第十一章萃取設(shè)備

萃取操作是將選定的溶劑加入混合物中，因混合物的各組分在該溶劑中溶解度不同，將所需提取組分加以分離、提取。萃取過(guò)程根據(jù)萃取的對(duì)象可分為液-液萃取和固-液萃取。一般來(lái)說(shuō)非極性化合物、非水溶性化合物或既能溶于水又能溶于溶劑的極性化合物可采用萃取方法提取。一、特點(diǎn)

1、對(duì)于混合物中某些蒸汽壓相近的組分，使用萃取方法可以解決蒸餾方法所不能解決的問(wèn)題；

2、對(duì)各種發(fā)酵產(chǎn)品中的一些熱敏性物料，采用萃取方法破壞極少；

3、能耗低，設(shè)備投資不高；

4、采用多級(jí)萃取可使產(chǎn)品達(dá)到較高濃度，可減少后續(xù)工序的設(shè)備和操作費(fèi)用；二、萃取原理（1）萃取過(guò)程液-液萃取可分為物理萃取和化學(xué)萃取。物理萃?。豪萌苜|(zhì)的擴(kuò)散作用轉(zhuǎn)移到溶媒中去，再采用沉降或離心來(lái)分離的機(jī)械過(guò)程?；瘜W(xué)萃取：溶劑選擇性地與溶質(zhì)化合或絡(luò)合，使溶質(zhì)重新分配而達(dá)到分離目的的過(guò)程；

發(fā)酵液的萃取屬于物理萃取。

萃取過(guò)程由混合、分離、溶劑回收、發(fā)酵液預(yù)處理等組成。溶劑回收的目的是：減少溶劑耗量，降低生產(chǎn)成本，減少溶劑對(duì)環(huán)境的污染。溶劑回收通常采用蒸發(fā)濃縮或蒸餾的方法。發(fā)酵液預(yù)處理的目的是：提高收率，減小設(shè)備體積和投資，減少溶劑用量，便于操作。方法有：除雜和蒸發(fā)濃縮。（2）溶劑的選擇

1、分配系數(shù)K越大越好；分配系數(shù)K是：達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)在萃取相中的濃度y與萃余相中的濃度x的比值。

2、原溶劑和溶媒不互溶；

3、不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，有利于分離；

4、毒性要低、腐蝕性低；

5、穩(wěn)定性高、蒸汽壓低；

（3）操作流程分為間歇操作和連續(xù)操作，又可分為單級(jí)和多級(jí)操作。

1、單級(jí)萃?。毫弦汉腿苊街唤?jīng)過(guò)一次混合及分離而獲得萃取相和萃余相的操作過(guò)程，可間歇也可連續(xù)操作。

2、多級(jí)錯(cuò)流萃取料液的混合及分離是依次經(jīng)過(guò)各級(jí)的，而溶劑是以新鮮溶媒加入各級(jí)的混合器。3、多級(jí)逆流萃?。毫弦汉腿軇┓謩e在流程的兩端加入，然后兩者對(duì)向流過(guò)，溶劑的最后一級(jí)是料液的第一級(jí)，而溶劑的第一級(jí)是料液的最后一級(jí)。特點(diǎn)是對(duì)料液的分離程度高，溶劑耗量小。

4、微分間歇萃?。簩⒁欢康牧弦好看斡脴O微量的溶媒進(jìn)行多次萃取，而一旦萃取液形成，立即被分離。經(jīng)分離、回收后，又再次進(jìn)行萃取。（4）操作條件的選擇

1、溫度：降低系統(tǒng)的溫度可提高萃取效率，料液的分離程度也相應(yīng)提高，但溫度降低液體的粘度增大，擴(kuò)散系數(shù)減小。

2、pH的影響：不同的pH對(duì)分配系數(shù)K的影響很大。在抗生素萃取中，紅霉素在pH9.8和pH5.5時(shí)相差650倍；青霉素在pH2.5和pH7.0時(shí)相差1000倍。3、溶媒比：溶媒比（溶媒量和料液量之比）增大，可使每個(gè)萃取級(jí)的分離效率提高，對(duì)于達(dá)到一定分離程度的料液，其分離級(jí)數(shù)可以減少，而當(dāng)萃取級(jí)數(shù)不變時(shí)，產(chǎn)物的收得率也相應(yīng)提高。

4、鹽析劑的添加：鹽析劑的添加可使分配系數(shù)提高，相應(yīng)萃取效率增大，萃取級(jí)數(shù)可以減少。

5、乳濁液的生成和防止乳濁液的產(chǎn)生對(duì)兩相分離造成很大困難，并使產(chǎn)物的提取得率降低；同時(shí)在萃取相中夾雜了料液微滴，使產(chǎn)品質(zhì)量受到很大的影響。破壞乳濁液的方法有：加熱、過(guò)濾或離心分離、加電解質(zhì)、使用去乳化劑。三、萃取設(shè)備（一）液-液萃取設(shè)備

1、分類(lèi)

a、多級(jí)接觸器：混合分離機(jī)、非機(jī)械式多層塔（篩板塔、泡罩塔）；

b、微分接觸萃取器：非機(jī)械式重力分離塔（噴霧塔、擋板塔、填料塔），機(jī)械式重力分離塔（轉(zhuǎn)盤(pán)接觸塔、脈動(dòng)塔）；

c、離心萃取機(jī)：立式、臥式；

d、碟片式離心分離機(jī);2、混合分離器

水平式：在混合罐中混合，沉降器中分離為輕重兩相，分別進(jìn)入下一步操作。

立式：各級(jí)重疊，形成一個(gè)箱式整體，帶攪拌器，輕重液分別從底部和頂部進(jìn)入，逆流相對(duì)流過(guò)。每一級(jí)分成了混合區(qū)和分離區(qū)。

偏心攪拌立式混合-沉降萃取塔：

3、篩板塔和填料塔：4、離心萃取機(jī)優(yōu)點(diǎn)是萃取時(shí)間短、料液破壞少、處理量大。分臥式和立式。

臥式：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部由若干同心圓筒構(gòu)成，圓筒上有孔，可與空心轉(zhuǎn)軸相連通。重液由左側(cè)進(jìn)口通過(guò)空心軸進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力作用下，經(jīng)同心圓筒小孔向外流到轉(zhuǎn)鼓外緣內(nèi)壁，并流入空心軸的外套從右側(cè)流出；輕液相反，由右側(cè)進(jìn)口通過(guò)空心軸進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓外緣內(nèi)壁，因壓力向內(nèi)流動(dòng)并與重液混合接觸，從左側(cè)的空心軸外緣流出。

轉(zhuǎn)鼓的中心和外緣處，相當(dāng)于混合-沉降器的沉降段，而轉(zhuǎn)鼓的中間部分的同心圓筒相當(dāng)于混合段。離心萃取機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000-5000轉(zhuǎn)/分，適用于重度差小的兩種液體和容易乳化的液體，但不適合重度差大的兩種液體的分離。

立式：（二）固液萃取設(shè)備

1、單效間歇萃取：采用夾套加熱，萃取劑蒸汽經(jīng)萃取器上部的冷凝器回流，與濃縮蒸發(fā)器或蒸餾釜耦聯(lián)，萃取器內(nèi)帶有過(guò)濾篩板，將固液及時(shí)分離。

2、多效逆流連續(xù)萃取器

a、螺旋萃取機(jī)：用螺旋輸送機(jī)作為攪拌混合和輸送的設(shè)備進(jìn)行固液萃取。b、平轉(zhuǎn)式萃取機(jī)：圓柱形外殼其下部為液槽，上部為分隔成若干室的回轉(zhuǎn)體（料槽），可緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)。物料