重慶大學生物分離工程_萃取2024-01-24萃取技術基本原理與分類生物分離工程中萃取技術應用萃取設備類型及操作要點萃取過程優化與控制策略案例分析：成功應用實例分享實驗設計與操作技能培養目錄01萃取技術基本原理與分類利用物質在兩種不互溶（或微溶）溶劑中溶解度或分配比的不同來達到分離、提取或純化目的的一種操作。萃取定義分離主產品與副產品、除去雜質、回收溶劑、提取有效成分等。萃取作用萃取定義及作用與原溶劑不互溶、對溶質的溶解度要遠大于原溶劑、與溶質不反應、易于回收和再生。具有較高的選擇性、物理性質（如密度、粘度、界面張力等）要適宜、化學穩定性好，不易燃易爆，毒性低，腐蝕性小、回收容易，價格便宜。萃取劑選擇與性質萃取劑的性質萃取劑的選擇萃取過程分類及方法按被萃取組分的性質分類物理萃取和化學萃取。按萃取劑的使用狀態分類液-液萃取、固-液萃取和超臨界流體萃取等。按萃取操作方式分類單級萃取和多級萃取。按萃取體系分類二元萃取體系和多元萃取體系。按萃取設備分類混合澄清器、離心萃取器、轉盤塔和振動篩板塔等。02生物分離工程中萃取技術應用利用研磨、高壓勻漿等機械力作用，使細胞壁和細胞膜破裂，釋放細胞內容物。機械破碎法非機械破碎法分離技術采用滲透壓沖擊、酶解、化學試劑處理等非機械手段，破壞細胞膜結構，達到細胞破碎的目的。通過過濾、離心等分離手段，去除細胞碎片和雜質，得到初步的細胞提取物。030201細胞破碎與初步分離

蛋白質純化與濃縮沉淀法利用蛋白質在不同pH值、鹽濃度或有機溶劑中的溶解度差異，使蛋白質從溶液中沉淀出來。色譜法根據蛋白質在固定相和流動相之間的分配系數不同，實現蛋白質的分離純化，如凝膠過濾色譜、離子交換色譜等。超濾法利用超濾膜的選擇性透過性，將不同分子量的蛋白質進行分離和濃縮。123采用酚/氯仿抽提、硅膠柱層析等方法，從生物樣品中提取核酸，去除蛋白質和雜質。核酸提取通過熱水浸提、酸堿處理等手段，從植物或微生物細胞中提取多糖成分，進一步采用乙醇沉淀等方法進行純化。多糖提取針對不同生物大分子的特性，采用相應的提取方法，如酶解法提取膠原蛋白、離子交換法提取核酸等。其他生物大分子提取核酸、多糖等生物大分子提取03萃取設備類型及操作要點操作要點在使用分液漏斗時，應確保漏斗干凈，無殘留物，以避免交叉污染。批式萃取過程中，應嚴格控制萃取時間、溫度和pH值等參數，以獲得最佳的萃取效果。攪拌釜在使用前需檢查攪拌器、加熱/冷卻系統等是否正常工作，確保良好的混合效果。設備類型：批式萃取設備主要包括分液漏斗、攪拌釜等。批式萃取設備離心萃取機在運行時，應確保合適的進料速度和離心力場強度，以實現高效的液-液分離。轉盤塔的操作中，需關注轉盤的轉速和料液的流量，確保物料在塔內停留時間適宜。在使用噴淋塔時，應注意調整噴淋密度和塔內溫度，以保持穩定的傳質效率。設備類型：連續式萃取設備主要包括噴淋塔、轉盤塔、離心萃取機等。操作要點連續式萃取設備設備選型依據根據處理量、物料性質、分離要求等因素綜合考慮選擇合適的設備類型。對于處理量大、連續生產的場合，連續式萃取設備更為適用。設備選型依據和操作注意事項對于小批量、多品種的生產，批式萃取設備則具有更高的靈活性。設備選型依據和操作注意事項操作注意事項在使用任何萃取設備前，都應仔細閱讀設備說明書，了解設備的性能和使用方法。操作過程中應注意安全，避免發生泄漏、火災等事故。定期對設備進行維護和保養，確保設備的正常運行和延長使用壽命。01020304設備選型依據和操作注意事項04萃取過程優化與控制策略影響萃取效果關鍵因素分析原料的組成、濃度、粘度等物理化學性質對萃取效果有重要影響。不同的萃取劑對目標物質的溶解度和選擇性不同，影響萃取效果。溫度、壓力、攪拌速度等操作條件對萃取平衡和傳質速率有影響。設備的密封性、攪拌效率、傳熱性能等直接影響萃取過程的穩定性和效率。原料性質萃取劑選擇操作條件設備性能通過改變單一操作條件，研究其對萃取效果的影響，確定較優的操作參數范圍。單因素實驗利用正交表安排多因素實驗，分析各因素對萃取效果的影響程度和交互作用，找出較優的參數組合。正交實驗設計通過建立響應面模型，研究多個操作條件對萃取效果的聯合影響，優化得到較佳的操作條件。響應面法過程參數優化方法探討利用在線濃度監測儀實時監測原料和萃取液中目標物質的濃度變化，及時調整操作條件以保持穩定的萃取效果。濃度監測通過在線溫度和壓力傳感器實時監測萃取過程中的溫度和壓力變化，確保操作條件在安全范圍內。溫度和壓力監測利用在線流量計實時監測原料和萃取劑的流量變化，及時調整進料速度以保持穩定的傳質速率。流量監測將上述在線監測技術與自動化控制系統相結合，實現對萃取過程的實時監測和自動調節，提高過程的穩定性和效率。自動化控制系統在線監測技術在過程控制中應用05案例分析：成功應用實例分享萃取技術應用該企業采用萃取技術，通過選擇合適的萃取劑和操作條件，成功地從發酵液中分離出目標蛋白質，并實現了高純度蛋白質的制備。案例背景某生物制藥企業在生產過程中需要高純度的蛋白質，以滿足藥品質量和療效的要求。效果評估經過萃取技術處理后的蛋白質純度達到了95%以上，滿足了藥品生產的質量標準，同時也提高了生產效率和經濟效益。某生物制藥企業蛋白質純化案例某食品加工廠需要提取某種具有保健功能的多糖，以開發新型功能性食品。案例背景該企業利用萃取技術，選用適當的溶劑和萃取條件，從原料中提取出目標多糖，并實現了多糖的純化和濃縮。萃取技術應用經過萃取技術處理后的多糖純度得到了顯著提高，同時保留了其生物活性。該多糖被成功應用于新型功能性食品的開發，取得了良好的市場反響。效果評估某食品加工廠多糖提取案例某環保企業承接了一項工業廢水處理項目，需要去除廢水中的有毒有害物質。案例背景該企業采用萃取技術，通過選擇合適的萃取劑和操作條件，將廢水中的有害物質分離出來，并實現了廢水的凈化和回用。萃取技術應用經過萃取技術處理后的廢水達到了國家排放標準，同時實現了廢水資源化利用。該項目取得了顯著的環保效益和經濟效益。效果評估某環保企業廢水處理中萃取技術應用06實驗設計與操作技能培養確定實驗目的和原理選擇合適的分離方法設計實驗流程確定實驗條件生物分離工程實驗設計思路明確實驗要解決的問題和所依據的科學原理，是實驗設計的出發點。確定實驗步驟、操作順序、時間安排等，確保實驗的順利進行。根據實驗目的和原料性質，選擇適當的分離方法，如萃取、層析、電泳等。根據所選分離方法和原料性質，選擇合適的溶劑、溫度、pH值等實驗條件。準備實驗器材和試劑選擇合適的分液漏斗、燒杯、玻璃棒等器材，準備所需的溶劑和其他試劑。萃取操作將原料和溶劑按一定比例混合，充分振蕩或攪拌，使溶質在兩相間達到分配平衡。萃取實驗操作規范及注意事項分離兩相靜置分層后，將兩相分開，收集所需的一相。重復萃取如需提高萃取效率，可進行多次萃取，合并各次萃取的產物。萃取實驗操作規范及注意事項注意溶劑的易燃、易爆、有毒等性質，采取必要的安全措施。安全第一嚴格控制萃取溫度、時間、pH值等條件，確保實驗的準確性和可重復性?？刂茥l件萃取實驗操作規范及注意事項萃取實驗操作規范及注意事項防止乳化避免使用不相容的溶劑或過度攪拌導致乳化現象的發生。環保要求注意廢液的處理和回收，減少對環境的污染。詳細記錄實驗過程中的各項數據，如原料質量、溶劑用量、萃取次數、產物質量等。記錄原始數據將原始數據進行分類、整理，便于后續分析和比較。數據整理數據處理與結果分析方法數據計算：根據實驗原理和目的，進行相應的數據計算，如回收率、純度等。數據處理與結果分析方法結果比較將實驗結果與理論值或預期結果進行