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第十三章 发酵产物的提取与精制方法1什么是乳化现象？常用去乳化方法有哪些？答：一类能使互不相溶的液体形成稳定乳状液的有机化合物。它们都是具有表面活性的物质，能降低液体间的界面张力，使互不相溶的液体易于乳化。乳化时，分散相是以很小的液珠形式(直径在0.1微米至几十微米之间)均匀地分布在连续相中，乳化剂在这些液珠的表面上形成薄膜或双电层，以阻止它们的相互凝聚，保持乳状液的稳定。乳状液是一个非均相体系。最常见的是以水为连续相，以不溶于水的有机液体为分散相的水包油型乳状液。也有以水为分散相，以不溶于水的有机液体为连续相的油包水乳状液。要配制稳定的乳状液，可以加入单一组分的乳化剂，也可同时加入几种乳化剂。 乳化剂分子中有亲水和亲油两个部分。根据它们的亲水部分的特性， 可分以下几类：负离子型乳化剂。是在水中电离生成带有烷基或芳基的负离子亲水基团的乳化剂，如羧酸盐、硫酸盐和磺酸盐等。这类乳化剂最常用，常见的商品有：肥皂（C1517H3137COONa）、硬脂酸钠盐(C17H35COONa)、十二烷基硫酸钠盐（C12H25OSO3Na）和十二烷基苯磺酸钙盐等。负离子型乳化剂要求在碱性或中性条件下使用。在使用多种乳化剂配制乳液时，负离子型乳化剂可以互相混合使用，也可与非离子型乳化剂混配使用。负离子型和正离子型乳化剂不能同时使用在一个乳状液中，如果混合使用会破坏乳状液的稳定性。正离子型乳化剂。是在水中电离生成带有烷基或芳基的正离子亲水基团。这类乳化剂品种较少，都是胺的衍生物，例如N-十二烷基二甲胺，可用于聚合反应。非离子型乳化剂。其特点是在水中不电离。它的亲水部分是各种极性基团，常见的有聚氧乙烯醚类和聚氧丙烯醚类。它的亲油部分(烷基或芳基)直接与氧乙烯醚键结合。2 什么是带溶剂？答：由于萃取剂与抗生素形成的复合物分子的疏水性比抗生素分子本身高的多，从而在有机相中有很高的溶解度。因此，在抗生素萃取中萃取剂又称带溶剂。 带溶剂是指易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质，也称为化学萃取剂。对于水溶性强的溶质，可利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子，使溶质向有机相转移。这种溶剂称为带溶剂3何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？ 答：双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相。因使用的溶剂是水，因此称为双水相，在这两相中水分都占很大比例(85一95)，活性蛋白或细胞在这种环境中不会失活，但可以不同比例分配于两相，这就克服了有机溶剂萃取中蛋白容易失活和强亲水性蛋白难溶于有机溶剂的缺点。可以构成双水相的体系有：1、离子型高聚物非离子型高聚物（分子间斥力）PEGDEXTRAN2、高聚物相对低分子量化合物（盐析作用）PEG硫酸铵4反胶团的基本结构？反胶团萃取的特点有哪些？基本结构：表面活性剂的极 性头朝内，疏水 的尾部向外，中间形成极性的“核”特点：1、极性“水核”具有较强的溶解能力。2、生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。3、由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。5吸附剂要满足的要求是什么？分哪几类？答：吸收剂的一般要求是：（1）吸收剂的密度与分子量的比值（M）越大，吸收效果越高。芳烃的M比值最大，环烷烃次之，烷烃最小。（2）应具有较好的选择性，即对原料气中的产品组分（如C3、C4组分）的吸收能力强，而对非产品组分（如C1、C2组分）的吸收能力弱。在中压条件下，烷烃选择性最好，环烷烃次之，芳烃最差。因此，应将M比值与选择性综合考虑。（3）应具有合适的馏分范围和较低的蒸气压。一般吸收油分为两种，即轻吸收油（汽油馏分）和重吸收油（轻柴油馏分）。前者的吸收能力好，M比值大，但在吸收塔顶易被干气携带而造成较大的损失。因此，在炼油厂催化裂化装置的吸收系统中，都采用稳定汽油作吸收油，以减少携带量。同时，还增设用轻柴油作吸收剂的再吸收塔，以回收被带出的汽油。（4）粘度小。粘度越小，全塔板效率越高。（5）相对密度较小且不溶于水，以便于和水分离。（6）应具有较好的稳定性，不易产生热分解而生成胶质，且不应含有有机酸、硫化物、精制残余物（酸碱精制）及杂质等，以免影响产品质量。（7）比热小，以便加热蒸发时消耗较少的热量，节约燃料。除以上要求外，还应重视吸收剂的供应，要求来源方便。最好先考虑用本装置或本厂的产品或半成品作为吸收剂。有氢氧化钙（生成碳酸钙）、硅胶（物理吸附）、活性炭（物理吸附）、分子筛（物理吸附）、钠石灰（氢氧化钠与氢氧化钙混合物，生成碳酸盐）等二氧化碳吸附剂。其余还有过氧化钠（生成碳酸钠和氧气），用在高精尖领域。6什么是穿透曲线、穿透点？穿透点有何意义？ 答：吸附过程中吸附塔出口溶质浓度额变化曲线称为穿透曲线。出口处溶质浓度上升的点称为穿透点。意义：根据穿透点可准确计算穿透时间。7流化床吸附操作的优缺点是什么？答：优点：压降小，可处理高粘度或含固体微粒的粗料液。操作简单，可连续操作。缺点：床内固相与液相返混剧烈，特别是高径较小的流动床。效率低于固定床和膨胀床。 8离子交换原理和过程是什么？离子交换剂的构成？答：离子交换的原理包括复杂的吸附、吸收、穿透、扩散、离子交换离子亲和力等物理化学过程。交换过程：1发酵醪中的离子经吸附或扩散到树脂的表面2穿透树脂的表面，被吸附或扩散到树脂内部的活性中心3这些离子与树脂中原有的自由离子互相交换4交换出来的离子自树脂内部的活性中心扩散到树脂表面构成：离子交换树脂是由空间网状结构骨架（即母体）与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成二部分：（1）固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成固定离子；（2）活动部分，能在一定空间内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子或反离子。 9离子交换剂的分类和命名方法如何？ 答：分类：1阳离子交换剂2阴离子交换剂3两性离子交换剂4选择性离子交换剂5吸附树脂6电子交换树脂命名方法：离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。第一、第二位数字的意义，见表8-1。表8-1 树脂型号中的一、二位数字的意义代号 0 1 2 3 4 5 6分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螫合性 两性 氧化还原性骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系 醋酸系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系大孔树脂在型号前加“D”，凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“”号连接阿拉伯数字表示。如D0117，表示大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，其交联度为7。离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂有限公司、南开化工厂、浙江争光实业股份有限公司、晨光化工研究院树脂厂、江苏色可赛思树脂有限公司等；国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Success公司生产Ionresin系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母)，A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母)，如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。我国化工部规定(HG2-884-76)，离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类：0 代表强酸性，1代表弱酸性，2代表强碱性，3代表弱碱性，4代表螯合性，5代表两性，6代表氧化还原。第二位数字代表不同的骨架结构：0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2代表酚醛系，3代表环氧系等。第三位数字为顺序号，用以区别基体、交联基等的差异。 此外大孔型树脂在数字前加字母D。因此，D001是大孔强酸性苯乙烯系树脂。10影响离子交换速度的主要因素有哪些？1树脂颗粒的大小：树脂颗粒越小，交换速度越快。这是因为树脂的颗粒越小，内扩散的距离越短；同时颗粒越小，也等于扩大了膜扩散的表面积，从而加快交换速度。但树脂颗粒也不宜太小，因为太小会增大水流通过树脂层的阻力，且在反洗运行时容易流失。2树脂的交联度：树脂的交联度越大，网孔越小，则其颗粒内扩散越慢，交换速度就越慢，当水中有粒径较大的离子存在时，对交换速度影响就更为显著。3溶液中离子浓度：溶液浓度是影响扩散速度的重要因素，浓度越大，扩散速度越快。水溶液中离子浓度内扩散和膜扩散有不同程度的影响。当水溶液中离子浓度较大，膜扩散的速度就较快，此时交换速度主要受内扩散的支配，即内扩散是决定性阶段。这相当于水处理工艺中树脂再生时的情况。若水溶液中电解质的浓度较小，膜扩散的速度就变得非常慢，故交换速度受膜扩散的支配，这相当于用阳离子交换树脂进行水软化时的情况。当然，溶液中离子浓度变化时，树脂因膨胀或收缩也会影响到内扩散。4温度：提高水温能同时加快内扩散和膜扩散，所以离子交换设备运行时，一般水温保持在2040。但也不能过高，因为水温过高会影响交换