Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 7 - Quá trình trích li

Bài 7. Q trình trích li
Extraction


1. Tổng quan về phương pháp trích ly
1.1. Định nghĩa
2.2. Ứng dụng
2.3. Nguyên lý


Q trình trích li (Extraction)
• Là q trình thu hồi 1 chất hay 1 nhóm các chất
vào pha lỏng
• Dùng để phân tách, cơ đặc và tinh sạch sản
phẩm
• Thường là quá trình trước quá trình tinh sạch
và điển hình là trước bước sắc kí


Q trình trích li (Extraction)
• Là bước đầu trong SX thuốc kháng sinh sau phân
tách tế bào
• Ưu điểm của pp trích li: làm giảm đáng kể thể tích
sản phẩm


Ngun lí trích lí
• Dựa vào độ hịa tan khác nhau của các chất trong
các dung dịch khác nhau

2. Phân loại trích li
• Trích li rắn lỏng
• Trích li lỏng lỏng
– Trích ly dung mơi
– Trích ly 2 pha nước


2.1. Trích li rắn lỏng
Trích li các chất có hoạt tính sinh học từ MT rắn
(enzim từ canh trường lên men bề mặt), trích li các
chất có hoạt tính sinh học từ thực vật


Q trình trích li tn theo định luật Fick


G = K kt FC

Trong đó
G
F
Kkt
∆C




-lượng chất được trích li (kg)
- bề mặt trích li (m2)
-hệ số khuyếch tán (m2/s)

- chênh lệch nồng độ
- thời gian khuyếch tán
-bề dày lớp khuyếch tán (m)


2.2. Trích li lỏng lỏng
• Sử dụng 2 chất lỏng khơng trộn lẫn với
nhau
• Chất muốn trích li có khả năng hòa tan
khác nhau trong 2 chất lỏng này
→Chất tan chuyển từ chất lỏng này sang
chất lỏng khác



Dùng cho các phần tử ưa mỡ như kháng sinh



Ứng dụng trích li lỏng lỏng
•Chất tan và dung mơi có độ bay hơi giống nhau
•Chất tan chịu nhiệt kém
•Nồng độ chất tan thấp
→Các sản phẩm sinh học và sản phẩm dược phẩm
phần lớn trích li lỏng-lỏng


Feed

Rafinnate

Extractor

Extracting
solvent

Extract

Chất trích li
Giai đoạn
cân bằng
Hỗn hợp đầu

Chất lỏng trích
li
Raphinat

Sơ đồ giai đoạn cân bằng. Hai pha xem như
khơng hịan tồn trộn lẫn vào nhau


Hệ số phân bố
• Hệ số phân bố (Partition coefficient) K: là sự phân chia
của chất tan tại điều kiện cân bằng giữa 2 pha lỏng

y
K=
x

y - nồng độ cân bằng chất tan trong pha
trích li (Extract)

x - nồng độ chất tan trong pha raphinat
(raphinate)
K - hệ số phân bố


• Mong muốn K càng lớn càng tốt
• Nếu K nhỏ cần trích li nhiều và thể tích chất trích lớn
• K 0 khơng thể trích li


Thí dụ
1. V dung mơi trích li = V raphinat =100 mL. Với tổng 300 phần tử
chất tan, 200 phân tử nằm trong pha trích li, 100 phần tử trong
pha raphinat. Hệ số phân bố

200 / 100
K=
=2
100 / 100
2. Nếu V dung mơi trích li tăng gấp đơi (200mL), với cùng hệ số
k=2. Phần tử chất tan trong pha trích li là 240 và trong pha
raphinat là 60

240 / 200
K=
=2
60 / 100


3. Nếu dùng 2 lần chất lỏng trích li có V=100 ml với cùng k ta có.

Lần 1 trích li được 200 phần tử chất tan. Lần 2 trích li đươc x
phần tử

x / 100
K=
= 2  x  67
(100 − x) / 100

Như vậy với 2 lần trích li ta được 267 phần tử chất tan lớn hơn so
với trích li 1 lần với cùng V
→Nên chia nhiều lần trích li với V nhỏ hơn 1 lần trích li với V lớn


• Nếu hệ số phân bố =4→với trường hợp 1 ta có

x / 100
K=
= 4  x = 240
(300 − x) / 100
• Có nghĩa là với 300 phần tử ta có 240 phần tử trong pha trích li
và 60 trong pha raphinat→Hệ số phân bố càng lớn càng tốt


2.2.1. Trích li dung mơi
• Dung mơi hữu cơ thường được sử dụng như chất trích li
khi chất tan cần trích li bền trong dung mơi hữu cơ (VD:
thuốc kháng sinh phân tử lượng thấp)
• Nhiều thuốc kháng sinh tan rất tốt trong dung môi hữu cơ
và không tan trong nước
• Q trình trích li đa cấp tách nước ra khỏi dung môi

• Dịch lên men Penicillium chứa 20-35mg/L kháng sinh
• Sau khi lọc tách sinh khối, tiến hành trích li dùng Amyl
axetat hay butyl axetat
• Trích li erythromycin dùng pentyl hay amyl axetat………


Ảnh hưởng của pH đến hệ số phân
bố


Ảnh hưởng của dung môi đến hệ số phân bố
của Penicillium
(1) Butyl acetate 48 (4) i-amyl acetate 22
(3) Chloroform 12.3 (5) Di-isopropylether 2.4


Qui trình thu nhận Penicillin bằng trích li
Dịch sau lên
men

Kết tinh tinh thể

Li tâm thu dịch
trong

Tẩy màu bằng
than hoạt tính

Penicillin trong
dung mơi

Trích li liên tục
bằng n-butyl
axetat

Penicillin tinh
khiết

Trích li lại vào
đệm CH3COOK