叶绿素的生产工艺
叶绿素作为一种天然色素,来自绿色植物,其分子结构与动物体内血红素分子结构有其相似的卟啉环;分别在植物和动物的“生命活动”中起着重要的作用,展示了动物与植物的依赖关系,包藏着动物与植物的起源进化之谜;叶绿素及叶绿素铜钠盐等系列衍生物,对治疗人体疾病、防癌抗癌方面疗效显著。国外大量采用绿叶、苜蓿草等制作,其工艺复杂,成本较高。近年来,我们利用蚕粪资源的优势,采用蚕粪制作,成本低廉,外销出口供不应求。下面对叶绿素生产工艺与原理剖析如下:
(一)蚕粪中叶绿素的来源及蚕粪组成
蚕,好似叶绿素收集器,它食桑叶后,对叶绿素几乎没有损害,将叶绿素同部分未消化吸收的粗脂肪和蛋白质一起富集于粪便中。经实验测定,干蚕粪中粗蛋白占13.47%~14.45%,粗脂肪占2.18%~2.29%,粗纤维占15.79%~16.24%,粗灰分占9.85%~9.95%,可溶无氮物占56.92%~57.44%,其中还含有少量的蜡分和无机盐等。
(二)由蚕粪制取糊状叶绿素
1.叶绿素的结构和性质
叶绿素是由叶绿酸(镁卟啉衍生物,二元羧酸)与叶绿醇及甲醇所形成的二醇酯,绿色来自叶绿酸残基部分。高等植物叶绿素有a、b两种,当3位上为甲基时为叶绿素a,为醛基时为叶绿素b;通常a∶b=3∶1。叶绿素在植物细胞中与蛋白质结合成叶绿体。
植物组织中的叶绿素可因生物化学及非生物化学的原因而破坏。游离的叶绿素在叶绿素酶的作用下水解为脱叶醇基叶绿素及叶绿醇,叶绿素的等节环状结构氧化,四吡咯器环破坏,最后形成无色的最终产物。游离的叶绿素很不稳定,对光和热均敏感。叶绿素与稀酸反应则镁离子被置换,生成去镁叶绿素;若与强酸反应,则生成不溶于水的叶绿酸。叶绿素在稀碱液中可皂化水解为鲜绿色的叶绿酸盐、叶绿醇及甲醇;叶绿素在空气中易氧化和裂化,在适当的条件下,叶绿素分子中的镁原子可为铜、铁、锌、钴等取代。
3.操作方法
能萃取叶绿素的溶剂有丙酮、酒精或酒精饱和汽油等。现介绍丙酮制取叶绿素的操作方法。
(1)原料
制取叶绿素的主要原料是蚕粪。蚕粪的质量直接影响产品的品质和产率。一般说来,春蚕粪比夏蚕粪好,夏蚕粪比秋蚕粪好,因此,应以收购新鲜春蚕粪为主,适当收些夏蚕粪备用。若蚕粪已发霉变质或贮存时间过长,其质量会明显降低,不宜投料生产。晒干的蚕粪含水量不超过15%,通常贮存于干燥、通风、避光之处,时间不超过2年。
(2)水洗软化
将蚕粪水洗除杂,用温水浸泡淋洗,以除去砂土及水溶性色素,堆放软化,使水分充分渗透,湿润蓬松,有利于有机溶剂的渗入。
(3)制取叶绿素
萃取叶绿素的萃取罐一般用6毫米厚的钢板焊接而成。
①萃取溶剂的选择
萃取溶剂通常用高浓度丙酮为最佳,因为叶绿素极易溶于丙酮,且丙酮的沸点低(56.2℃),易浓缩也易回收。加热浓缩时叶绿素热分解物少,产品色调好,达到终点温度低,时间短。
②萃取叶绿素的操作与条件
i.投料 投料前在抽提罐的钢筛板上垫上竹筛或滤布。经试气后确定无漏气时,将软化后的蚕粪由投料口投入。
ii.脱水 蚕粪水洗、软化需要水,但若含水较多,则一方面使丙酮浓度降低,不易浸出叶绿素,相反地脂肪、蜡份及一些水溶性色素却会在其萃取液中增加其比例;另一方面,由于萃取液丙酮浓度偏低,含水相对增多,对浓缩收糊造成困难。因此,脱水这一步也是决定产品质量优劣的重要一环。
iii.萃取叶绿素 由于叶绿素在蚕粪(固相)与溶剂丙酮(液相)之间的分配是有一定规律的,要实现叶绿素由固相向液相迅速转换,就必须控制好萃取的条件。
a.丙酮浓度 一般是96%以上为佳,丙酮浓度的调节有时也结合脱水程度、萃取浴比等因素进行考虑。
b.萃取的时间和温度 生产中萃取时既想提高叶绿素萃取率,又希望尽量缩短时间,以充分发挥设备的作用。缩短时间可以通过提高温度、使用回流和增加丙酮的途径来实现。
c.萃取液的pH值调节 蚕粪中含有氨,而且往往混有石灰,因此萃取液呈碱性(pH7.5~8)这样可以保持叶绿素的稳定性,而且可以避免设备的腐蚀。但钙离子的存在会使叶绿素形成不易溶于丙酮的叶绿酸钙而损失掉,另一方面,丙酮在反复使用中会受其影响而变质。因此最好将pH值调节在中性或微酸性范围内。
③浓缩产品及溶剂回收
i.叶绿素蒸发浓缩的设备,即浓缩罐,通常采用夹套式蒸发器。
ii.浓缩的操作与条件
a.操作 将叶绿素萃取液通过流量计注入浓缩罐。通入蒸气于浓缩罐夹套中,加热叶绿素浓缩液,使丙酮受热蒸发至冷凝器冷凝,以达到回收溶剂之目的。丙酮蒸发的同时,叶绿素萃取液开始浓缩,用蒸汽加热时,要经常注意气压的变化,以防止温度突然升高。当叶绿素液浓缩到一定程度后,可升高温度,以便将残留的丙酮驱除。浓缩完成后趁热放料,冷到常温时,叶绿素呈糊状浮于表面,放去下层黑褐色下脚水,即为成品。最后,将多批成品搅拌混合4小时以上,即可装桶。
b.条件 蒸发浓缩的过程中,混合液的沸点是随着液体中溶质的浓度增大而逐步上升的,纯丙酮的沸点为56.2℃,而叶绿素丙酮液的共沸点是不断变化的。
控制共沸点不但能保证叶绿素的质量,而且与回收丙酮的浓度及浓缩物中的黄水浓度都有直接关系。
④产品收集
糊状叶绿素比35%以下的稀丙酮轻,且不溶于35%以下的稀丙酮,因此,悬浮在浓缩液中形成悬浊液,当我们在放浓缩物的时候,一定要慢慢放入,并充分静置,使其糊水分离,一般静置1小时以上。这样既避免将糊从黄水(下脚水)中带走,又保证了糊水分离效果好。
区别乙醇、乙醛和丙酮时,可以先用银氨溶液作试剂,能发生银镜反应者为乙醛,余者为乙醇和丙酮。再用酸性高锰酸钾溶液区别,乙醇有还原性,能使紫红色的高锰酸钾溶液立即褪色,本身被氧化成乙酸,丙酮则很难被高锰酸钾氧化。
乙醇是质子性溶剂,有活性氢;丙酮是非质子性溶剂,极性更大,溶解能力更强乙醇与丙酮都是易燃物质,但乙醇具有还原性,可被氧化为乙醛,还能与钠发生反就生成乙醇钠和氢气,另外乙醇还可以做为燃料。
扩展资料:
一、乙醇的物理性质:
1、溶解性:能与水以任意比互溶;可混溶于醚、氯仿、甲醇、丙酮、甘油等多数有机溶剂。
2、潮解性:由于存在氢键,乙醇具有较强的潮解性,可以很快从空气中吸收水分。
二、乙醇的化学性质:
1、酸碱性:乙醇不是酸(一般意义上的酸,它不能使酸碱指示剂变色,也不具有酸的通性),乙醇溶液中含有极化的氧氢键,电离时生成烷氧基负离子和质子(氢离子)。
2、还原性:乙醇具有还原性,可以被氧化(催化氧化)成为乙醛甚至进一步被氧化为乙酸。
三、乙醛能跟水、乙醇、乙醚、氯仿等互溶。乙醛的化学性质是易燃烧。
四、丙酮的物理性质
1、无色透明易流动液体,有芳香气味,极易挥发。
2、与水混溶,可混溶于乙醇、乙醚、氯仿、油类、烃类等多数有机溶剂。
五、丙酮的化学性质
1、丙酮是脂肪族酮类具有代表性的的化合物,具有酮类的典型反应。例如:与亚硫酸氢钠形成无色结晶的加成物。与氰化氢反应生成丙酮氰醇。
2、在还原剂的作用下生成异丙醇与频哪酮。丙酮对氧化剂比较稳定。在室温下不会被硝酸氧化。用酸性高锰酸钾强氧化剂做氧化剂时,生成乙酸、二氧化碳和水。
3、在碱存在下发生双分子缩合,生成双丙酮醇。2mol丙酮在各种酸性催化剂(盐酸,氯化锌或硫酸)存在下生成亚异丙基丙酮,再与1mol丙酮加成,生成佛尔酮(二亚异丙基丙酮)。3mol丙酮在浓硫酸作用下,脱3mol水生成1,3,5-三甲苯。
4、在石灰。醇钠或氨基钠存在下,缩合生成异佛尔酮(3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮)。
5、在酸或碱存在下,与醛或酮发生缩合反应,生成酮醇、不饱和酮及树脂状物质。与苯酚在酸性条件下,缩合成双酚-A。丙酮的α-氢原子容易被卤素取代,生成α-卤代丙酮。
6、与次卤酸钠或卤素的碱溶液作用生成卤仿。
7、丙酮与Grignard试剂发生加成作用,加成产物水解得到叔醇。丙酮与氨及其衍生物如羟氨、肼、苯肼等也能发生缩合反应。
8、丙酮在500~1000℃时发生裂解,生成乙烯酮。在170~260℃通过硅-铝催化剂,生成异丁烯和乙醛;300~350℃时生成异丁烯和乙酸等。不能被银氨溶液,新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化,但可催化加氢生成醇。
参考资料:
百度百科-丙酮
百度百科-乙醛
百度百科-乙醇
乙醇和丙酮混合后不会发生反应。
乙醇俗称酒精,是一种有机物是最常见的一元醇。乙醇在常温常压下是一种易燃,易挥发的无色透明液体,低毒性,纯液体不可直接饮用。具有特殊香味,并略带刺激。乙醇的用途很广,可用乙醇制造醋酸,饮料,香精,染料,燃料等。在国防化工,医疗卫生,食品工业,工农业生产中都有广泛的用途。
丙酮,又名二甲基酮,为最简单的饱和酮。是一种无色透明液体,有特殊的辛辣气味。易溶于水和甲醇,乙醇,乙醚,吡啶等有机溶剂。易燃,易挥发,化学性质较活泼。丙酮的工业生产以异丙苯法为主
鉴别乙醇和丙酮可以采用碘仿反应。
碘仿是不溶于水的浅黄色晶体,并且具有特殊的气味,很容易识别。含有甲基酮类化合物与碘的氢氧化钠溶液作用,很快便有明显的浅黄色沉淀析出,即碘仿析出,所以称这个反应为碘仿反应。
在装有乙醇和丙酮的试管中,加入少量碘溶液,然后滴入几滴氢氧化钠溶液,摇匀,常温下,丙酮很快就会析出浅黄色晶体。而乙醇不反应。
式中 AS为内标物质的峰面积或峰高;
AR为对照品的峰面积或峰高;
cS为内标物质的浓度;
cR为对照品的浓度
内标物质是样品中没有,后来添加进入待测样品或标准中的物质