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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 茶葉中提取咖啡因的新型實(shí)驗(yàn)裝置
- 小類：
- 能源化工
- 簡(jiǎn)介：
- 在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，咖啡因的提取實(shí)驗(yàn)在全國大多數(shù)高校中都有涉及。但是在實(shí)際的提取過程中咖啡因的提取量不多，而且升華過程中溫度難以控制直接造成后來的結(jié)晶現(xiàn)象不明顯。通過對(duì)提取裝置的改進(jìn)，和升華過程中對(duì)溫度的控制，在保證提升實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上，減少了儀器的破壞和溶劑的損耗，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境。
- 詳細(xì)介紹：
- 咖啡因的提取實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。主要分溶劑提取和升華結(jié)晶兩大部分。其中影響實(shí)驗(yàn)最終效果的一是提取過程中溶劑對(duì)茶葉中咖啡因的提取量，二是升華過程中對(duì)溫度的控制。通過對(duì)提取裝置的改進(jìn)。采用恒壓漏斗代替索氏提取器雖不能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，但可以實(shí)現(xiàn)回流的自動(dòng)化，在提取過程中可以通過調(diào)節(jié)活塞調(diào)控滴液速度，使茶葉自始至終都浸泡在乙醇中，保持恒壓漏斗液面維持恒定，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提取。 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置克服了傳統(tǒng)裝置的不足之處： 1．由于提取的過程中不需要虹吸，能夠節(jié)省用于虹吸的的部分，因而大大節(jié)省了用于提取的溶劑，在后續(xù)的蒸餾的步驟中既節(jié)省了時(shí)間又減少了電的消耗。 2．漏斗的底部用脫脂棉塞好，將茶葉粉末置于脫脂棉上既減少了溶劑的使用量又能防止粉末滲漏至圓底燒瓶造成產(chǎn)品不純。 3．恒壓漏斗（大約20—30元每套）比索式提取器更為便宜，可以與普通冷凝管聯(lián)合使用，無需配套。若能實(shí)現(xiàn)，可以為實(shí)驗(yàn)室節(jié)省大筆儀器費(fèi)用。 4．恒壓漏斗只用80——100ml溶劑即可完成實(shí)驗(yàn)，而索式提取器需要用120ml左右的溶劑才能完成提取過程，所以使用恒壓漏斗可以為實(shí)驗(yàn)室節(jié)省大筆的溶劑費(fèi)用。 5．用恒壓漏斗代替索式提取器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在節(jié)約實(shí)驗(yàn)原料成本的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢物也相應(yīng)減少更加有利于環(huán)境保護(hù)，適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)保需要。 另外從提取溶劑的選擇、提取時(shí)間的確定、提取溶劑體積的探究、茶葉的選擇以及升華過程控溫上著手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定一種高效、節(jié)約、環(huán)保、實(shí)驗(yàn)效果明顯的實(shí)驗(yàn)方法。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 從茶葉中提取咖啡因是一個(gè)典型的天然產(chǎn)物提取實(shí)驗(yàn)，在大多數(shù)高校的有機(jī)實(shí)驗(yàn)中均開設(shè)，在實(shí)驗(yàn)過程中我們發(fā)現(xiàn)原有的實(shí)驗(yàn)方法存在提取實(shí)驗(yàn)裝置提取產(chǎn)量不高、索氏提取器易損壞、溶劑浪費(fèi)嚴(yán)重、結(jié)晶效果不明顯等問題。結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作的具體要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了一些改進(jìn)。在提升實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上，解決了提取產(chǎn)率不高、儀器嚴(yán)重破損、提取溶劑浪費(fèi)等一系列問題。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行茶葉中咖啡因提取實(shí)驗(yàn)時(shí)，多采用索氏提取器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是索氏提取器易破損、價(jià)格昂貴、提取效果不明顯等缺點(diǎn)是一個(gè)急需解決的問題。用恒壓漏斗代替索氏提取器提取，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，得出恒壓漏斗在實(shí)驗(yàn)提取效果、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的節(jié)約、實(shí)驗(yàn)的高效性以及環(huán)境的保護(hù)上要優(yōu)于原有的索氏提取器的提取效果。另外升華過程中對(duì)溫度的控制也是一個(gè)不容忽視的亮點(diǎn)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置提升了實(shí)驗(yàn)效果，解決了原有實(shí)驗(yàn)裝置易破損、價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，同時(shí)節(jié)省了實(shí)驗(yàn)中溶劑的使用，提高了實(shí)驗(yàn)效率，保護(hù)了環(huán)境。通過網(wǎng)上分析，最近以來，國際市場(chǎng)咖啡因需求增加，我國產(chǎn)品出口貨源緊缺，生產(chǎn)廠家紛紛滿負(fù)荷生產(chǎn)，一些企業(yè)還準(zhǔn)備進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)。預(yù)計(jì)今后我國咖啡因出口將持續(xù)看好，前景光明。
學(xué)術(shù)論文摘要
- “從茶葉中提取咖啡因?qū)嶒?yàn)”是大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)于天然產(chǎn)物提取的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，目前國內(nèi)高校大多采用文獻(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們通過對(duì)茶葉中提取咖啡因?qū)嶒?yàn)的操作以及對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的探討，針對(duì)提高茶葉中提取咖啡因?qū)嶒?yàn)中實(shí)驗(yàn)裝置科學(xué)性和實(shí)用性，提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。用恒壓漏斗代替Soxhlet提取器，不但縮短了提取時(shí)間，節(jié)約了乙醇而且解決了虹吸管易破損，提取產(chǎn)率不高的問題。對(duì)升華提取裝置進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明控溫對(duì)升華效果的重要性，以此找到合適的升華裝置，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)率。
獲獎(jiǎng)情況
- 本作品通過學(xué)院選拔推薦和學(xué)校的考核，獲得參加省內(nèi)作品選拔的資格。
鑒定結(jié)果
- 該項(xiàng)目為化學(xué)與藥學(xué)院教師王輝同志申請(qǐng)的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究課題，在王老師指導(dǎo)下，由趙斌林等幾位同學(xué)參與項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)部分，最終所得數(shù)據(jù)均來自實(shí)驗(yàn)結(jié)果，翔實(shí)可靠。推薦參加省內(nèi)比賽。
參考文獻(xiàn)
- 參考文獻(xiàn)( References) : ［1］李吉海，劉金庭 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（3）——有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第二版 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.7 ［2］程嘉豪，張萍.茶葉副產(chǎn)品綜合利用［J］.化學(xué)時(shí)刊，1994，（4）：11-13. ［3］Lovallo WR.Stress-like adenocorticotropin responses to caffeine in young healthy men［J］.Pharmacol Biochem，1996,55（3）：365-369 ［4］ 健平.咖啡因，健康殺手［J］.中國食品，2000，（10）：15. ［5］Smith A．Effects of caffeine on human behavior［J］．Food and Chemical Toxicology ,2002 ［6］Shilo L，Sabbah H，Hadari R，et a1.The effects of coffee consu mption on sleep and me latonin sectretion [ J ].Sleep Med 2002,3：271～273 ［7］Lane JD,Pieper CF,Phillips-Bute BG,et al.Caffeine affects cardiovascular and neuroendocrine activation at work and home［J］.Psychosomatic Medicine,2002(64):595～603
同類課題研究水平概述
- 1.目前，國內(nèi)外從事從茶葉中提取咖啡因方法比較研究的人很多，但大多數(shù)針對(duì)的是單純實(shí)驗(yàn)方法之間的相互比較，很少針對(duì)咖啡因的提取進(jìn)行探索與比較研究。也有一部分人對(duì)升華裝置進(jìn)行過改進(jìn)，但仍顯不足。因此，作此篇論文填充以上兩個(gè)研究的空白或彌補(bǔ)兩個(gè)研究方向的不足。 2.由于不同物質(zhì)的升華溫度不同，而升華溫度的選擇對(duì)產(chǎn)物的純度和產(chǎn)量有極大的影響，所以我們的研究具有較大的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 升華操作是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。升華過程中始終都應(yīng)嚴(yán)格控制加熱電壓，將溫度控制在合適的溫度。如溫度太高，會(huì)發(fā)生炭化，從而將一些有色物帶入產(chǎn)物；溫度低，咖啡因升華不完全，甚至不能升華。國內(nèi)外相關(guān)的課題少之又少，改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置仍存在許多問題，傳統(tǒng)的升華裝置過于簡(jiǎn)單，密閉性得不到保證，許多同學(xué)得到的粗產(chǎn)品在升華過程中由于密閉性和溫度得不到控制未出現(xiàn)晶體，并以失敗而告終。 國內(nèi)有些課題將傳統(tǒng)升華裝置的濾紙改為盛有冷凝水的圓底燒瓶，容器壁內(nèi)外往往由于溫差而導(dǎo)致出現(xiàn)水珠使晶體難以在器壁上附著。另一個(gè)問題是此裝置難以控制升華溫度，一旦把握不好將直接導(dǎo)致樣品的碳化或是樣品的破壞。 呂守茂等人提出的實(shí)驗(yàn)裝置為在酒精燈下放了一個(gè)升降臺(tái)，蒸發(fā)皿之間和石棉網(wǎng)之間加了一層沙同時(shí)在沙中又放入了一個(gè)溫度計(jì)，這樣的裝置在溫控方面做了一些改進(jìn)，但為充分考慮氣密性對(duì)產(chǎn)率的影響。
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