溶剂成分的极性成分的极性植植 物物 成成 分分 类类 型型适用的提取溶
7、剂适用的提取溶剂强亲脂性强亲脂性(极性小)(极性小)挥发油、脂肪油、蜡、脂溶性色素、甾醇、挥发油、脂肪油、蜡、脂溶性色素、甾醇、某些甙元某些甙元石油醚、己烷石油醚、己烷亲亲 脂脂 性性甙元、生物碱、树脂、有机酸、醛、酮、甙元、生物碱、树脂、有机酸、醛、酮、醇、醌、某些甙类醇、醌、某些甙类乙醚、氯仿乙醚、氯仿中等中等极性极性小小某些甙类某些甙类氯仿:乙醇氯仿:乙醇(2:1)中中某些甙类(黄酮甙)某些甙类(黄酮甙)乙酸乙酯乙酸乙酯大大某些甙类(皂甙、蒽醌甙)某些甙类(皂甙、蒽醌甙)正丁醇正丁醇亲亲 水水 性性极性很大的甙、糖类、氨基酸、某些生物极性很大的甙、糖类、氨基酸、某些生物碱盐碱盐丙酮、乙醇
8、、丙酮、乙醇、甲醇甲醇强亲水性强亲水性蛋白质、粘液质、果胶、糖类、氨基酸、蛋白质、粘液质、果胶、糖类、氨基酸、无机盐类无机盐类水水第11页,讲稿共74张,创作于星期三萃取分离萃取分离目的:将目标物选择性地溶集于某一溶剂中,常用于粗分。1、基本原理分类分类:液液萃取;液固萃取。理论基础理论基础:不同的化合物在不同的溶剂中具有不同的溶解度或分配比。分分配配系系数数的的表表示示:化合物在两种互不相溶或微溶的溶剂之间达到溶解分配平衡时,化合物在两种溶剂中的浓度之比称为分配系数,通常用K表示,K在一定温度下是一个常数,。第12页,讲稿共74张,创作于星期三第13页,讲稿共74张,创作于星期三 C1化合物
9、在溶剂1中的溶解度;C2化合物在溶剂2中的溶解度 K1的溶质可被溶剂2有效溶集出来,而K1的的溶质则大部分留在原来的溶剂1中。影响萃取效率的因素:在温度恒定时,萃取效率的高低与K值、萃取溶剂的体积(V)和萃取次数(n)有关。如果用溶剂2从溶剂1中萃取目标物,则K的表示如下:第14页,讲稿共74张,创作于星期三 设有V0 mL水溶液,其中含有某有机溶质W0 g 每次用V mL有机溶剂萃取 第1次萃取后,有机溶剂中的溶质量为W g,残留在水溶液中的溶质量为W1 g。则有:第15页,讲稿共74张,创作于星期三小结:小结:萃萃取取效效率率随随V V和和n n的的增增大大而而提提高高,但但n n 对对W
10、 Wn n 的的影影响响比比V V 大大得得多多,所所以以,在在溶溶剂剂总总量一定时,常采用量一定时,常采用“少量多次少量多次”的原则。的原则。在在溶溶剂剂总总量量一一定定时时,n n 大大,V V就就小小,当当n n5 5时时,二二者者对对W Wn n的的影影响响就就接接近近抵抵消消,即即W Wn nW Wn+1n+1变化不大。变化不大。一般多选择萃取一般多选择萃取3 3次为宜次为宜。当当K=1K=1或或K K1 1时,说明选择的萃取溶剂不合适。时,说明选择的萃取溶剂不合适。如果如果K K0.10.1,3 3次萃取后的萃取效率可达次萃取后的萃取效率可达98.8%98.8%以上。以上。第16页
11、,讲稿共74张,创作于星期三化学萃取化学萃取:常用的为酸碱萃取法 通过改变目标物的存在状态来改变目标物的在两相中的溶解性能,从而改变目标物的K值。应用:选择性除去混合物中少量的酸性或碱性杂质富集混合物中的酸性或碱性目标物 常 用 萃 取 剂:5%NaOH、5%或10%Na2CO3或NaHCO3、稀HCl、稀H2SO4等。第17页,讲稿共74张,创作于星期三 大黄酸大黄酸大黄素大黄素大黄酚大黄酚酸性最强酸性最强酸性其次酸性其次酸性最弱酸性最弱溶于溶于NaHCO3溶于溶于Na2CO3溶于溶于NaOH如中药大黄中的大黄酸、大黄素和大黄酚的分离如中药大黄中的大黄酸、大黄素和大黄酚的分离 第18页,讲稿
12、共74张,创作于星期三 2、萃取溶剂的选择原则萃取溶剂与溶液的溶剂互溶性差,两溶剂的密度差异明显“相似相溶”,萃取剂对目标物的选择性高化学性质稳定(洗涤例外)沸点较低,易回收价格低,毒性小,不易着火。第19页,讲稿共74张,创作于星期三a.a.有很大的萃取容量;有很大的萃取容量;b.b.良好的选择性;良好的选择性;c.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;小或适中,有利于相的分散和两相分离;d.d.溶剂的回收和再生容易;溶剂的回收和再生容易;e.e.化学稳定性好,不易分解,对设
13、备腐蚀性小;化学稳定性好,不易分解,对设备腐蚀性小;f.f.价廉易得;价廉易得;g.g.安全性好,闪点高,对人体无毒性或毒性低。安全性好,闪点高,对人体无毒性或毒性低。一个良好的溶剂要满足以下要求:一个良好的溶剂要满足以下要求:第20页,讲稿共74张,创作于星期三u化合物的结构与亲水性、亲脂性的关系化合物的结构与亲水性、亲脂性的关系(1)分分子子结结构构中中亲亲水水性性基基团团(羧羧基基、羟羟基基、氨氨基基)越越多多,极极性性越大,亲水性越强,反之则亲脂性越强。越大,亲水性越强,反之则亲脂性越强。(2)分分子子中中非非极极性性部部分分越越大大,碳碳链链越越长长或或结结构构越越大大,则则亲亲脂脂
14、性性越强。越强。(3)结构母核相同的成分,分子中功能基的极性越大,或极)结构母核相同的成分,分子中功能基的极性越大,或极性功能基数量越多,则整个分子的极性越大,亲水性越强,亲性功能基数量越多,则整个分子的极性越大,亲水性越强,亲脂性越弱。脂性越弱。被提取成分的性质被提取成分的性质极性(亲水性)极性(亲水性)非极性(亲脂性)非极性(亲脂性)中等极性(既有亲水性又有亲脂性)中等极性(既有亲水性又有亲脂性)常见取代基的极性大小顺序:常见取代基的极性大小顺序:酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷 第21页,讲稿共74张,创作于星期三影响提取效率的因素影响提取效率的因素影响提取效率的因素影响提取效率
15、的因素 溶剂类型溶剂类型原料的粉碎度原料的粉碎度提取时间提取时间提取温度提取温度提取次数提取次数固液比固液比设备条件设备条件第22页,讲稿共74张,创作于星期三影响萃取操作的因素:影响萃取操作的因素:a.a.温度温度b.b.pHpH值值c.c.溶媒比溶媒比d.d.盐分盐分e.e.乳化程度乳化程度温度温度互溶性增大;互溶性增大;温度温度产物稳定性提高,粘度增加,扩散性能减小。产物稳定性提高,粘度增加,扩散性能减小。影响分配系数,影响物质解离情况影响分配系数,影响物质解离情况溶媒比溶媒体积溶媒比溶媒体积/萃取体积萃取体积溶媒比溶媒比萃取效果萃取效果溶媒回收费用溶媒回收费用盐分盐分分配系数分配系数尽
16、量破坏乳浊液,如轻度乳化,要加热过滤离心(热敏尽量破坏乳浊液,如轻度乳化,要加热过滤离心(热敏物质不用加热);重度乳化,加物质不用加热);重度乳化,加SDSSDS、溴化十五烷基吡啶、溴化十五烷基吡啶等去乳化剂。等去乳化剂。第23页,讲稿共74张,创作于星期三 3、萃取方法3.1 液液萃实验室常用仪器:分液漏斗。球形和梨形萃取方法:人工手摇机械振荡机械搅拌超声搅拌连续萃取第24页,讲稿共74张,创作于星期三漏斗萃取的注意事项漏斗选择:体积;球型和梨型密封性检查加液量的确定:待萃取液为漏斗体积1/32/3,萃取溶剂为待萃取液的1/3振摇:放气防冲盖;防乳化和静置分层:静置时间遵循“先短后长”原则分
17、液:遵循“先粗后细”重分:合并提取液长时间静置仔细分液第25页,讲稿共74张,创作于星期三26萃萃 取取 分分 液液 倒转分液漏斗倒转分液漏斗 分 液 漏 斗 架振 荡第26页,讲稿共74张,创作于星期三 图321第27页,讲稿共74张,创作于星期三乳化与破乳乳化成因:溶液呈碱性存在少量轻质的沉淀溶剂相互溶解性能大两相的相对密度差较小破乳方法:静置法盐析法酸化法过滤法离心法超声法加入破乳剂:如乙醇等第28页,讲稿共74张,创作于星期三乳化的结果可能形成两种形式的乳浊液:乳化的结果可能形成两种形式的乳浊液:一种是水包油型(一种是水包油型(O/W),另一种为油包水型(),另一种为油包水型(W/O)
18、。)。第29页,讲稿共74张,创作于星期三 (a)轻溶剂萃取 (b)重溶剂萃取 (c)兼具(a)和(b)(d)脂肪提取器 图320 连续萃取装置第30页,讲稿共74张,创作于星期三超声波提取机第31页,讲稿共74张,创作于星期三1.2 液固萃取 又称为提取。固料一般需事先粉碎至20目左右冷浸法:室温反复浸泡3次,每次用5倍量左右溶剂,每次1224 h或更长时间缺点:溶剂用量大,萃取效率低,浓缩工作量大,如用水萃取还需防止发霉变质。适用范围:富含淀粉、树胶、粘液质和果胶等成分的材料以及不宜采用热提取法的物料。第32页,讲稿共74张,创作于星期三液固萃取的操作方式的操作方式通常是用极性不同的溶剂对
19、原料分别进行多次提取通常是用极性不同的溶剂对原料分别进行多次提取(一般(一般2 23 3次)次)具体做法一般为:先用非极性溶剂提取,再用弱极具体做法一般为:先用非极性溶剂提取,再用弱极性溶剂提取,最后用强极性溶剂提取。性溶剂提取,最后用强极性溶剂提取。常用操作方式常用操作方式浸渍浸渍渗漉渗漉煎煮煎煮回流提取回流提取连续回流提取连续回流提取第33页,讲稿共74张,创作于星期三1.浸渍:浸渍:操作方法:操作方法:将处理将处理(挑选、清洗、粉碎等)(挑选、清洗、粉碎等)过的原料,过的原料,用适当的溶剂在用适当的溶剂在常温或加热常温或加热(一般为(一般为6080)的条)的条件下件下浸泡浸泡以溶出其中成
20、分。以溶出其中成分。适用情况:适用情况:适用于较易提取的、有效成分遇热易破坏适用于较易提取的、有效成分遇热易破坏以及含多量淀粉、树胶、果胶、粘液质的天然物的提以及含多量淀粉、树胶、果胶、粘液质的天然物的提取。取。特点:特点:浸出率较差,特别是用水为溶剂,其提取液易于发浸出率较差,特别是用水为溶剂,其提取液易于发霉变质,须注意加入适当的防腐剂。霉变质,须注意加入适当的防腐剂。提示提示 加防腐剂:甲苯、甲醛、三氯甲烷加防腐剂:甲苯、甲醛、三氯甲烷第34页,讲稿共74张,创作于星期三第35页,讲稿共74张,创作于星期三v用温水从甜菜中提取糖,用温水从甜菜中提取糖,v用有机溶剂从大豆、花生等油料作物中
21、提取食用油,用有机溶剂从大豆、花生等油料作物中提取食用油,v用水或有机溶剂从植物中提取药物、香料或色素等。用水或有机溶剂从植物中提取药物、香料或色素等。由药材提取物制成各种剂型的后期过程各有不同由药材提取物制成各种剂型的后期过程各有不同:(1)按一定质量标准加工制成煎膏剂、酒剂、酊剂、浸膏、流浸膏等按一定质量标准加工制成煎膏剂、酒剂、酊剂、浸膏、流浸膏等剂型;剂型;(2)通过浓缩干燥制成一定规格的半成品,以便制成片剂、冲剂通过浓缩干燥制成一定规格的半成品,以便制成片剂、冲剂等剂型;等剂型;(3)通过适当加工,制成软膏、栓剂等其它剂型;通过适当加工,制成软膏、栓剂等其它剂型;(4)需要精制加工,
22、纯化有效成分,制成注射剂等剂型。需要精制加工,纯化有效成分,制成注射剂等剂型。第36页,讲稿共74张,创作于星期三酊酊 剂剂药药物物用用规规定定浓浓度度的的乙乙醇醇浸浸出出或或溶溶解解而而制制成成的的澄澄清清液液体体制制剂剂,亦亦可可用流浸膏稀释制成。供口服或外用。用流浸膏稀释制成。供口服或外用。煎煎膏膏剂剂药药材材用用水水煎煎煮煮、去去渣渣浓浓缩缩后后,加加炼炼蜜蜜或或糖糖而而制制成成的的半半流流体体制剂。制剂。酒酒 剂剂药材用蒸馏酒浸提而制成的澄清液体制剂。药材用蒸馏酒浸提而制成的澄清液体制剂。浸浸膏膏剂剂用用煎煎煮煮法法或或渗渗漉漉法法制制备备,全全部部煎煎煮煮液液或或渗渗漉漉液液应应低
23、低温温浓浓缩缩至至稠稠膏状,加稀释剂或继续浓缩至规定的量。膏状,加稀释剂或继续浓缩至规定的量。流浸膏流浸膏将生药的乙醇或水浸出的液体用一定方法浓缩而成的称为流浸膏。将生药的乙醇或水浸出的液体用一定方法浓缩而成的称为流浸膏。第37页,讲稿共74张,创作于星期三产物产物固体固体溶质溶质溶剂溶剂咖啡咖啡粗烤咖啡粗烤咖啡咖啡咖啡溶质水溶质水豆油豆油大豆大豆豆油豆油己烷己烷大豆蛋白大豆蛋白豆粉豆粉蛋白质蛋白质NaOH溶液,溶液,pH 9香料香料丁香、胡椒、麝香草丁香、胡椒、麝香草香料成分香料成分80%乙醇乙醇蔗糖蔗糖甘蔗、甜菜甘蔗、甜菜蔗糖蔗糖水水维生素维生素B碎米碎米维生素维生素B乙醇乙醇-水水玉米蛋
24、白质玉米蛋白质玉米玉米玉米蛋白质玉米蛋白质90%乙醇乙醇胶质胶质胶原胶原胶质胶质稀酸稀酸果汁果汁水果块水果块果汁果汁水水鱼油鱼油碎鱼块碎鱼块鱼油鱼油己烷,丁醇,己烷,丁醇,CH2Cl2鸦片提取物鸦片提取物罂粟罂粟鸦片提取物鸦片提取物CH2Cl2或超临界或超临界CO2胰岛素胰岛素牛、猪胰腺牛、猪胰腺胰岛素胰岛素酸性醇酸性醇肝提取物肝提取物哺乳动物的肝哺乳动物的肝肽、缩氨酸肽、缩氨酸水水低水分水果低水分水果高水分水果高水分水果水水50%的糖液的糖液脱盐海藻脱盐海藻海藻海藻海盐海盐稀盐酸稀盐酸去咖啡因的咖啡去咖啡因的咖啡绿咖啡豆绿咖啡豆咖啡因咖啡因氯代甲烷,超临界氯代甲烷,超临界CO2中草药汁中草药
25、汁中草药材中草药材药用成分药用成分水水药酒药酒中草药材中草药材药用成分药用成分酒酒第38页,讲稿共74张,创作于星期三2.浸出的问题浸出的问题(1)溶剂的选择)溶剂的选择u“相似相容相似相容”原理。原理。u在工业规模上,希望溶剂对目的物质的分配系数大且对在工业规模上,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。高,无爆炸性,易去除和回收。u不能影响食品风味。不能影响食品风味。u食品工业中常用的浸取剂有:水、酸、无毒的含盐水溶液、乙醇食品工业中常用的浸取剂有:水、酸、无毒的含盐水
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