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高效液液萃取及提取金银花过程中的质量传递

编辑:管理员    发布时间:2016/9/29 17:16:14

高效液液萃取及提取金银花过程中的质量传递

   金银花可以看成由可溶物(溶质)和惰性载体(药渣)组成。金银花提取就是将固体药材中的可溶物由固相转移到液相中来,得到含有溶质的浸出液。其实质就是溶质由固相传递到液相中的传质过程。根据各种成分在不同介质中的溶解性差异,选用适当的介质将有效成分从药材中分离出来。这一原理应用的直接依据就是溶质在与之极性相近的溶剂中有更大的溶解度。

植物药材是有组织细胞和细胞间质组成的复杂包络体,如果不考虑细胞的微观结构,药材可以看作是一种含有大量毛细孔道的多孔介质,与其他一些天然或合成的多孔介质一样,大家可以用孔隙率和曲折因子描述其在某一时刻的形态。植物中的多数有效成分是次生代谢产物,往往集中存在于植物体的特定部位。中草药的溶剂提取涉及一系列质量传递过程,其中包括溶剂的流动、渗透,溶质的溶解、扩散等等,这些过程发生在固体内部及周边环境中,而且与多孔介质的形态变化、固液相间的宏观运动结合在一起,使质量、动量传递高度藕合。溶剂提取过程中的质量传递过程如下:

(1)溶剂对药材的浸润和溶胀

溶剂提取只有当固体中的溶质与溶剂发生直接接触时才能够进行。溶剂向药材中的渗透过程分为两个阶段,一是通过药材表面和内部的毛细管道进入药材内部,二是通过渗透扩散到大体细胞表面。前一过程中溶剂渗透的深度与待提取药材的宏观形态有关,不同溶剂渗入药材骨架内部的速度有很大的差异,主要取决于溶剂的性质和药材机制的表面特性。溶剂与药材机制亲和性的好坏关系到溶剂浸润的速度。一般说来,强亲水性溶剂或强亲脂性溶剂往往对药材的浸润性能不理想,而乙醇、甲醇、丙酮等与水互溶形成的溶剂由于亲水性和亲脂性均较好而可以快速充分的浸润药材。

(2)药材中溶质的溶解过程

溶质的溶解是一种溶剂化过程,即溶质分子由于亲和作用离开固体主体或附着物表面进入溶剂相。溶质的溶解速度与溶解发生的温度,溶质与溶剂接触的表面积,溶液主体的相对饱和度,溶质表面附近的流体流动状况等均有关。

(3)药材内层溶质的扩散行为

    分子扩散强度与温度、压力和体系自身特性有关,Fick定律可以用于描述固体内拟稳态分子扩散传质过程。孔隙率和曲折因子等结构参数发生变化,就会影响提取过程。对于多孔介质的扩散,见式(2-2 ):

                      nA=-D(AC)CA  (2-2 )

    式中:nA一溶质的质量传质通量;

    CA一溶质A的传质方向的质量浓度,kg/m? ;

D(AC)一物质A在多孔介质中的有效扩散系数,m2/s 。

(4)固体表层的溶质传递行为

    对流影响的程度与药材表面孔隙的相对大小和孔隙率有关,颗粒越小,孔隙率越大,影响越大。对流传质通量密度可以用下面的式来表示:

                    NA=kCCA

 式中N一传质通量密度;

      kC一对流传质系数,m/s;

      △C一主体相间的浓度差。

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