4食品分離技術(shù)

1、食品分離技術(shù) -項麗穎1 【第一章食品分離技術(shù)總論】【分離 】把具有不同性質(zhì)（物理的、化學(xué)的及物質(zhì)化學(xué)的性質(zhì)）的物質(zhì)分開。分離過程是一個從無序到有序的過程，是一個熵減小的過程，需要環(huán)境做功來推動過程的進(jìn)行。這個環(huán)境做功，主要就是靠分離劑（物質(zhì)和能量）來實現(xiàn)。分離過程的功能包括提取、澄清或凈化、濃縮、干燥和回收等。其目的就是提純、去雜。【分離的基本原則】 【分離的方法】 【分離對象】【分離技術(shù)的分類】（一）機(jī)械分離（不涉及傳質(zhì)過程）名稱分離因子分離原理舉例沉降重力密度差水處理離心離心力密度差油精制、牛乳脫脂旋風(fēng)分離慣性流動力密度差噴霧干燥過濾過濾介質(zhì)粒子大小除菌、噴霧干燥/果汁澄清、顆粒分離壓榨

2、機(jī)械力壓力下液體流動油脂生產(chǎn)（二）傳質(zhì)分離：指在分離過程中，有物質(zhì)傳遞過程的發(fā)生。分為以下兩大類：1、2、【 1、平衡分離過程】借助分離媒介（如熱能、溶劑、吸附劑等）使均相混合物系統(tǒng)變?yōu)閮上嘞到y(tǒng)，再以混合物中各組分在處于相平衡的兩相中不等同的分配為依據(jù)而實現(xiàn)分離。1.平衡分離過程名稱原料相態(tài)分離因子分離原理工業(yè)應(yīng)用舉例蒸發(fā)液體熱量蒸汽壓差液體濃縮蒸餾液體熱量蒸汽壓差芳香物質(zhì)回收結(jié)晶液體冷卻或蒸發(fā)利用過飽和度/熔點(diǎn)糖精制、凍結(jié)產(chǎn)品干燥含濕的固體熱量、氣體水分蒸發(fā)食品脫水冷凍干燥液體熱量、減壓凍結(jié) /升華食品干燥萃取固體、液體萃取劑溶解度不同脂肪萃取、天然產(chǎn)物萃取浸提固體溶劑溶解度油提取、蔗糖抽提

3、吸附液體、氣體固體吸附劑吸附勢油脂脫色，水分吸附離子交換液體固體樹脂離子親和力乳清脫鹽、水的軟化【 2、速率控制分離過程】借助某種推動力，如濃度差、壓力差、溫度差、電位差等作用，某些情況下在選擇性透過膜配合下，利用各組分?jǐn)U散速度差異而實現(xiàn)混合物分離操（1）膜分離：利用流體中各組分對膜滲透速率的差別而實現(xiàn)組分分離的單元操作。過程的推動力可以是壓力差、濃度差或電位差。（2）場分離：利用電磁場、重力場、溫度場等物理場作為推動力，對物質(zhì)進(jìn)行分離。名稱原料相態(tài)分離因子分離原理舉例反滲透液體壓力 /膜膜滲透性果汁濃縮、海水淡化超濾液體壓力 /膜膜滲透性乳清粉生產(chǎn)、牛奶濃縮液膜液體、氣體濃度 /膜膜滲透與化

4、學(xué)反應(yīng)污水處理、生化反應(yīng)電滲析液體電場 /膜電位差氨基酸脫鹽、葡萄糖精制電泳液體電場力帶電離子擴(kuò)散遷移氨基酸、核酸、酶分離色譜分離氣體、液體固相載體吸附濃度差難分離物質(zhì)的分離分子蒸餾液體氣體擴(kuò)散分子擴(kuò)散甘油單酯、從油中分離維生素a、e 食品分離技術(shù) -項麗穎2 （三）其他物理場輔助分離技術(shù)1.超聲波萃取:頻率為 20 千赫 50 兆赫左右的電磁波。是一種機(jī)械波，需要能量載體(介質(zhì))來進(jìn)行傳播。原料中有效成分在超聲波場作用下不但作為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)獲得自身巨大加速度和動能， 而且通過 “ 空化效應(yīng) ” 獲得強(qiáng)大外力沖擊，所以能高效率并充分分離出來。（1） 【速介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動】高于20 khz 聲波頻率的超

5、聲波在連續(xù)介質(zhì)（例如水）中傳播時，在其傳播的波陣面上將引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)（包括有效成分的質(zhì)點(diǎn)）的運(yùn)動，使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動獲得巨大的加速度和動能。從而使有效成分迅速逸出基體而游離于水中。（2） 【化作用】超聲波在液體介質(zhì)中傳播產(chǎn)生特殊的“ 空化效應(yīng) ” ，“ 空化效應(yīng) ” 不斷產(chǎn)生無數(shù)內(nèi)部壓力達(dá)到上千個大氣壓的微氣穴，并不斷 “ 爆破 ” 產(chǎn)生微觀上的強(qiáng)大沖擊波作用在原料上，使其有效成分物質(zhì)被“ 轟擊 ” 逸出。（3） 【聲波的振動勻化】使樣品介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)受到的作用一致，使整個樣品萃取更均勻。2.微波輔助萃?。何⒉苎杆俎D(zhuǎn)化為熱能使細(xì)胞內(nèi)部溫度上升，壓力過高細(xì)胞破裂再萃取。3.超聲微波協(xié)同萃取【食品分離過程

6、的特點(diǎn)】分離對象種類多，性質(zhì)復(fù)雜。產(chǎn)品質(zhì)量與分離過程密切相關(guān)。產(chǎn)品要求食用安全。分離對象在分離過程易腐敗。【分離技術(shù)選擇原則】先要確定分離的目的，了解待分離混合物中各組分的物理、化學(xué)、 生物學(xué)方面的性質(zhì)，并要充分關(guān)注分離的目標(biāo)成分。了解目標(biāo)成分性質(zhì)，即相對分子量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、電荷性、熱敏性以及生物活性等基礎(chǔ)性資料對確定分離方法選擇起決定性作用。選擇和確定對目標(biāo)成分的定性、定量方法， 以便在分離過程中能對目標(biāo)成分進(jìn)行檢測，對分離效果進(jìn)行評價。了解物料性質(zhì)。如物料的粘度、目標(biāo)成分在物料中存在的部位、含量等。確定分離方法并進(jìn)行實驗。是否可利用自然的能量進(jìn)行分離？是否為超高純度的分離？分離規(guī)模

7、的大小？按這些要求選擇合適的分離技術(shù)。確定分離方法評價指標(biāo)。一般評價指標(biāo)有：回收率、純度、選擇性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等。中試或工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的放大設(shè)計?！臼称贩蛛x技術(shù)評價】回收率和產(chǎn)品純度產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品安全性簡化生產(chǎn)工藝降低能耗、場地，節(jié)省成本【重要性】分離技術(shù)作為食品工業(yè)的基礎(chǔ)，是重要的食品工藝過程之一。利用分離技術(shù)可以提高農(nóng)作物綜合利用程度，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。利用分離技術(shù)可以改進(jìn)食品的營養(yǎng)與風(fēng)味。使產(chǎn)品更加符合衛(wèi)生、安全的要求。改變生產(chǎn)面貌?！具^程開發(fā)】 三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)： 概念形成課題選定、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)論證(可行性 )和工業(yè)放大技術(shù)。思考題： 1、分離過程基本原則？*2、分離技術(shù)分類及其分離原理。3

8、、選擇食品分離技術(shù)的原則？*4、食品分離過程特點(diǎn)？*5、簡述食品分離技術(shù)在食品工業(yè)中的重要性。【第二章膜分離技術(shù)】第一節(jié)【原理】天然或人工合成的膜，以外加壓力或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純或富集的方法，統(tǒng)稱膜分離法?！緝?yōu)點(diǎn)】在常溫下進(jìn)行、無相變化、無化學(xué)變化、選擇性好、適應(yīng)性強(qiáng)1.按膜的性質(zhì)分：天然膜和合成膜。2.按膜的結(jié)構(gòu)分：多孔膜、致密膜和液膜。食品分離技術(shù) -項麗穎3 常見的膜： 1.多孔膜：膜內(nèi)的孔一般為0.0520 m。2.致密膜：又稱均質(zhì)膜。呈一層均勻的薄膜，無多孔性結(jié)構(gòu)，類似于一團(tuán)纖維，物質(zhì)僅從高分子鏈段之間的自由空間通過。3.不對稱膜：由一

9、個很薄的，但比較致密的分離層和多孔支撐層組成。支撐層孔徑（ 100200 m）比分離層（ 0.11 m）大。4.復(fù)合膜：膜選擇性膜層（活性膜層）沉積于具有微孔的支撐層表面上，就像非對稱性膜連續(xù)性表皮，只是表層與底層是不同材料，而非對稱膜是同一材料。5.無機(jī)膜：無機(jī)膜是一類較新的膜。無機(jī)膜優(yōu)點(diǎn)： （1）化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、化學(xué)溶劑和強(qiáng)氧化劑。（ 2）熱穩(wěn)定性好，耐高溫。（3）通量較大，污染少。（ 4）機(jī)械強(qiáng)度高，使用周期長。（ 5）允許使用條件苛刻的清洗操作（如蒸汽滅菌和高壓反沖洗等）。無機(jī)膜有致密膜、多孔膜和復(fù)合非對稱修正膜三種?！灸げ牧稀坑袡C(jī)：1纖維素衍生材料：醋酸纖維素、硝酸纖維

10、素等。2. 聚砜 :性能優(yōu)于纖維素3. 其它分子材料：較高的機(jī)械強(qiáng)度，耐ph 范圍寬及較耐高溫?zé)o機(jī)：金屬、金屬化合物、陶瓷、玻璃以及沸石等。【膜分離性能】1.分離效率：表觀截留率2.滲透通量3.通量衰減系數(shù)膜分離方法推動力分離機(jī)理透過物截留物膜的類型微濾（ mf）壓力差0.010.2mpa 顆粒大小、形狀進(jìn)行分離 (篩分 ) 水、 溶劑和溶解物0.0210 m 粒子多孔膜超濾（ uf）壓力差0.10.5mpa 根據(jù)分子特性、 大小、 形狀進(jìn)行分離（篩分）溶劑、離子和相對分 子 質(zhì) 量 低 于1000 的小分子生物制品、 膠體和 相 對 分 子 質(zhì)量為 1k300k 非對稱膜反滲透（ ro）壓力

11、差1.010mpa 優(yōu)先吸附、毛細(xì)管流動、溶解擴(kuò)散水、溶劑溶 質(zhì) 或 懸 浮 物質(zhì)非 對 稱 膜或復(fù)合膜電滲析（ ed）電位差荷電、篩分電解質(zhì)離子非 電 解 質(zhì) 大 分子離 子 交 換膜液 膜 分 離（ lm）化 學(xué) 反 應(yīng) 和濃度差反 應(yīng)促進(jìn) 傳遞和擴(kuò) 散傳遞 進(jìn)行分離電解質(zhì)離子非電解質(zhì)離子乳狀液膜、支撐液膜第二節(jié)【反滲透】滲透：溶劑分子從純?nèi)軇﹤?cè)經(jīng)半透膜滲透到溶液側(cè)。滲透壓：滲透一直進(jìn)行到溶液側(cè)壓強(qiáng)高到足以使溶劑分子不再滲透為止，到達(dá)平衡，平衡時膜兩側(cè)壓差。即促使水分子透過的推動力。反滲透：溶劑分子將從溶液側(cè)向溶劑側(cè)滲透。食品分離技術(shù) -項麗穎4 【反滲透分離方法】利用反滲透膜選擇性只能透

12、過溶劑（通常是水） 的性質(zhì)， 對溶液施加壓力以克服溶液滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。【最大特點(diǎn)】能截留絕大部分和溶劑分子大小同一數(shù)量級的溶質(zhì)，而獲得相當(dāng)純凈的溶劑（如水）【反滲透膜的透過機(jī)理】 （一）氫鍵和結(jié)合水孔穴有序擴(kuò)散模型（二）優(yōu)先吸附毛細(xì)管流模型（三）溶解擴(kuò)散模型【影響反滲透因素】1、濃度差極化：邊界層附近形成一種濃度梯度，緊靠于膜表面溶質(zhì)濃度最大，這種濃度梯度就稱為濃差極化。濃差極化邊界層形成的后果：降低了透水速率和膜系統(tǒng)分離能力。2、膜的壓實：改進(jìn)：提高膜械強(qiáng)度，減少膜變形。定期對膜反沖洗，恢復(fù)膜原有孔隙。3、膜的降解：化學(xué)降解：堿性及強(qiáng)酸性液體影響下所造成水

13、解。避免方法： ph 調(diào)節(jié)；選用化學(xué)性能穩(wěn)定的膜材料。生物降解：微生物在膜上繁殖的結(jié)果，可用清洗或消毒的方法進(jìn)行處理。4、膜的結(jié)垢：懸浮物可通過預(yù)處理除去，離子化合物、鹽類物質(zhì)可通過螯合法除去?！痉礉B透膜基本要求】透水率大，脫除率高；膜耐壓性能高，致密性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，能在較高溫度下使用，以及抗污染性能好等。（一）纖維素膜（二）聚酰胺膜（三）復(fù)合膜【反滲透膜組件的結(jié)構(gòu)】有管式、平板式、中空纖維式和螺旋式四種。【反滲透系統(tǒng)的工藝流程】膜組件與泵構(gòu)成膜分離裝置。工業(yè)工藝流程可歸結(jié)成2 種基本形式：單向流程與再循環(huán)流程?！炯墶恳患壷高M(jìn)料液經(jīng)過一次加壓反滲透分離；二級指進(jìn)料液經(jīng)過二次加壓反滲透分離。

14、【段】在同一級中，排列方式相同的組件稱為一個段?！痉礉B透應(yīng)用】果汁濃縮、脫除葡萄酒中的酒石。第三節(jié)【超濾分離技術(shù)】【原理】以壓差為推動力進(jìn)行的篩孔分離過程。通常認(rèn)為超濾截留溶質(zhì)相對分子量500。【膜污染】指料液中某些組分在膜表面或膜孔中沉積導(dǎo)致膜滲透流率下降的現(xiàn)象。濃度極化和膜污染將使膜滲透流率下降，導(dǎo)致超濾無法進(jìn)行較長時間的穩(wěn)定操作。控制措施：預(yù)先過濾除去料液中的大顆粒；增加流速，減薄邊界層厚度，提高傳質(zhì)系數(shù)；選擇適當(dāng)?shù)牟僮鲏毫土弦吼ざ?，避免增加沉淀層的厚度與密度；采用具有抗污染性的修飾膜；定期對膜進(jìn)行清洗和反沖?！境瑸V的應(yīng)用】乳品工業(yè)、果汁澄清、制備大豆分離蛋白質(zhì)、醬油釀造。第四節(jié)【液膜

15、分離技術(shù)】一層很薄的液體。它能夠把兩個組成而又互溶的溶液隔開，并通過滲透現(xiàn)象起著分離一種或一類物質(zhì)的作用。分為油型和水型。液膜按其構(gòu)型和操作方式的不同，主要分為支持液膜和乳化液膜。乳化型液膜：支持型液膜：支持液膜外相（載體和溶劑）膜相（液膜）內(nèi)相（回收液）【乳化液膜】 制備是首先將兩個不互溶相即內(nèi)相（回收液）和膜相（液膜溶液）充分乳化制成乳液，再將此乳液在攪拌條件下分散在第三相（即外相）中而成。通常內(nèi)相與外相互溶， 而膜相既不溶于內(nèi)相也不溶于外相。在液膜分離過程中，在膜的原料一側(cè)（外相食品分離技術(shù) -項麗穎5 側(cè)）界面上，欲提取的目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)入膜相，而在膜的接收相一側(cè)（內(nèi)相側(cè)）同時釋放出該物質(zhì)，

16、達(dá)到與原料中其他成分相分離的目的。因此液膜分離法是膜的兩側(cè)同時進(jìn)行萃取和反萃取（或吸收與解吸）的操作。【支持液膜】 是由溶解了載體的液膜，在表面張力的作用下，依靠聚合物凝膠層中的化學(xué)反應(yīng)或帶電荷材料的靜電作用，浸沒在多孔支持體的微孔內(nèi)而制成的。由于液膜分布在多孔支持體上，能承受較大的壓力，且具有更高的選擇性，因此， 它可以承擔(dān)合成聚合物膜所不能勝任的分離要求。支持液膜的分離性能與支持體材質(zhì)、膜厚度及微孔直徑的大小有關(guān)。一般而言， 支持體孔徑越小液膜越穩(wěn)定，但孔徑過小將使空隙率下降，從而將降低透過速度。【液膜組成】表面活化劑：液膜主要成分之一，主要用于控制液膜的穩(wěn)定。1%-5% 膜溶劑：構(gòu)成膜機(jī)

17、體,為了保持液膜穩(wěn)定性，溶劑要具有一定黏度。溶劑不溶于膜內(nèi)相和外相。90%左右膜增強(qiáng)劑：分離操作過程中要求液膜具有一定穩(wěn)定性，而在破乳階段又要求它容易破碎，為了使二者統(tǒng)一，通常使用添加劑。流動載體：液膜分離中流動載體是實現(xiàn)分離傳質(zhì)的關(guān)鍵，流動載體主要有離子型和非離子型兩大類，而離子型載體又分為正電性載體和負(fù)電性載體。一般非離子型載體比離子型載體好。1%-5% 【液膜分離機(jī)理】 （一）無載體擴(kuò)散遷移1、單純擴(kuò)散遷移：僅靠待分離組分在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，導(dǎo)致透過膜的速度不同而實現(xiàn)的一種液膜分離過程。2、 化學(xué)反應(yīng)1）滴內(nèi)化學(xué)反應(yīng)（型促進(jìn)遷移）2）膜中化學(xué)反應(yīng)（型促進(jìn)遷移）（二）有載體擴(kuò)散

18、遷移1、同向遷移：供能物質(zhì)與目標(biāo)物質(zhì)方向相同2、逆向遷移：供能物質(zhì)與目標(biāo)物質(zhì)方向相反【液膜分離技術(shù)流程】1-制乳2-提取3-澄清（自然沉降，分層澄清）4-破乳【液膜分離效果影響因素】1.液膜體系組成的影響（應(yīng)有良好穩(wěn)定性、選擇性和滲透速度）2.液膜分離工藝條件的影響攪拌速度：攪拌速度過高，會使液膜破裂，而速度過低，料液和乳液混合不均勻。料液與乳液接觸時間：液膜表面積大， 滲透快， 料液與乳液在最初接觸的一端時間內(nèi)，溶質(zhì)迅速滲透過膜進(jìn)入內(nèi)相。若延長時間，連續(xù)相（料液）中的溶質(zhì)濃度由于乳液滴的破裂又會回升。料液濃度和ph：ph 影響滲透物存在狀態(tài)，只有在一定ph 條件下，滲透物才能與液膜中的載體形

19、成絡(luò)合物而進(jìn)入膜相而達(dá)到分離目的乳水比：液膜乳化體積與料液體積之比稱為乳水比。乳水比越大，滲透過程的接觸面就越大，分離效果就越好。操作溫度：提高溫度可加快傳質(zhì)速率，但卻降低液膜穩(wěn)定性，反而不利于分離提取。【液膜分離的優(yōu)點(diǎn)】1） 低能耗，低成本的分離技術(shù)。2） 一般在常溫下進(jìn)行分離，對需避免高溫分離，分級，濃縮與富集的物質(zhì)，如果汁，藥品等，顯示出其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)3） 分離技術(shù)應(yīng)用范圍廣，對無機(jī)物、有機(jī)物及生物制品等均可適用；4） 分離裝置簡單，操作容易，制造方便【應(yīng)用】）水處理：海水，苦咸水淡化；純水，超純水制備；工業(yè)廢水處理；食品分離技術(shù) -項麗穎6 （）元素的分離，富集；（）金屬，物質(zhì)的分離，回

20、收；（）氣體分離； （）其他方面，如分離檸檬酸，乳酸。第五節(jié)【電滲析分離技術(shù)】電滲析： 直流電場作用下，電解質(zhì)溶液中離子選擇性通過離子交換膜，從而分離的過程。離子交換膜：電滲析所用的膜只允許一種電荷離子通過，將另一種帶相反電荷的離子截留。陽膜： 顯示強(qiáng)烈得負(fù)電場，溶液中陰離子被排斥，陽離子被膜吸引，并在外電場作用下向負(fù)極方向傳遞交換而透過陽膜。陰膜： 相反?！倦姖B析過程中的濃差極化】電流密度超過在界面上進(jìn)行穩(wěn)定傳質(zhì)的電流密度時，離子在膜中的遷移速度比在溶液中快，使界面離子濃度遠(yuǎn)低于主體溶液濃度，于是在界面上發(fā)生水分子解離，其產(chǎn)生的h+和 oh-代替反離子來傳遞電流。產(chǎn)生的條件是遷移離子在膜表面

21、上的濃度接近耗竭。【極限電流密度】膜界面上電解質(zhì)濃度為0 時的電流密度稱為極限電流密度。提高極限電流密度的方法：（ 1）提高淡化室內(nèi)的主體溶液濃度。（2）擴(kuò)散系數(shù)。提高操作溫度。（3）減少邊界層厚度。增加湍流程度?！倦x子交換膜選擇透過機(jī)理】1.雙電層理論2.donnan 膜平衡理論【離子交換膜種類】均相膜、非均相膜。【離子交換膜要求】 （1）有良好的選擇透過性。（2 ）膜電阻低。膜電阻應(yīng)小于溶液電阻。若膜電阻太大，則由膜本身引起的電壓降相當(dāng)大，減少了電流密度，對分離不利。（ 3）有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。（4）有適當(dāng)?shù)目紫抖?。【電滲析裝置】電滲析器由離子交換膜、隔板、電極和夾緊裝置及輔助設(shè)

22、備等組成?！倦姖B析應(yīng)用】1牛奶和乳清脫鹽2提取乳酸3果汁脫酸4制備純水5味精提純【思考題】 1試述膜分離的原理。2什么是膜的濃差極化？影響濃差極化的因素有哪些？3什么是膜污染？如何減輕膜的污染？4比較液膜分離技術(shù)與普通的溶劑萃取技術(shù)的異同點(diǎn)。5請設(shè)計一個用于制備高純水的電滲析分離技術(shù)方案。6試述超濾分離技術(shù)在酶制劑工業(yè)中的應(yīng)用。7舉一例說明反滲透技術(shù)在果汁加工中的應(yīng)用。【第三章毛細(xì)管電泳分離技術(shù)】【電泳】基于兩種或多種帶電粒子或微粒，它們所在介質(zhì)受到外加直流電場作用下，其遷移速率不同而得到分離的一類方法。電泳指溶液中帶電粒子(離子、膠團(tuán) )在電場中定向移動的現(xiàn)象?！久?xì)管電泳法】指以彈性石英毛

23、細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場為驅(qū)動力，依據(jù)各組分的淌度（單位電場強(qiáng)度下的遷移速度）和/或分配行為的差異而實現(xiàn)分離。在毛細(xì)管電泳中帶電粒子所受的驅(qū)動力：電泳力、電滲力。【電泳淌度】電泳遷移率。電泳遷移速度ve 毛細(xì)管長度l 毛細(xì)管柱兩端施加電壓v 離子所帶凈電荷q 離子有效半徑rs 緩沖溶液粘度(動力學(xué)的 ) 當(dāng)毛細(xì)管長度一定時，帶電離子的遷移速度與溶質(zhì)離子的電荷、施加的電壓、 緩沖溶液的粘度及帶電離子的大小有關(guān)?！倦姖B】驅(qū)動電解質(zhì)運(yùn)動的第二種作用力，使毛細(xì)管中溶劑在直流電場作用下發(fā)生定向運(yùn)動。【電滲流的產(chǎn)生】毛細(xì)管內(nèi)壁表面上的硅醇基在ph3 水溶液中，電離產(chǎn)生sio-負(fù)離子，使毛細(xì)管內(nèi)壁帶上

24、負(fù)電荷，溶液中的一部分正離子就靠靜電作用而吸附于毛細(xì)管內(nèi)壁上，lrqvlvfqesv6食品分離技術(shù) -項麗穎7 形成一個雙電層。其中一層是帶負(fù)電內(nèi)壁，一層是帶正電溶液離子吸附層。但溶液中其余大部分正離子則是離內(nèi)壁越遠(yuǎn)，越呈自由狀態(tài)，于是在吸附層之外又存在著一個擴(kuò)散層。固、液兩相之間的相對運(yùn)動發(fā)生在吸附層與擴(kuò)散層之間的滑動面上，此處的電動勢稱為界面電動勢，也稱 電位。 由于處在擴(kuò)散層中的正離子的溶劑化作用，它在電場中發(fā)生遷移時，將帶動整個溶液向陰極移動，所以就形成電滲流。毛細(xì)管中的電滲流呈平面流型（塞流），不存在徑向梯度（層流）?！倦姖B流意義】電泳過程中伴隨著電滲現(xiàn)象。電滲流的速度比電泳速度快5

25、-7 倍 。利用電滲流可將正、負(fù)離子或中性分子一起向同一方向，產(chǎn)生差速遷移，在一次電泳操作中同時完成正、負(fù)離子的分離分析。正離子： t =eo + + 中性分子： t = eo 負(fù)離子： t =eo - 電滲流是毛細(xì)管電泳分離的重要參數(shù)，控制電滲流的大小和方向，可提高毛細(xì)管電泳分離的效率、重現(xiàn)性、分離度抑制毛細(xì)管中電滲流的辦法：消除固液界面間的電位或提高溶液的粘度；在毛細(xì)管的內(nèi)壁涂上聚合物，如聚丙烯酰胺涂層。食品分離技術(shù) -項麗穎8 【分離效率和分離度】提高分離電壓是增加分離效率 的主要途徑， 在相同的操作電壓下，l/l =1，分離效率最高 （短的毛細(xì)管）。此外， n 與溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)d 成反

26、比，所以用毛細(xì)管電泳分離大分子時，可得到高的柱效。高的電滲流也可提高柱效。分離度： 電泳中兩峰的分離度，也稱 分辨率 ，它表明湍度相近的組分分開的能力，可表達(dá)為（和哪些因素有關(guān)） ：表示分離的選擇性分離度（具體計算）【區(qū)帶寬度及展寬因素】1、各組分都有相近的空間寬度。毛細(xì)管電泳里有電滲流，泳動是平頭的，幾乎不擴(kuò)散，區(qū)帶寬度幾乎相等，跟液相色譜不同。2、區(qū)帶寬度展寬因素。毛細(xì)管電泳分離中，各組分區(qū)帶因各自的電遷移速度不同而被分離，同時在遷移過程中也會發(fā)生區(qū)帶展寬，影響遷移速度相近物質(zhì)間的分離。展寬因素：焦耳熱、進(jìn)樣、電泳擴(kuò)散、毛細(xì)管壁對組分的吸附。lldvlldvdtleoeappn2222)/

27、()4/(2/1平nrs平/)/()(22112wwttrmms食品分離技術(shù) -項麗穎9 （4）電泳擴(kuò)散：試樣區(qū)帶中的緩沖溶液濃度或電阻率與毛細(xì)管其它地方的濃度或電阻率不相等時，因兩個區(qū)域電場強(qiáng)度的差異，而引起區(qū)帶分散?！久?xì)管電泳的分離模式】?毛細(xì)管區(qū)帶電泳(cze) ?膠束電動毛細(xì)管電泳(mecc) ?毛細(xì)管凝膠電泳(cge) ?毛細(xì)管等電聚焦(cief) ?毛細(xì)管等速電泳(citp) ?毛細(xì)管離子電泳(cie) ?毛細(xì)管電色譜?毛細(xì)管陣列電泳?親和毛細(xì)管電泳【毛細(xì)管電泳裝置】直流高壓電源、毛細(xì)管、進(jìn)樣裝置、檢測器和記錄儀等?高壓電源可對毛細(xì)管施加550 kv 電壓，操作電壓一般控制在53

28、0 kv 范圍。?ce 通常使用內(nèi)徑10100 m、 長 12120 cm (內(nèi)涂聚酰亞胺) 彈性融凝石英毛細(xì)管，毛細(xì)管的兩端分別浸泡在含有緩沖溶液的貯液槽中，毛細(xì)管內(nèi)也充滿同樣的緩沖溶液。?被分離試樣可以采用重力法、抽真空法或電遷移法等多種進(jìn)樣方式由毛細(xì)管一端進(jìn)入?！疽弧⒚?xì)管電泳的進(jìn)樣技術(shù)】1 直接在線進(jìn)樣。2 近端進(jìn)樣及雙向進(jìn)樣。3 流動注射與毛細(xì)管電泳聯(lián)用(fi-ce) 。4 液相色譜與毛細(xì)管電泳聯(lián)用。5 光學(xué)門進(jìn)樣。6 流動門進(jìn)樣【二、毛細(xì)管電泳檢測器】?由于樣品區(qū)帶在高壓電場作用下，遷移速度較快， 因此， ce 要求所用的檢測器必須具有很快的響應(yīng)速度和很高的靈敏度。?光學(xué)檢測器?電

29、化學(xué)檢測器?質(zhì)譜檢測器?核磁共振檢測器毛細(xì)管電泳技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展：毛細(xì)管電泳技術(shù)的特點(diǎn)類別特點(diǎn)速度快速，可于幾分鐘內(nèi)完成復(fù)雜成分的分離分辨率帶展寬有限，分辨率高靈敏性檢測下限低，靈敏性高進(jìn)樣體積進(jìn)樣體積小，毫微升檢測方式可使用多種檢測器自動化方面自動化程度高，進(jìn)樣、分析及數(shù)據(jù)處理自動化【一、毛細(xì)管電泳技術(shù)的應(yīng)用】1 糖類的分離與分析。2 在天然中草藥分析領(lǐng)域中的應(yīng)用。3 在基因工程研究方面的應(yīng)用。4 單細(xì)胞分析。5 手性分離。6 小分子離子分析。【二、毛細(xì)管電泳技術(shù)的發(fā)展方向】?提高分辨率、速度和檢測器的選擇性。?增加自動進(jìn)樣裝置和使之微機(jī)化、商品化。?儀器聯(lián)用與集成技術(shù)。食品分離技術(shù) -項

30、麗穎10 思考題：?1理解電泳、電滲、電滲流、電泳淌度等幾個基本概念。?2簡述影響電泳分辨率的因素有哪些？?3簡述影響電泳淌度的因素有哪些？?4簡述常見的毛細(xì)管電泳的幾種分離模型及各自的特點(diǎn)。?5簡述毛細(xì)管電泳裝置的主要部件及其發(fā)展情況。?6簡述毛細(xì)管電泳技術(shù)在生化領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展?！镜谒恼路肿诱麴s分離技術(shù)】第一節(jié)概述【分子蒸餾】是一種特殊的液-液分離技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點(diǎn)差分離原理 ，而是靠 不同物質(zhì)分子運(yùn)動平均自由程的差別實現(xiàn)分離【分子蒸餾技術(shù)與傳統(tǒng)精餾的區(qū)別】 分子蒸餾的 蒸發(fā)面與冷凝面距離很小。 普通減壓精餾是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程。分子蒸餾過程是不可逆 的。 分子蒸餾的分離能力不

31、但與各組分間的相對揮發(fā)度 有關(guān)，而且與各組分的分子量 有關(guān)。 分子蒸餾是 液膜表面的自由蒸發(fā)過程，沒有鼓泡、沸騰現(xiàn)象。第二節(jié)分子蒸餾原理1、理論分子蒸發(fā)速率：langmuir 研究了高真空下純物質(zhì)的蒸發(fā)現(xiàn)象，他從分子動力學(xué)出發(fā)，推導(dǎo)出純物質(zhì)理論分子蒸發(fā)速率只是表面溫度和分子種類的函數(shù)。2.分離因數(shù)： 分子蒸餾可以用來分離揮發(fā)度相近但分子量不同的混合物系。分子蒸餾由于處于非平衡狀態(tài)下操作及其設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得分離效率遠(yuǎn)高于常規(guī)蒸餾?！痉肿舆\(yùn)動平均自由程】依靠不同物質(zhì)分子運(yùn)動平均自由程的差別實現(xiàn)物質(zhì)分離的。1.分子碰撞： 由接近而至排斥分離的過程。（引力和斥力相互作用）2.分子有效直徑：分子

32、碰撞過程中，兩個分子質(zhì)心的最短距離，即發(fā)生斥離的質(zhì)心距離。3.分子運(yùn)動自由程：一個分子相鄰兩次分子碰撞之間所走的路程，稱為分子運(yùn)動自由程。4.分子運(yùn)動平均自由程 m：某一種分子在某時間間隔內(nèi)自由程的平均值. m = kt/(2 1/2 d2p) d分子的有效直徑， p分子所處空間的壓強(qiáng) ，t分子所處環(huán)境的溫度 ， k波爾茲曼常數(shù)【分子蒸餾基本原理】從公式可以看到,不同組成分子的有效直徑和分子自由程不同,輕分子平均自由程大,重分子平均自由程小,如果冷凝面與蒸發(fā)面間距小于輕分子平均自由程,大于重分子平均自由程,這樣輕分子被冷卻收集而重分子又返回到蒸發(fā)面,實現(xiàn)分離。【分子蒸餾需具備的條件】蒸發(fā)面與冷凝面之間應(yīng)有較高的溫度差；蒸發(fā)面與冷凝面應(yīng)保持 較短的距離 （輕分子和重分子的平均自由程之間）； 分子蒸餾分離系統(tǒng)中應(yīng)保持較高的真空度；蒸發(fā)面上的液體膜應(yīng)盡可能的薄 ；分子蒸餾裝置應(yīng)有必要的設(shè)備系統(tǒng)。【分子蒸餾技術(shù)的特點(diǎn)】1、 操作溫度低，可大大節(jié)省能耗。2、蒸餾壓強(qiáng)低，要求在高真空度下操作。3、受熱食品分離技術(shù) -項麗穎11 時間短，降低熱敏性物質(zhì)的熱損傷。4、分離效率高?！痉肿诱麴s技術(shù)的優(yōu)勢】1、 對于高沸點(diǎn)、熱敏及易氧化物料的分離，分子蒸餾提供了最佳分離方法。2、