提取的基本原理和方法

溶剂提取法提取的基本原理和方法PrincipleandMethodofExtracting一、浸提的基本原理•浸提是天然有机物提取过程中一个重要的单元操作。•根据植物浸提过程的扩散传质理论，浸提过程一般可分为三个阶段：浸润渗透——解吸溶解——扩散及溶剂置换。–第一步是让溶剂浸润物料，渗入植物组织和细胞中；–第二步是溶剂溶解植物组织中的有效成分，使其游离于组织或细胞；–第三步则利用细胞内外有效成分存在浓度差，形成内高外低的渗透压，使有效成分向组织或细胞外扩散。•提取过程存在分子扩散和对流扩散两种传质方式。分子扩散•在静止或滞流流体中凭借分子的热运动或粒子的布朗运动而传递物质，称为分子扩散。在分子扩散过程中，溶质分子或粒子从胞内溶液通过原料某一截面向浸提液或溶剂进行扩散，溶质的传递速率可用菲克—爱因斯坦公式表示：xcrNRTdtFdGN610xcrNRTdtFdGN610xcrNRTdtFdGN610式中：N——溶质的传递速率[kg/(m2•h)]；G——溶质的传递数量(kg)；F——传质表面积(m2)；T——时间(h)；R——气体常数[8.31×107g•cm2/(s2。•mol•K)]；T——绝对温度(K)；N0——阿伏伽德罗常数(6.06×1023/mo1)；η——溶剂黏度[g/(cm•s)]；r——溶质粒子半径(cm)；对流扩散•在湍流流体中，物质的传递有分子扩散、涡流扩散，两者总称为对流扩散。涡流扩散是依靠流体质点(大量分子集群)的湍动和旋涡来传递物质的，使原料外部的传质大大加快。此时的分子扩散几乎可以略而不计，涡流扩散的效果占主要地位。•对流扩散的传质方程可表示如下：CkN式中：N——对流扩散速率[kg/(m2•h)]；k——传质系数(m/h)；△C——溶质在界面上的平均浓度与溶质在液相中的平均浓度的差值(kg/m2)。二、溶剂极性•溶剂的极性大小与其分子结构有直接关系。–一般来说，两种基本母核相同的化合物，其分子中功能基的极性越大或极性功能基数量越多，则整个分子的极性大，亲水性强，而亲脂性就越弱；其分子非极性部分越大，或碳链越长，则极性小，亲脂性强，而亲水性就越弱。•常见的溶剂按极性大小顺序依次排列：–水甲酸甘油二甲基亚砜甲醇乙醇正丙醇丙酮乙醛醋酸乙酸乙酯蓖麻油乙醚氯仿植物油四氯化碳液体石蜡。溶剂的分类•常见溶剂按其极性的大小可以分为极性溶剂、半极性溶剂和非极性溶剂等三大类。–极性溶剂：水、甘油、二甲基亚砜。–半极性溶剂：乙醇、丙酮、丙二醇等。–非极性溶剂：乙醚、石油醚、氯仿、乙酸乙酯、液体石蜡等。溶剂的选择•植物成分和溶剂都具有亲水性和亲脂性。常应用“相似相溶”规律选择适当的溶剂。•对于待提取分离的成分，可根据其分子结构判断其极性，选择合适的溶剂。选择溶剂的原则主要有：–①溶剂对有效成分的溶解度大，对杂质溶解度小。–②溶剂与有效成分不起化学变化。–③溶剂价廉、易得、安全无毒等。三、溶剂浸取及强化方法•溶剂浸取方法–可以用于天然产物提取的方法很多，由于各种各样的原因，实际应用于功能成分提取的主要有煎煮法、浸渍法和渗漉法等三种方法。煎煮法•煎煮法即将原料加水煎煮取汁的方法，一般采用夹套锅煎煮。煎煮法适用于有效成分能溶于水，对湿、热均稳定且不易挥发的原料，但煎出液中杂质较多，易霉变腐败，含淀粉类、黏液质等成分的原料，煎煮后溶液黏度大，不易过滤，一些不耐热及挥发性成分在煎煮过程中易被破坏或挥发损失。浸渍法•浸渍法是将原料用适当的溶剂在常温或温热条件下浸泡出有效成分的一种方法。•多功能提取罐是目前国内应用最广的密闭提取罐。适用于天然产物的常压、微压水煎、温浸、热回流、强制循环、渗漉、芬香油提取及有机溶媒的回收等多种工艺操作。渗漉法•渗漉法是将原料粉末润湿膨胀后装于渗漉器内，浸出溶剂从渗漉器上部添加，溶剂渗过原料层向下流动过程中将成分浸出的方法。强化浸提技术•在常法浸提设备中采用一些现代强化浸提技术，可以显著提高浸取率、减少有效成分的损失。•超声波浸提、微波浸提、超临界CO2浸提、脉冲浸提、压缩浸提、电磁振动浸提和电磁场浸提技术等受到较多的关注。四、影响提取效果的因素•溶剂提取的效果首先取决于选择合适的溶剂和提取方法。此外，原料的粉碎度、提取温度、操作压力、浓度差、提取时间、原料与溶剂的相对运动等因素也不同程度影响提取效果。