超聲波浸取講述內(nèi)容

1、超聲萃?。ǔ曒腿。║ltrasoundextraction）技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型分離技術(shù)。與常規(guī)的）技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型分離技術(shù)。與常規(guī)的萃取技術(shù)相比，超聲萃取技術(shù)有快速、廉價(jià)、安全、高效等特點(diǎn)。比如在重要提取過(guò)程中，萃取技術(shù)相比，超聲萃取技術(shù)有快速、廉價(jià)、安全、高效等特點(diǎn)。比如在重要提取過(guò)程中，有些中藥材具有熱不穩(wěn)定性。超聲波提取溫度低，不破壞中藥材中某些具有熱不穩(wěn)定性的有些中藥材具有熱不穩(wěn)定性。超聲波提取溫度低

2、，不破壞中藥材中某些具有熱不穩(wěn)定性的藥效成份。另外超聲波萃取對(duì)溶劑和目標(biāo)萃取物的性質(zhì)（如極性）關(guān)系不大，可供選擇的藥效成份。另外超聲波萃取對(duì)溶劑和目標(biāo)萃取物的性質(zhì)（如極性）關(guān)系不大，可供選擇的萃取溶劑種類多，目標(biāo)萃取物范圍廣泛。萃取溶劑種類多，目標(biāo)萃取物范圍廣泛。超聲波的產(chǎn)生原理是產(chǎn)生所需頻率的電振蕩，再轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩。超聲波的產(chǎn)生原理是產(chǎn)生所需頻率的電振蕩，再轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩。超聲協(xié)助浸取的三大理論依據(jù)：超聲波熱學(xué)機(jī)理、機(jī)械機(jī)制、空化作

3、用超聲協(xié)助浸取的三大理論依據(jù)：超聲波熱學(xué)機(jī)理、機(jī)械機(jī)制、空化作用超聲波協(xié)助浸取技術(shù)的基本原理主要是利用超聲波的空化作用來(lái)增大物質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)頻率超聲波協(xié)助浸取技術(shù)的基本原理主要是利用超聲波的空化作用來(lái)增大物質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)頻率和速度，從而增加溶劑的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。此外，超聲波的次級(jí)效應(yīng)，和速度，從而增加溶劑的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。此外，超聲波的次級(jí)效應(yīng)，如熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等也能加速被提取成分的擴(kuò)散并充分與溶劑混合

4、，因而也有利于提取。如熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等也能加速被提取成分的擴(kuò)散并充分與溶劑混合，因而也有利于提取。一、空化作用通常情況下，介質(zhì)內(nèi)部或多或少地溶解了一些微氣泡，這些氣泡在超聲波的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡由于定向擴(kuò)散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然閉合，這就是超聲超聲波的空化效應(yīng)。空化效應(yīng)中產(chǎn)生的極大壓力造成被破碎物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體的破裂，且整個(gè)破裂過(guò)程可在瞬間完成，因而提高了破碎速度，縮

5、短了破碎時(shí)間，使提取效率顯著提高。二、熱學(xué)機(jī)理二、熱學(xué)機(jī)理超聲波在彈性媒質(zhì)中傳播時(shí)，其能量不斷被媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，從而使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)超聲波在彈性媒質(zhì)中傳播時(shí)，其能量不斷被媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，從而使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的溫度升高，這種現(xiàn)象稱為超聲波的熱效應(yīng)。超聲波在介質(zhì)中的傳播過(guò)程也是一個(gè)能量的的溫度升高，這種現(xiàn)象稱為超聲波的熱效應(yīng)。超聲波在介質(zhì)中的傳播過(guò)程也是一個(gè)能量的傳播和傳播和擴(kuò)散過(guò)程，即超聲波在介質(zhì)的傳播過(guò)程中，其聲能不斷被介質(zhì)的質(zhì)

6、點(diǎn)吸收，介質(zhì)將擴(kuò)散過(guò)程，即超聲波在介質(zhì)的傳播過(guò)程中，其聲能不斷被介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)吸收，介質(zhì)將所吸收的所吸收的能量全部或大部分轉(zhuǎn)變成熱能，能量全部或大部分轉(zhuǎn)變成熱能，從而導(dǎo)致介質(zhì)本身和藥材組織溫度的升高，從而導(dǎo)致介質(zhì)本身和藥材組織溫度的升高，增大了藥物有效大了藥物有效成分的溶解速度。成分的溶解速度。三、機(jī)械機(jī)制三、機(jī)械機(jī)制超聲波在介質(zhì)中的傳播可以使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在其傳播空間內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)，從而強(qiáng)化介質(zhì)的擴(kuò)散、超聲波在介質(zhì)中的傳播可以使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在其傳播空間

7、內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)，從而強(qiáng)化介質(zhì)的擴(kuò)散、傳播，這就是超聲波的機(jī)械效應(yīng)。超聲波在傳播過(guò)程中產(chǎn)生一種輻射壓強(qiáng)，沿聲波方向傳傳播，這就是超聲波的機(jī)械效應(yīng)。超聲波在傳播過(guò)程中產(chǎn)生一種輻射壓強(qiáng)，沿聲波方向傳播，對(duì)物料有很強(qiáng)的破壞作用，可使細(xì)胞組織變形，植物蛋白質(zhì)變性；同時(shí)，它還可以給播，對(duì)物料有很強(qiáng)的破壞作用，可使細(xì)胞組織變形，植物蛋白質(zhì)變性；同時(shí)，它還可以給予介質(zhì)和懸浮體以不同的加速度，且介質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于懸浮體分子的運(yùn)動(dòng)速度。予介質(zhì)和懸浮體以不

8、同的加速度，且介質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于懸浮體分子的運(yùn)動(dòng)速度。從而在兩者間產(chǎn)生摩擦，這種摩擦力可使生物分子解聚，使細(xì)胞壁上的有效成分更快地溶從而在兩者間產(chǎn)生摩擦，這種摩擦力可使生物分子解聚，使細(xì)胞壁上的有效成分更快地溶解于溶劑之中。解于溶劑之中。影響因素：影響因素：1)聲波頻率聲波頻率超聲波頻率超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生空化越容易。也就是說(shuō)要引起空超聲波頻率超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生空化越容易。也就是說(shuō)要引起空化，頻率愈高，所需要的聲

9、強(qiáng)愈大。例如要在水中產(chǎn)生空化，超聲波頻率在化，頻率愈高，所需要的聲強(qiáng)愈大。例如要在水中產(chǎn)生空化，超聲波頻率在400kHz時(shí)所需要的功率要比在時(shí)所需要的功率要比在10kHz時(shí)大時(shí)大1o倍，即空化是隨著頻率的升高而降低。一般采倍，即空化是隨著頻率的升高而降低。一般采用的頻率范圍用的頻率范圍20~40kHz。2)浸泡時(shí)間浸泡時(shí)間浸泡時(shí)間對(duì)提取效率的影響實(shí)際上是藥材濕潤(rùn)程度對(duì)提取效率的影響。理浸泡時(shí)間對(duì)提取效率的影響實(shí)際上是藥材濕潤(rùn)程度對(duì)提取效

10、率的影響。理論上應(yīng)將藥材浸泡至透心為度，這樣有利于溶劑滲入藥材組織內(nèi)部，從而將有效成分論上應(yīng)將藥材浸泡至透心為度，這樣有利于溶劑滲入藥材組織內(nèi)部，從而將有效成分提取出來(lái)提取出來(lái)3）溶劑的表面張力與黏滯系數(shù)）溶劑的表面張力與黏滯系數(shù)液體的表面張力越大，空化強(qiáng)度越高，越不易于產(chǎn)生液體的表面張力越大，空化強(qiáng)度越高，越不易于產(chǎn)生空化。黏滯系數(shù)大的液體難以產(chǎn)生空化泡，而且傳播過(guò)程中損失也大，因此同樣不易產(chǎn)生空化。黏滯系數(shù)大的液體難以產(chǎn)生空化泡，而

11、且傳播過(guò)程中損失也大，因此同樣不易產(chǎn)生空化。空化。4）溶劑的溫度）溶劑的溫度超聲波提取一般不需要加熱，但其本身存在較強(qiáng)的熱效應(yīng)，且介質(zhì)的超聲波提取一般不需要加熱，但其本身存在較強(qiáng)的熱效應(yīng)，且介質(zhì)的溫度對(duì)空化作用的強(qiáng)度也有一定的影響，因此提取過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行適當(dāng)控制也是非常必溫度對(duì)空化作用的強(qiáng)度也有一定的影響，因此提取過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行適當(dāng)控制也是非常必要的。要的。液體溫度越高，對(duì)空化的產(chǎn)生越有利，但是溫度過(guò)高時(shí)，氣泡中蒸汽壓增大，因此氣泡

12、閉液體溫度越高，對(duì)空化的產(chǎn)生越有利，但是溫度過(guò)高時(shí)，氣泡中蒸汽壓增大，因此氣泡閉合時(shí)增強(qiáng)了緩沖作用而使空化減弱。合時(shí)增強(qiáng)了緩沖作用而使空化減弱。5）系統(tǒng)靜壓）系統(tǒng)靜壓6）氣體種類及含量）氣體種類及含量超聲波提取技術(shù)的特點(diǎn)超聲波提取技術(shù)的特點(diǎn)1.效率高效率高采用超聲波技術(shù)來(lái)強(qiáng)化提取過(guò)程，提取時(shí)間僅為常規(guī)溶劑提取法的幾分之一，采用超聲波技術(shù)來(lái)強(qiáng)化提取過(guò)程，提取時(shí)間僅為常規(guī)溶劑提取法的幾分之一，因而提取效率較高。因而提取效率較高。2.能耗低能

13、耗低施加小功率的超聲波即可破碎提取大量的物料，且提取過(guò)程可在室溫下進(jìn)行，施加小功率的超聲波即可破碎提取大量的物料，且提取過(guò)程可在室溫下進(jìn)行，無(wú)需大功率電源。與常規(guī)的溶劑提取法相比，單位能耗可下降一半以上。無(wú)需大功率電源。與常規(guī)的溶劑提取法相比，單位能耗可下降一半以上。3.提取物的質(zhì)量高提取物的質(zhì)量高由于提取過(guò)程的溫度較低，因而可最大限度地保持物料中原有的各種由于提取過(guò)程的溫度較低，因而可最大限度地保持物料中原有的各種有效成分，尤其是熱敏

14、性有效成分的性質(zhì)。同時(shí)由于提取時(shí)間較短，因而可降低提取物中有效成分，尤其是熱敏性有效成分的性質(zhì)。同時(shí)由于提取時(shí)間較短，因而可降低提取物中的雜質(zhì)含量，提高提取物的質(zhì)量。的雜質(zhì)含量，提高提取物的質(zhì)量。4.提取物的提取率高提取物的提取率高超聲波所引起的空化效應(yīng)可使植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體破裂，使藥超聲波所引起的空化效應(yīng)可使植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體破裂，使藥材中的有效成分得以充分釋出，從而可提高目標(biāo)提取物的提取率。材中的有效成分得以充分釋出，從而可

15、提高目標(biāo)提取物的提取率。5.適用范圍廣適用范圍廣超聲提取中藥材不受成分、極性和分子量的限制，適用于絕大多數(shù)種類中超聲提取中藥材不受成分、極性和分子量的限制，適用于絕大多數(shù)種類中藥材和有效成分的提取，如生物堿、黃酮類化合物、醌類化合物、萜類化合物、鞣質(zhì)、脂藥材和有效成分的提取，如生物堿、黃酮類化合物、醌類化合物、萜類化合物、鞣質(zhì)、脂質(zhì)及揮發(fā)油等的提取。質(zhì)及揮發(fā)油等的提取。6.易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)控制易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)控制目前的超聲波提取

16、設(shè)備大多可自行設(shè)定提取時(shí)間、提取溫目前的超聲波提取設(shè)備大多可自行設(shè)定提取時(shí)間、提取溫度、循環(huán)速度等主要操作參數(shù)，并可對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制度、循環(huán)速度等主要操作參數(shù)，并可對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制從而可減少外界因素的干擾，從而可減少外界因素的干擾，這對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提高是非常有利的。這對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提高是非常有利的。7.符合符合GMP要求要求超聲波提取設(shè)備可采用全不銹鋼制造，并可在全封閉的條件下運(yùn)行，超聲波提取設(shè)備可采用全不銹鋼制造，