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介紹
超聲波是指頻率為20千赫~50兆赫左右的機(jī)械波，需要能量載體-介質(zhì)-來進(jìn)行傳播。超聲波在傳遞過程中存在著的正負(fù)壓強(qiáng)交變周期，在正相位時(shí)，對介質(zhì)分子產(chǎn)生擠壓，增加介質(zhì)原來的密度;負(fù)相位時(shí)，介質(zhì)分子稀疏、離散，介質(zhì)密度減小。也就是說，超聲波并不能使樣品內(nèi)的分子產(chǎn)生極化，而是在溶劑和樣品之間產(chǎn)生聲波空化作用，導(dǎo)致溶液內(nèi)氣泡的形成、增長和爆破壓縮，從而使固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，提高目標(biāo)物從固相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)速率。
提取原理
超聲波萃取中藥材的*性，是基于超聲波的特殊物理性質(zhì)。（1）加速介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動。高于20 KHz聲波頻率的超聲波的連續(xù)介質(zhì)（例如水）中傳播時(shí)，根據(jù)惠更斯波動原理，在其傳播的波陣面上將引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)（包括藥材重要效成分的質(zhì)點(diǎn)）的運(yùn)動，使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動獲行巨大的加速度和動能。質(zhì)點(diǎn)的加速度經(jīng)計(jì)算一般可達(dá)重力加速度的二千倍以上。由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)將超聲波能量作用于藥材中藥效成分質(zhì)點(diǎn)上而使之獲得巨大的加速度和動能，迅速逸出藥材基體而游離于水中。 （2）空化作用。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(gè)大氣壓的微氣穴并不斷"爆破"產(chǎn)生微觀上的強(qiáng)大沖擊波作用在中藥材上，使其中藥材成分物質(zhì)被"轟擊"逸出，并使得藥材基體被不斷剝蝕，其中不屬于植物結(jié)構(gòu)的藥效成分不斷被分離出來。加速植物有效成份的浸出提取。 （3）超聲波的振動勻化（Sonication）使樣品介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)受到的作用一致，使整個(gè)樣品萃取更均勻。 綜上所述，中藥材中的藥效物質(zhì)在超聲波場作用下不但作為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)獲得自身的巨大加速度和動能，而且通過"空化效應(yīng)"獲得強(qiáng)大的外力沖擊，所以能高效率并充分分離出來。
提取特點(diǎn)
適用于中藥材有效成份的萃取，是中藥制藥改變傳統(tǒng)的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工藝。與水煮、醇沉工藝相比，超聲波萃取具有如下突出特點(diǎn):
（1）無需高溫。在40℃-50℃水溫F超聲波強(qiáng)化萃取，無水煮高溫，不破壞中藥材中某些具有熱不穩(wěn)定，易水解或氧化特性的藥效成份。超聲波能促使植物細(xì)胞地破壁，提高中藥的療效。（2）常壓萃取，安全性好，操作簡單易行，維護(hù)保養(yǎng)方便。 （3）萃取效率高。超聲波強(qiáng)化萃取20~40分鐘即可獲最佳提取率，萃取時(shí)間僅為水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分，萃取量是傳統(tǒng)方法的二倍以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超聲波在65~70ºC工作效率非常高。而溫度在65ºC度內(nèi)中草藥植物的有效成份基本沒有受到破壞。加入超聲波后（在65度條件下），植物有效成份提取時(shí)間約40分鐘。而蒸煮法的蒸煮時(shí) 間往往需要兩到三小時(shí)，是超聲波提取時(shí)間的3倍以上時(shí)間。（4）具有廣譜性。適用性廣，絕大多數(shù)的中藥材各類成份均可超聲萃取。（5）超聲波萃取對溶劑和目標(biāo)萃取物的性質(zhì)（如極性）關(guān)系不大。因此，可供選擇的萃取溶劑種類多、目標(biāo)萃取物范圍廣泛。（6）減少能耗。由于超聲萃取無需加熱或加熱溫度低，萃取時(shí)間短，因此大大降低能耗。 （7）藥材原料處理量大，成倍或數(shù)倍提高，且雜質(zhì)少，有效成分易于分離、凈化。 （8）萃取工藝成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著 。
超聲波提取器
超聲波提取器又稱超聲波提取儀，小型超聲波提取機(jī)等，多為臺式超聲波提取機(jī)。。超聲波提取設(shè)備分為小試型超聲波提取機(jī)，中試型超聲波提取機(jī)和規(guī)模生產(chǎn)型超聲波提取機(jī)。目前國內(nèi)超聲波提取器生產(chǎn)廠家較為出名的有濟(jì)寧天華超聲電子儀器有限公司，濟(jì)寧金百特等。常見超聲波提取器型號有:
機(jī)型 | THC-2B | THC-5B | THC-10B | THC-20B | THC-30B | THC-50B | THC-100B |
外形尺寸L×W×H | 360×300×650 | 420×300×750 | 650×400×750 | 700×550×850 | 800×500×850 | 960×650×1000 | 1200×650×1200 |
超聲功率W | 400 | 1000 | 1200 | 1500 | 2500 | 3000 | 6000 |
時(shí)間控制 | 1-99H99M | ||||||
功率調(diào)節(jié)KHz | 連續(xù)可調(diào) | ||||||
超聲頻率 | 20/28/40單頻或雙頻任選 | 20/28/40單頻或雙頻任選 | 20/28/40單頻或雙頻任選 | 20/28/40單頻或雙頻任選 | 20/28/40單頻或雙頻任選 | 20/28/40單頻或雙頻任選 | 20/28/40單頻或雙頻任選 |
攪拌電機(jī)功率 | 80 | 80 | 150 | 150 | 150 | 200 | 300 |
最大加熱功率W | 260 | 500 | 600 | 800 | 1000 | 1800 | 2600 |
可控溫度℃ | 室溫-80℃可調(diào) | ||||||
材質(zhì) | 主體部分為SUS304不銹鋼 | ||||||
容積L | 2 | 5 | 10 | 20 | 30 | 50 | 100 |
循環(huán)過濾系統(tǒng) | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 |
參考資料
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