SolventExtractionSolventExtraction萃取萃取是生物分离中常用的单元操作是生物分离中常用的单元操作原料前处理生物反应工程生物分离工程产品利用在两个利用在两个互不相溶互不相溶的液相中各种的液相中各种组分（包括目的产物）组分（包括目的产物）溶解度溶解度的不同，从而达到分离的目的同，从而达到分离的目的相似相溶相似相溶的原理，选择与目的物结的原理，选择与目的物结构相近的溶剂构相近的溶剂何谓萃取何谓萃取分子结构相似:组成,官能团根据萃取目标物的介电常数寻找极性相近的溶剂为萃取溶剂.一个良好的溶剂要满足以下几方面要求:有大的萃取容量:即单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产物有良好选择性:理想情况只萃取产物而不萃取杂质与被萃取的液相(通常是水相)互溶度小,且粘度低,;界面张力不或适中,有利于相的分散和两相分离.溶剂的回收和再容易化学稳定性好,不易分解,对设备腐蚀性小经济性好,价廉易得安全性好,无毒性或毒性低.不同的萃取剂对溶质的萃取效果不同。如疏水性的青霉素G和V酸性很强，其pKa值为2.5～3.1，相对分子质量分别为334和350，适宜用有机溶剂从发酵液中萃取，在pH2.5～3.0范围内，用乙酸戊酯和乙酸丁酯作为萃取剂的萃取效率高（如下表）。溶剂pH2.5（溶剂/水）pH7.0（溶剂/水）乙酸戊酯45/11/235乙酸丁酯47/11/186乙酸乙酯39/11/260氯仿39/11/22012/11/190物理萃取即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。例如，利用乙酸丁酯萃取发酵液中的青霉素即属于物理萃取。化学萃取则利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。萃取剂与溶质之间的化学反应包括离子交换和络合反应等。化学萃取中通常用煤油、己烷、四氯化碳和苯等有机溶剂溶解萃取剂，改善萃取相的物理件质，此时的有机溶剂称为稀释剂(diluent)。由于氨基酸和一些极性较大的抗生素的水溶性很强，在有机相中的分配系数很小甚至为零，利用一般的物理萃取效率很低，需采用化学萃取。可用于抗生素的化学萃取剂有长链脂肪酸(如月桂酸)、烃基磺酸、三氯乙酸、四丁胺和正十二烷胺等。它们与抗生素形成复合物分子的疏水性比抗生素分子本身高得多，从而在有机相中有很高的溶解度。在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取(Backextraction)。除溶剂萃取外，其他萃取过程一般也要涉及反萃取操作。对于一个完整的萃取过程，常常在萃取和反萃操作之间增加洗涤操作，如下图所示，洗涤操作的目的是除去与目标产物同时萃取到有机相的杂质，提高反萃液中目标产物的纯度。下图中虚线表示洗涤段出口溶液中含有少量目标产物，为提高收率，需将此溶液返回到萃取段。经过萃取、洗涤和反萃取操作，大部分目标产物进入到反萃相(第二水相)，而大部分杂质则残留在萃取后的料液相(称作萃余相)。料液::供提取的溶液供提取的溶液,,通常水溶液通常水溶液溶质溶质::从料液中提取出来的物质从料液中提取出来的物质萃取剂萃取剂::用来萃取产物的溶剂用来萃取产物的溶剂萃取液萃取液::溶质转移到萃取剂中形成的溶液溶质转移到萃取剂中形成的溶液萃余液::被萃取出溶质后的料液称为被萃取出溶质后的料液称为~.杂质溶质萃取剂Lightphase萃取相Heavyphase、萃余相在一定温度和压力下，溶质分配在两个不相溶的溶剂中达到平衡后，溶质在这两相的浓度比为一常数K，此常数称为分配系数是衡量萃取体系是否合理的重要参数：y-----平衡时溶质在萃取相中的浓度X-----平衡时溶质在萃余相中的浓度产物的萃取效率与萃取溶剂和水相的性质有关.水相条件对萃取的影响1）PH影响选择性.较低pH下有利于青霉素在有机相中的分配，当pH大6.0时，青霉素几乎完全分配于水相中。反萃取操作同样可通过调节pH值实现。例如，红霉素在pH9.4的水相中用醋酸戊酯萃取，而反萃取则用pH5.0的水溶液。3）盐析:无机盐的存在可降低溶质在水相中的溶解度，有利于溶质向有机相中分配，如提Vb12时加硫铵，促进Vb12从水转入有机相中；提青霉素进加NaCl.促进青霉素从水转入有机相中4）带溶剂:它们能与产物形成复合物,使产物易溶于有机溶剂中.复合物在一定条件下又要易分解.如青霉素可用脂肪碱作带溶剂.（化学萃(1)混合:料液与萃取剂充分混合形成具有很大比表面积的乳浊液.产物自料液转入萃取剂中.(2)分离:分离或萃取相和萃余相(3)溶剂回收:从萃取相中分离出有机溶剂单级萃取：料液与萃取剂加入混合物中搅拌平衡后的溶液送到分离器内分离得萃取相L萃余相R,L送到回收器.多级萃取：是工业生产最常用的萃取流程是工业生产最常用的萃取流程分离效率高分离效率高产品回收率高产品回收率高溶剂用量少溶剂用量少萃取流程萃取流程使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）混合，静止后分成两层。多级错流萃取：将多个混合－澄清器单元串联起来，各个混合器中分别通入新鲜萃取剂，而料液从第一级通入，逐次进入下一级混合器的萃取操作称为多级错流接触萃取，每次加新溶剂,目标物浓度低,萃取完全多级逆流萃取将多个混合－澄清器单元串联起来，分别在左右两端的混合器中连续通入料液和萃取液，使料液和萃取液逆流接触，即构成多级逆流接触萃取。反向进入，目标物在萃取液中浓度高，耗量少分馏萃取(Fractionalextraction)是对多级逆流接触萃取的改进，料液从中间的某一级加萃取剂(L)从左端第一级加入，而从右端第n级加入纯重相(H)。此纯重相除不含溶质外，与进料的组成相同(如某种缓冲溶液)，在进料级(k)的右端起洗涤作用，使萃取相中目标溶质纯度增加(但浓度下降)，因此第k级右侧的各级称为洗涤段，重相H称为洗涤剂。在第k级的左侧，溶质从重相被萃取进入萃取相，因此这段称为萃取段。与多级逆流接触萃取相比，分馏萃取可显著提高目标产物的纯度。三级错流萃取装置三级错流萃取装置aa——艾德连式三级错流萃取装置三级错流萃取装置bb——泵混合分离器泵混合分离器三级错流萃取装置三级错流萃取装置cc——加挡－齐格勒接触加挡－齐格勒接触三级错流萃取装置三级错流萃取装置dd——霍米－莫脱接触器霍米－莫脱接触器实际发酵产物的萃取操作中常发生乳化现象。乳化即水或有机溶剂以微小液滴形式分散于有机相或水相中的现象。产生乳化后使有机相和水相分层困难，出现两种夹带：发酵废液(萃余液)中夹带有机溶剂(萃取液)微滴，使目标产物受到损失；有机溶剂(萃取相)中夹带发酵液(萃余液)，给后处理操作带来闲难。油水是互不相容的，要形成稳定的乳浊液，一般要有第三种物质－表面活性剂的存 表面活性剂指一端具亲水基团,一端具有亲油基团,发酵液中PR（O/W）是主要的表 面活性剂. 如果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,反之形成油包水型 产生乳化的主要原因是发酵液中存在的蛋白质相固体颗粒等物质，这些物质具 有表面活性剂的作用，使有机溶剂(油) 和水的表面张力降低，油或水易于以微 小液滴的形式分散于水相或油相中。 产生乳化后，需采取某种手段破坏乳浊 液，提高萃取操作收率。 在实施萃取操作前，对发酵液进行过滤 或絮凝沉淀处理，可除去大部分蛋白质 及固体微搅，防止乳化现象的发生。 破乳方法:过滤,离心,加入电解质,物理法( 加热,稀释释,吸附)、顶替法(戊醇)、转型