第十章固液萃取PPT课件

1第十章固液萃取多功能提取罐多功能提取罐2第十章 固液萃取v第一节 提 取 v第二节 提取设备v第三节 超临界流体萃取 3第一节第一节 提提 取取v萃取的定义、分类及流程萃取的定义、分类及流程v中药提取、提取过程及速率中药提取、提取过程及速率v常用提取剂和提取辅助剂常用提取剂和提取辅助剂v提取方法提取方法 v提取过程的主要工艺参数提取过程的主要工艺参数4萃取定义萃取定义v萃取：利用混合物中各组分在选定溶剂中的萃取：利用混合物中各组分在选定溶剂中的溶溶解度差异，解度差异，来分离混合物的单元操作。其中选来分离混合物的单元操作。其中选定的溶剂称为萃取剂。定的溶剂称为萃取剂。 v萃取过程：溶质从混合物中传递到萃取剂中的萃取过程：溶质从混合物中传递到萃取剂中的传质传质过程。过程。 5萃取分类萃取分类v固固- -液萃取液萃取：用萃取剂分离固体混合物中：用萃取剂分离固体混合物中 组分，又称为提取或浸提。组分，又称为提取或浸提。v液液- -液萃取液萃取：用萃取剂分离液体混合物中：用萃取剂分离液体混合物中组分，又称为萃取。组分，又称为萃取。 6萃取流程萃取流程7中药提取中药提取v定义：以固体中药材作原料，用选定的溶定义：以固体中药材作原料，用选定的溶剂充分提取其有效成分，使其进入液相，剂充分提取其有效成分，使其进入液相，再将不溶性固体与溶液分开的单元操作。再将不溶性固体与溶液分开的单元操作。v名词：溶质，载体，提取剂，提取液，残渣名词：溶质，载体，提取剂，提取液，残渣8q 药药 材材 植物性药材植物性药材：有效成分的分子量比无效成分小得多，：有效成分的分子量比无效成分小得多，提取时有效成分透过细胞膜而无效成分留在细胞内。提取时有效成分透过细胞膜而无效成分留在细胞内。动物性药材动物性药材：有效成分为蛋白质、激素和酶等大分子：有效成分为蛋白质、激素和酶等大分子物质，提取前要先破坏其细胞壁。物质，提取前要先破坏其细胞壁。矿物性药材矿物性药材：无细胞结构，有效成分直接溶解或分散：无细胞结构，有效成分直接溶解或分散于提取剂中。于提取剂中。9提取过程提取过程v润湿与渗透阶段：润湿与渗透阶段：新药材细胞萎缩，经粉碎后一部分细新药材细胞萎缩，经粉碎后一部分细胞发生破裂，可直接提取；大部分细胞仍保持完整，被胞发生破裂，可直接提取；大部分细胞仍保持完整，被提取剂湿润的同时通过毛细管和细胞间隙渗透至细胞内提取剂湿润的同时通过毛细管和细胞间隙渗透至细胞内v溶解阶段：溶解阶段：提取剂进入细胞后与药材中的各种成分相接提取剂进入细胞后与药材中的各种成分相接触，使其中的可溶性成分转移至提取剂中。触，使其中的可溶性成分转移至提取剂中。v扩散阶段：扩散阶段：提取剂溶解有效成分后形成的浓溶液向固体提取剂溶解有效成分后形成的浓溶液向固体表面扩散，并在高渗透压的作用下扩散至主体溶液中。表面扩散，并在高渗透压的作用下扩散至主体溶液中。10提取速率提取速率v植物性药材的提取速率植物性药材的提取速率 N=KSCm式中式中N单位时间内传递至溶液主体的溶质的量单位时间内传递至溶液主体的溶质的量, kmols-1 K总传质系数，总传质系数，ms-1 S 提取剂与固体药材接触的表面积，提取剂与固体药材接触的表面积，m2 Cm固相与液相中有效成分的对数平均浓度差固相与液相中有效成分的对数平均浓度差, kmols-1 11常用提取剂和提取辅助剂常用提取剂和提取辅助剂1.常用提取剂常用提取剂v提取剂要求：对药物中有效成分有较大溶解度，对无提取剂要求：对药物中有效成分有较大溶解度，对无效成分少溶或不溶，无毒、价廉、易于回收。效成分少溶或不溶，无毒、价廉、易于回收。v常用提取剂：水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、石油醚常用提取剂：水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、石油醚等。等。12(1)水水：极性大、溶解范围广、价廉，是最常用的提取剂；：极性大、溶解范围广、价廉，是最常用的提取剂； 选择性差且部分有效成分会发生水解。选择性差且部分有效成分会发生水解。(2)乙醇乙醇：溶解性介于极性与非极性溶剂之间，常采用乙醇：溶解性介于极性与非极性溶剂之间，常采用乙醇 与水的混合液作为提取剂。与水的混合液作为提取剂。(3)丙酮丙酮：性能优良的脱脂剂，还具有防腐功能；缺点是易：性能优良的脱脂剂，还具有防腐功能；缺点是易 挥发和燃烧，具有一定的毒性，不能残留制剂中。挥发和燃烧，具有一定的毒性，不能残留制剂中。常用提取剂常用提取剂13(4)氯仿氯仿：非极性提取剂，能溶生物碱、苷类等成分，不溶：非极性提取剂，能溶生物碱、苷类等成分，不溶蛋白质等成分，一般仅用于有效成分的提纯和精制；蛋白质等成分，一般仅用于有效成分的提纯和精制；(5)乙醚乙醚：非极性有机提取剂，可与乙醇等有机溶剂任意混：非极性有机提取剂，可与乙醇等有机溶剂任意混溶，溶解选择性强，一般仅用于有效成分提纯和精制；溶，溶解选择性强，一般仅用于有效成分提纯和精制；(6)石油醚石油醚：非极性提取剂，溶解选择性强，常用作脱脂剂：非极性提取剂，溶解选择性强，常用作脱脂剂常用提取剂常用提取剂14常用提取辅助剂常用提取辅助剂2.常用提取辅助剂常用提取辅助剂v定义：凡加入提取剂中能增加有效成分溶解度以及制定义：凡加入提取剂中能增加有效成分溶解度以及制品的稳定性或能除去或减少某些杂质的试剂。品的稳定性或能除去或减少某些杂质的试剂。v常用提取辅助剂：常用提取辅助剂： 酸类：盐酸、硫酸、冰醋酸和酒石酸；酸类：盐酸、硫酸、冰醋酸和酒石酸； 碱类：氨水、碳酸钠、碳酸钙。碱类：氨水、碳酸钠、碳酸钙。 表面活性剂表面活性剂15提取方法v浸渍法、煎煮法、渗漉法、水蒸气蒸馏法。浸渍法、煎煮法、渗漉法、水蒸气蒸馏法。(1)浸渍法浸渍法：用定量的溶剂，在选定的温度下，将药材饮片用定量的溶剂，在选定的温度下，将药材饮片或颗粒浸泡一定的时间，以浸出药材成分的方法。或颗粒浸泡一定的时间，以浸出药材成分的方法。v适用于粘性药物及无组织结构、新鲜且易膨胀的药材；适用于粘性药物及无组织结构、新鲜且易膨胀的药材；v缺点：提取效率较低，对贵重或有效成分含量较低的药缺点：提取效率较低，对贵重或有效成分含量较低的药材或制备高浓度制剂应采用重浸渍法。材或制备高浓度制剂应采用重浸渍法。16提取方法(2)煎煮法煎煮法：用水作溶剂，将药材饮片或粗粉加热煮沸一用水作溶剂，将药材饮片或粗粉加热煮沸一定时间，以浸出药材成分的方法。定时间，以浸出药材成分的方法。v适用于有效成分能溶于水，且对湿热较稳定的药材。适用于有效成分能溶于水，且对湿热较稳定的药材。 (3)渗漉法渗漉法：将提取剂连续加入湿润的药材粗粉中，并在：将提取剂连续加入湿润的药材粗粉中，并在下端出口处连续收集流出液。下端出口处连续收集流出液。 v提取效果优于浸渍法。提取效果优于浸渍法。17提取方法(4)水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法：将经过预处理的药材加入提取器并加将经过预处理的药材加入提取器并加入适量的水，然后向水种通入饱和或过热水蒸汽，当入适量的水，然后向水种通入饱和或过热水蒸汽，当体系开始沸腾时，水蒸气便与被分离组分的蒸汽一起体系开始沸腾时，水蒸气便与被分离组分的蒸汽一起由提取器的上部出口管排除，排出蒸汽经冷凝后分层，由提取器的上部出口管排除，排出蒸汽经冷凝后分层，除去水层即得到产品。除去水层即得到产品。v从植物性药材中提取挥发油的常用方法。从植物性药材中提取挥发油的常用方法。18提取过程的主要工艺参数v药材的粒度、温度、压力、时间、浓度差、固液两相药材的粒度、温度、压力、时间、浓度差、固液两相的相对运动速度以及提取剂的用量和提取次数等。的相对运动速度以及提取剂的用量和提取次数等。(1)药材的粒度药材的粒度：适宜粒度：适宜粒度(2)温度温度：一般控制在提取剂的沸点以下：一般控制在提取剂的沸点以下(3)压力压力：对于组织坚实紧密的药材，提高压力有利于润：对于组织坚实紧密的药材，提高压力有利于润湿阶段。湿阶段。19提取过程的主要工艺参数(4)时间时间：提取过程达动态平衡之前可增加提取时间：提取过程达动态平衡之前可增加提取时间(5)浓度差浓度差：药材内部溶液与其外部溶液的浓度差，是：药材内部溶液与其外部溶液的浓度差，是提取传质推动力，应适当增大浓度差提取传质推动力，应适当增大浓度差(6)固液两相的相对运动速度固液两相的相对运动速度：应加强，如搅拌：应加强，如搅拌(7)提取剂用量和次数提取剂用量和次数：适宜提取剂用量与提取次数。：适宜提取剂用量与提取次数。20第二节第二节 提取设备提取设备 v间歇式提取设备 多功能提取罐多功能提取罐 搅拌式提取罐搅拌式提取罐v连续提取设备 U形螺旋式提取器形螺旋式提取器 螺旋推进式提取器螺旋推进式提取器 肯尼迪式连续提取器肯尼迪式连续提取器 波尔曼式连续提取器波尔曼式连续提取器 21药材药材带筛板的活动底带筛板的活动底提取液提取液多功能提取罐多功能提取罐v提取率较高、操作方便、能提取率较高、操作方便、能耗少，适用范围广。可常温耗少，适用范围广。可常温常压提取，也可以加压加热常压提取，也可以加压加热提取。用于水提、醇提以及提取。用于水提、醇提以及水蒸气提取药材中挥发油，水蒸气提取药材中挥发油，以及回收药渣中溶剂。以及回收药渣中溶剂。22搅拌式提取器搅拌式提取器v在罐内装有搅拌器。提取速率在罐内装有搅拌器。提取速率比多能提取罐高，其功能与多比多能提取罐高，其功能与多能提取罐相同。能提取罐相同。 v结构简单，可间歇或半连续操结构简单，可间歇或半连续操作，常用于植物籽的提取；作，常用于植物籽的提取；v提取率和提取液的浓度较低。提取率和提取液的浓度较低。23v浸渍式连续逆流提取浸渍式连续逆流提取v密闭操作，适用于挥密闭操作，适用于挥发性有机溶剂提取。发性有机溶剂提取。v提取率高，劳动强度提取率高，劳动强度低，但清洗不方便。低，但清洗不方便。 U形螺旋式提取器形螺旋式提取器 药材药材残渣残渣提取液提取液提取剂提取剂24螺旋推进式提取器螺旋推进式提取器 v逆向流动，结构简单，易于清洗，适合于加热提取。逆向流动，结构简单，易于清洗，适合于加热提取。25肯尼迪式逆流提取器肯尼迪式逆流提取器 v浸渍式连续逆流提取器，可通过改变桨的转速和叶片浸渍式连续逆流提取器，可通过改变桨的转速和叶片数量来适应不同品种药材的提取。数量来适应不同品种药材的提取。26v渗漉式连续混流提取渗漉式连续混流提取器，效率较低。器，效率较低。 波尔曼式连波尔曼式连续提取器续提取器 镂空篮子镂空篮子半浓液槽半浓液槽全浓液槽全浓液槽残渣槽残渣槽27第三节第三节 超临界流体萃取超临界流体萃取 一、超临界流体一、超临界流体二、超临界萃取原理二、超临界萃取原理三、超临界萃取的特点三、超临界萃取的特点四、超临界萃取剂四、超临界萃取剂五、超临界萃取流程五、超临界萃取流程 28一、超临界流体一、超临界流体v定义：定义：当流体的温度和压力当流体的温度和压力均超过其临界温度和压力时，均超过其临界温度和压力时，此时体系的性质变得均一而此时体系的性质变得均一而不再分为气体和液体，该状不再分为气体和液体，该状态下的流体被称为超临界流态下的流体被称为超临界流体，体，SCF。29超临界流体超临界流体v特点：特点：密度接近于液体，具有与液体相当的萃取能力；密度接近于液体，具有与液体相当的萃取能力；粘度和扩散系数接近气体，具有与气体相当传质速率；粘度和扩散系数接近气体，具有与气体相当传质速率；临界点附近汽化潜热急剧下降，有利于传热和节能；临界点附近汽化潜热急剧下降，有利于传热和节能；临界点附近流体的温度和压力的微小变化将引起流体溶临界点附近流体的温度和压力的微小变化将引起流体溶解能力的显著变化，有利于后续分离过程。解能力的显著变化，有利于后续分离过程。30二、超临界萃取的基本原理二、超临界萃取的基本原理v利用超临界流体的特性，在较高压力下，将溶质溶解利用超临界流体的特性，在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因其密度下降的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因其密度下降溶解度降低而析出，从而实现特定溶质的萃取。溶解度降低而析出，从而实现特定溶质的萃取。 31超临界萃取的基本原理超临界萃取的基本原理液体液体CO2超临界超临界流体流体CO2气体气体CO232三、超临界萃取的特点三、超临界萃取的特点兼具精馏和液液萃取的某些特点；兼具精馏和液液萃取的某些特点；可通过调节温度和压力来控制萃取能力；可通过调节温度和压力来控制萃取能力；萃取剂分离回收方法简单，可循环试用；萃取剂分离回收方法简单，可循环试用；萃取温度与萃取剂临界温度相关。萃取温度与萃取剂临界温度相关。33四、超临界萃取剂四、超临界萃取剂非极性非极性：二氧化碳、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、：二氧化碳、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、 环己烷、苯、甲苯等；环己烷、苯、甲苯等；极性极性：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、氨、：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、氨、 水等。水等。34五、超临界萃取流程五、超临界萃取流程v按溶质与萃取剂的分离方法分：变压萃取、变温萃取、吸按溶质与萃取剂的分离方法分：变压萃取、变温萃取、吸附萃取。前两者以溶质为产品，后者以萃余物为产品。附萃取。前两者以溶质为产品，后者以萃余物为产品。35超临界萃取流程超临界萃取流程