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超声波辅助萃取装置超声波辅助萃取装置（Ultrasound-AssistedExtraction）姓名：张瑞学号：1075513004642013-11-11背景超声波萃取原理超声波提取的主要影响因素超声波提取技术的特点超声波提取设备超声波提取技术的应用超声波与微波的比较1 1 背景背景2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理 超声波很像电磁波，能折射、聚焦和反射，但超声波又不同于电磁波，电磁波可在真空中自由传播，而超声波的传播则要依靠弹性介质。超声波在传播时，使弹性介质中的粒子产生振荡，并通过弹性介质按超声波的传播方向传递能量。超声波可以产生空化效应、机械效应和热效应。2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理图1.声波的频率界限图2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理空化效应空化效应空化效应空化效应 液体或多或少溶有微气泡，超声的作用亦使液体内产生无数微小空腔，且尺寸不一。当一定频率的超声波作用于液体时，只有尺寸适宜的小气泡能发生共振现象，大于共振尺寸的小泡被驱出液体外，小于共振尺寸的小泡在超声作用下逐渐长大。接近共振尺寸时，在声波的稀疏阶段，小泡迅速胀大；在声波的压缩阶段，小炮又突然被绝热压缩，直至湮灭，这瞬间在气泡及其周围微小空间内出现热点，形成高温高压区，温度达5000K以上，强大的微激波压力达500atm，有利于有效成分在液体媒介中溶出。这是超声波的空化效应空化效应。2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理 高频振动及辐射压力形成有效的搅动与流动空化气泡振动，显著减弱液体的表面张力及磨檫力,并破坏固液界面的附着层媒质质点在其传播空间内进入振动状态，从而可加速样品的释放、扩散及溶解过程介质分子的运动速度远大于远大于悬浮体分子的运动速度，从而在两者之问产生摩擦，是样品更容易溶于萃取液中机械效应2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理超声波在弹性媒质中传播时，其能超声波在弹性媒质中传播时，其能量不断被媒质质点量不断被媒质质点吸收并转化吸收并转化吸收并转化吸收并转化为热为热能，从而使媒质质点的温度升高能，从而使媒质质点的温度升高这这种种吸吸收收声声能能引引起起的的样样品品内内部部温温度度的的瞬瞬时时升升高高，因因此此可可以以使使被被提提取取的的成成分分的结构和生物活性保持不变的结构和生物活性保持不变。热效应热效应2 2 超声波萃取原理超声波萃取原理2.2 2.2 超声波萃取原理超声波萃取原理 超声波萃取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用来增大物质分子的运动频率和速度，从而增加溶剂的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。此外，超声波的次级效应，如热效应、机械效应等也能加速被提取成分的扩散并充分与溶剂混合，因而也有利于提取。3 3 超声波萃取的主要影响因素超声波萃取的主要影响因素主要影响因素主要影响因素温度声处理时间 声波频率一般不需要加热，但其本身存在较强的热效应，且介质的温度对空化作用的强度也有一定的影响超声波频率是影响有效成分萃取率的主要因素之一。超声提取通常比常规提取的时间要短（2045min）。相对于其他影响因素而言，超声提取时间对提取率没有显著影响。4 4 超声波提取技术的特点超声波提取技术的特点 优点成本低效率高简单易行易于维护杂质少，易于分离纯化时间短温度低适应性广5 5 超声波提取设备超声波提取设备5 5 超声波提取设备超声波提取设备5 5 超声波提取设备超声波提取设备超声波辅助萃取的装置浴槽式应用广，但是超声波不能均匀分布并且随时间变化超声波能量衰减探针式超声波探针可将能量集中在样品的某一范围，因而在液体中能提供有效的空穴作用5 5 超声波提取设备超声波提取设备6 6 超声波与微波的比较超声波与微波的比较Text Text in herein here酸消解中酸消解中酸消解中酸消解中比微波安比微波安比微波安比微波安全全全全相对于微波，超声相对于微波，超声相对于微波，超声相对于微波，超声波萃取的步骤少，波萃取的步骤少，波萃取的步骤少，波萃取的步骤少，不易对样品造成污不易对样品造成污不易对样品造成污不易对样品造成污染染染染有些情有些情有些情有些情况下比况下比况下比况下比微波快微波快微波快微波快6 6 超声波提取技术的应用超声波提取技术的应用1.1.生物碱的提取生物碱的提取 采用常规提取技术提取中药中的生物碱往往具有提取时间长、提取收率低等缺陷，而采用超声技术提取生物碱具有工艺简单、省时、提取率高等优点。郭孝武等人分别用超声和常规回流两种提取方法从益母草中提取益母草总生物碱，结果表明，用110kHz的超声波提取40min的提取率比常规回流提取2h的提取率高出1倍，且具有工艺简单、无需加热的优点。6 6 超声波提取技术的应用超声波提取技术的应用2.黄酮类物质的提取 黄酮类物质常用水煎煮法、浸提法或碱提酸沉法等传统方法来提取，缺点是费时、费工，且提取率较低。近年来，超声提取技术在黄酮类物质的提取方面已有很多报道。郭孝武等人以乙醇为溶剂，利用超声技术从杜仲叶中提取黄酮类化合物，结果表明在最佳工艺条件下用超声提取45min，杜仲叶中总黄酮类化合物的提出率可达25.43%。6 6 超声波提取技术的应用超声波提取技术的应用 3.蒽醌类物质的提取 蒽醌类衍生物在植物体内的存在形式比较复杂,游离态与结合态经常共存于同一种中草药中,其常规提取方法都是采用乙醇或稀碱水溶液来提取，缺点是有效成分会因长时间受热而被破坏，因而提取率较低。郭孝武利用超声技术从大黄中提取大黄蒽醌类物质，结果表明以频率为20kHz的超声波提取10min比常规煎煮法提取3h的提取率要高。6 6 超声波提取技术的应用超声波提取技术的应用4.多糖类物质的提取 近年来发现多糖类化合物具有抗肿瘤和增强免疫的功能，其传统提取方法主要有水煎法和浸泡法，缺点是提取率低、费时。若用超声法提取多糖类物质，则可缩短提取时间，提高提取率。李钟玉等人以水为溶剂，利用超声技术从灵芝中提取灵芝多糖，结果表明,与传统的酸提法相比，超声法的提取率较高,且提出物中的糖含量明显增加。5.有机酸的提取 有机酸广泛存在于植物的各部位，用常规法提取植物中的有机酸时往往存在费时、提取率低的缺陷，而超声法提取则可取得良好的效果。张振凌等人用当归制备当归流浸膏，与药典制备当归流浸膏的工艺相比，超声法制备当归流浸膏的工艺不仅提高了浸提效率，缩短了生产周期，而且还提高了总固体及有效成分阿魏酸的含量。6 6 超声波提取技术的应用超声波提取技术的应用