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固液分离技术

  (3)超临界萃取:它是利用某些流体在高于其临界压力和临界温度时具有很高的扩散系数和很低的粘度,但具有与流体相似的密度的性质,对一些流体或固体物质进行萃取的方法。它的特点是:萃取能力大、速度大,且可通过控制操作压力和温度,使其对某些物质具有选择性,正开始应用于生物工程中。缺点是设备条件要求高,规模较小。超临界萃取技术的原理及特点超临界萃取技术(supercriticsl fluidextraction,SFE),是近二三十年发展起来的一种新型分离技术。超临界流体具有许多与普通流体相异的特性,如其密度接近于液体的密度,这就使得其对液体、固体物质的溶解能力与液体溶剂相当;其粘度却接近于普通气体,自扩散系数比液体大100倍,从而其运动速度和溶解过程的传质速率比液体溶剂提高很多。超临界流体还具有很强的可压缩性,在临界点附近,温度和压力的微小变化会引起超临界流体密度的较大变化,由此可调节其对物质的溶解能力。由于物质在超临界流体中的溶解度随其密度增大而增大,所以萃取完成后稍微提高体系温度或降低压力,以减小超临界流体的密度,就可以使其与待分离物质分离。所选的超临界流体介质与被萃取物的性质越相似,对它的溶解能力就越强。因此,正确选择不同的超临界流体作萃取剂,可以对多组分体系进行选择性萃取,从而达到分离的目的。SFE有许多传统分离技术不可比拟的优点,诸如过程易于调节、达到平衡的时间短、萃取效率高、产品与溶剂易于分离、无有机溶剂残留、对热敏性物质不易破坏等,因此,SFE在众多领域有着广阔的应用前景。但由于CO2是一对称分子,偶极距为0,极化率只有25.6×10-26,且极性随压力增大无明显增加,故用单一的CO2作萃取剂时只表现出对低极性、亲脂性化合物较强的溶解能力,大多数极性较强的组分则难溶于超临界状态下的CO2之中,于是研究者们又提出了在超临界CO2中加入极性溶剂的混合超临界流体萃取技术,即第二类CO2-SFE技术。

  MoraesMD等[10]用10%CH3OH-CO2超临界体系萃取西番莲科植物中的黄酮类化合物,并与传统溶剂提取法进行了比较。LopezavilaV等用15%C2H5OH- CO2超临界体系进行了胡椒属植物中内酯类化合物的萃取研究。

  (4)反胶束萃取法:反胶束或逆胶束是表面活性剂分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集物。反胶物溶液是透明的,热力学稳定的系统,若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中,可使其浓度超过临界胶束浓度(CMC),便会在有机溶剂内形成聚集体,这种聚集体称为反胶束。影响反胶束萃取蛋白质的主要因素有:水相pH值,离子强度,表面活性剂类型,表面活性剂浓度,离子种类等。其萃取蛋白质的应用主要有:分离蛋白质混合物,浓缩α-淀粉酶,从发酵液中提取胞外酶、直接提取胞内酶,用于蛋白质重性等,可见,反胶束萃取技术为蛋白质的分离提取开辟了一条具有工业开发前景的新途径。如Rahaman等采用浓度为0.25mol/L的AOT/异辛烷反胶束溶液,研究了从全发酵液中提取和提纯碱性蛋白酶的方法.通过优化过程参数,净化因子可高达6.三级错流操作时,酶的提取率为50%,利用这一技术可使纯化和浓缩一步完成.G¨oklen等通过实验控制pH值和kcl浓度,成功地实现了核糖酸酸酶α、细胞色素C和溶菌酶的分离,分离前后的HPLC图谱表明反胶束萃取分离酶是非常有效的.Van’TRiet实现了α 淀粉酶的连续萃取和反萃操作,可使α 淀粉酶浓缩8倍.初步显示了这一技术在工业上有着巨大的应用前景.STChou等用AOT/异辛烷从鸡蛋中提取溶菌酶,鸡蛋蛋白用0 05mol/L含0 1 mol /LKCl的磷酸缓冲液(pH9 2)稀释10倍,水相与同体积的含0 05mol/LAOT的异辛浣液混合,在10℃下保持50min,萃取后,含溶菌酶的反胶束体系再与等体积的含1molKCl的0 05mol磷酸缓冲液(pH11 8)混合,30℃下45 min.提取出的蛋白活性为天然状态的90%,酶活力达7 3×104u/mg,较绝.(11)(5)凝胶萃取法:凝胶是化学键交联的高聚物溶胀体,就其化学组成而言,通常可分成三大类:(1)疏水性有机凝胶;(2)亲水性有机凝胶;(3)非溶胀性无机凝胶。其中亲水性有机凝胶具有两大特性:(一)凝胶的胀缩特性,即具有交联网络的聚合物凝胶,能吸收比自身重量大数十倍及至数百倍的溶剂而溶胀。对于一种溶液,凝胶按各组分的分子大小选择性地吸收,小分子物质和无机盐能进入凝胶,而大分子物质则被排斥,因此可将凝胶作为固态萃取剂,用于对溶液中大分子物质的浓缩和净化。(二)相变特性。即在某一物化条件下,吸水凝胶可突然收缩而释放出所吸收的水或其他溶剂,使其体积发生急剧的,大幅度的变化。这一性质不仅使凝胶在萃取操作中便于再重复使用,而且可能导致的多种潜在用途。由于凝胶萃取具有能耗小,萃取剂易再生,设备与操作简单,对物料分子不存在机械剪切或热力破坏等优点,故适用于从稀溶液中提取有机物或生物制品,如淀粉脱水,发酵液中的抗生素的提取以及遗传工程菌中蛋白质的提取等,还可能在一定程度上替代膜分离和凝胶层析等过程。如中国科学院化工冶金研究所利用酸敏型(12)和电敏型聚丙烯酰胺类凝胶(13)浓缩了淀粉酶和葡聚糖,就取得了良好的效果。

  4.5 其他分离方法

  固液分离技术其他分离方法如,一般的物理、化学方法,如破碎、干燥等。就干燥来说又有真空干燥、真空冷冻干燥、流化床干燥、喷雾干燥等。

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