Вконтакте Одноклассники Фейсбук Гугл+ Английский Испанский Итальянский Русский Украинский

Реклама

Экстракция (экстрагент)



Экстракция (экстрагент)

Экстракция (лат. Extractio лат. Extragere - извлекать, добывать) - это процесс извлечения одной или нескольких веществ (компонентов) из сложных систем (жидких или твердых) селективным растворителем, который называется экстрагентом.

Вещества, которые изымают из сырья (растительного, животного) с помощью экстрагента (растворителя), называются экстрактивными веществами. Их условно делят на действующие и сопутствующие. К действующим веществам относятся алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, витамины и другие вещества, от которых в основном зависит терапевтический эффект. К сопутствующим веществам относятся клетчатка, белок, смолы, пектиновые вещества, крахмал и др. Лечебное действие экстрактивных веществ обусловлена не одной действующим веществом сырья, а комплексом биологически активных веществ, которые усиливают, ослабляют или видоизменяют действие основного вещества.

Целью экстракции

Целью экстракции является разделение смесей, повышение концентрации любого вещества, освобождение растворителя от примесей или его замена и тому подобное. Значительным преимуществом экстрагирования сравнению с другими процессами разделения жидких смесей является низкая рабочая температура, обычно комнатная. Для проведения экстракции используют специальные аппараты - экстракторы, к которым помещают исходную смесь и растворитель (экстрагент). В результате экстракции образуются экстракт - раствор добытых компонентов в экстрагенте и рафинат - смесь, в которой концентрация этих компонентов будет меньше. Процесс экстрагирования можно отобразить с помощью схемы.

Экстрагент (растворитель)

Экстрагент (растворитель) выбирают в зависимости от механизма и технологических особенностей процесса экстрагирования.

Основные требования к экстрагенту:

  1. малая растворимость в компоненте - носители исходной смеси (в первичном растворителе)
  2. селективность, то есть способность извлекать из исходной смеси или материала только один компонент или группу компонентов.

Промышленные экстрагенты необходимо, чтобы он дополнительно было:

При выборе экстрагентов следует также сравнивать их плотность, t кип и Tзайм давление насыщенного пара, показатель преломления, растворимость в воде, токсичность, фармакологическую индифферентность и тому подобное. В химической и фармацевтической промышленности чаще всего применяют такие экстрагенты, как вода, этанол, бензол, четыреххлористый углерод, хлороформ, трихлорэтилен, ацетон, диэтиловый эфир, сжиженные газы и тому подобное. При экстрагировании из растительного сырья для улучшения условий разделения часто используют смешанные растворители. В таблице приведены основные физические характеристики некоторых органических растворителей, необходимые для расчетов.

Таблица. Физические характеристики некоторых органических растворителей

№ п / п Растворитель Мол. м. Плотность ρ, кг / м3 при 20 ° С Динамическая вязкость η • 103 Па • с при 20 ° С Поверхностное натяжение σ • 103 Дж / м2 при 20 ° С диэлектрический коэфф ε Температура кипения, t кип., ° С Удельная теплоемкость С, кДж / кг • К при 20 0С Удельная теплота образования пары λ, кДж / кг при t кип.
1 Ацетон СН3СОСН3 58,1 791 0,322 23,7 20,7 (25 ° С) 56,2 2,178 512,3
2 Бензол С6Н6 78,1 879 0,651 29,0 2,28 (20 ° С) 80,1 1,676 393,8
3 Этанол С2Н5ОН 40,1 789 1,19 22,3 24,3 (25 ° С) 78,3 2,555 846,4
4 Изопропанол (СН 3) 2СНОН 60,1 785 2,39 21,7 18,3 (25 ° С) 82,4 2,597 673,6
5 Метанол СН3ОН 32,04 792 0,584 22,6 32,63 (25 ° С) 64,5 2,472 1111,0
6 Тетрахлорида углерода ССl 4 153,8 1594 0,97 26,9 2,24 (20 ° С) 76,8 0,838 193,9

Для повышения эффективности экстракции подбирают такие условия ее проведения (добавление электролитов или других добавок, температура, давление, уровень рН и т.д.), при которых уменьшается влияние побочных реакций, например. диссоциации, ассоциации и тому подобное.

При проведении экстракции из твердой сырья растительного или животного происхождения скорость процесса повышают в несколько раз действием ультразвука на суспензию, которая образуется после добавления соответствующего растворителя к измельченного сырья.

Для интенсификации процесса экстракции в условиях химического и фармацевтического производства широко применяют экстракторы, действие которых основано на принципах противотока и перемешивания жидкостей. При промышленном разделении Е. проводят или в каскаде аппаратов типа смеситель-отстойник, или в противоточных экстракционных колоннах. Преимуществом смесителя-отстойника является быстрое восстановление режима в каскаде после прекращения процесса, простота эксплуатации и тому подобное. Недостатки - большое количество механического и пневматического оборудования, медлительность достижения равновесия и тому подобное.

Согласно второму закону термодинамики экстракции является самовольным процессом, при течении которого выравниваются химические потенциалы компонента в фазах, контактирующих. Состояние равновесия характеризуется термодинамической константой распределения.

где μ20 (1) и μ20 (11) - стандартные химические потенциалы компонента, который распределяется; R - универсальная гАзова стала; T - температура. Расчет количественных характеристик жидкостной экстракции основывается на законе распределения вещества между двумя растворителями, не смешиваются. Для вычисления материального баланса при одноступенчатой Э. применяют уравнение: ekstrakcia2.eps (2) а при многоступенчатой экстракции (3) где m0 - количество вещества, добываемого в исходном растворе; V0 - объем исходного раствора; V - объем порции экстрагента; n - кратность Е .; m1 - количество вещества, добываемого которая осталась в исходном растворе после однократной экстракции; mn - количество вещества, осталась в исходном растворе после n-кратного экстрагирования. Экстракция широко применяют с аналитической целью, для изолирования лекарственных веществ и ядов при проведении химико-токсикологических исследований.

В фармацевтической практике экстракцию используют для выделения из лекарственного растительного сырья эфирных масел, алкалоидов; на разных стадиях получения и очистки антибиотиков; при изготовлении экстрактов, настоек. Современные методы очистки сточных вод химического, фармацевтического и парфюмерно-косметического производства также включают стадию экстракции.

Кратность экстракции (n), необходимую для снижения содержания вредных для окружающей среды веществ до ПДК, рассчитывают по уравнению (3) .

Полезно знать

^Наверх