超声波提取技术

超声波提取技术 超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，是人的听觉以外的声波。1830年，人们用以大齿轮产生了超声波，之后超声技术广泛应用于家电和医疗卫生等领域。目前，超声提取在中药制剂质量检查中已广泛使用，作为中药制剂提取工艺的一种新技术，超声提取具有较好的应用前景。 超声提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应以及热效应，通过增大介质分子的运动速度，来增大介质的穿透力从而提取中药有效成分的方法 超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。在工业应用方面，利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。 机械效应 超声波在介质中的传播可以是介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传质，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的波坏作用，可是细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给与介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度，从而在两者之间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。 空化效应 通常情况下，介质内都或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时。气泡由于定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种增大的气泡在闭合时会在其周围产生高达几千个大气压的压力，形成危机波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利用有效成分的溶出。 热效应 和其他物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能可以不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量的全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解度，加快了有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬时的，因此可以使被提取的成分的结构和生物活性保持不变。 此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物有效成分进入介质，并与介质充分混合，加快了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的提取率。 。 超声波萃取的特点 （1）超声提取时不需要加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏感物质的提取；同时由于其不需要加热，因而也节约了能源（2）超声提取提高了药物有效成分的提取率，节约了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高经济效益（3）溶剂用量少，节约溶剂（4）超声提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性（5）提取物有效成分含量高，有利于进不一步精制   超声波中药材提取、萃取技术与设备介绍 一、超声波提取中药材的原理 1、超声的空化效应       超声波技术应用于萃取、匀化，是基于惠更斯波动理论和超声波在液体连续介质中传播时特有的“空化效应”的作用 结果。 （1）惠更斯波动原理指出，波动（包括超源与波源的振动）在连续介质中传播时，在其波阵面上将引起介质质点 的运动，波源在介质中达到的每一点都将引起相邻质点的震动和成为新的波源。这种波源引起的波动使其传播路径上的 每一个质点都将获得加速度和动能。超声波可使介质质点加速度达重力加速度的千倍以上。介质质点在超声波作用下， 将每秒种数万次的高频振荡和每秒大于100m的巨大速度和动能作用于溶液分子内，迅速使溶液分子被激活。 （2）超声波在液体介质中产生特有的“空化效应”，不断产生无数内部压力达上千个大气压的微气穴，并不断“微爆” 产生微观上的强冲击波，作用在固-液或液-液分子上，使介质中的空气被“轰击”逸出，并促使介质细胞破裂和变形加速 介质分子中的物质逸出。 （3）超声波在介质中传播时的物理特性引发的机械振动、微射流、微声流等多级效应皆促使有效成分在溶液中扩 散。 2、超声波提取的优点 （1）超声波提取效率高。超声波独具的极端物理特性，能促使植物组织破壁或变形，使中药有效成份提取更充分， 提取率比传统工艺显著提高达50—500%。 （2）超声波提取时间短。超声波强化中药提取通常在24—40分钟即可获得最佳提取率，其提取时间较传统工艺方 法缩短2/3以上，因此药材原材料处理量大。 （3）超声波提取温度低。超声波提取中药材的最佳温度在40—60摄氏度，因此不需要配备锅炉来提供蒸气加热， 有利于节约能源和改善环境污染。更重要的是对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中的有效成份具有保护作用。 （4）超声波提取适应性广。超声波提取中药材不受中药材成份性质、分子量大小的限制，适用于绝大多数种类中 药材和各类成份的提取。 （5）超声波提取的药液杂质少，有效成份易于分离、纯化。 （7）超声波提取简单易行，设备的维护和保养方便。 3、超声强化萃取 （1）固-液萃取 固-液萃取通常被称为提取，即用合适的溶剂从物料中提取有用成分，传统工艺方法是采用热处理或机械搅拌来加 强该过程。现已发现应用功率超声能显著强化和改善提取过程。超声的微扰效应增大了溶剂进入提取物细胞的渗透性， 加强了传质过程； 超声的另一作用是超声空化产生的强大剪切力能使介质细胞壁破裂，使细胞容易释放出内含物。超 声强化固-液萃取是有效的质量传递和细胞破裂的主要原因，它超越了以往任何一种可行性技术，获得了高效提取。超 声提取比常驻机构规的热提取更有效，并且缩短了提取时间，大部分物质在过程前10min内就被提取出来。 （2）液-液萃取 液-液萃取涉及到两个互不相溶的有机相和水相之间的质量传递过程。由于超声波的空化作用所引起的界面效应增 加了两相间的接解面积，而空化崩溃时冲击波引起的湍动效应消除了两相效界的阻滞，从而增加了液-液萃取速度。对 于一般受传质速率控制的液-液萃取体系来说，超声波的作用十分显著。 二、超声波提取设备介绍 1、机型分类：超声波提取设备分为小试机型、中试机型和规模生产机型。 （1）小试机型：一般用于实验室，超声功率为300W至3KW，提取罐或槽容积为5至75L。 （2）中试机型：一般用于中间试验，超声功率为5KW至10KW，提取罐或槽容积为200至400L。 （3）规模生产机型：主要用于中药材提取的批量生产，超声功率为20KW至75KW，提取罐容积为1至3立方米。 2、结构型式分类：超声波提取设备结构型号式分为内置式和外置式两类。 （1）内置式机型：主要是指将超声波换能器阵列组合成密封于一个多边形立柱体内，并将其安装于中药材提取罐 内中心位置，其超声能量从多边形立柱内向外（罐内的媒质）发射。 （2）外置式机型：主要是指将超声波换能器以阵列组合的方式安装于提取罐体的外壁，其超声能量由罐外壁向罐 内（媒质）发射。 三、超声功率源介绍 本公司的超声波功率源技术实现了数字式超大功率水平。 其主要特点如下； 1、超大功率共源技术。该技术实现了50KW超大功率共一个振荡信号源，以一个振荡信号源为基础进行多路驱动、 分配、功率放大、网络匹配和功率合成。 2、计算机时钟控制与数字显示技术。该技术实现了00-99-00分钟长时间自动循环、任意设置时间倒计时运行和首 次设置时钟记忆储存功能。 3、计算机功率调整与数字显示技术。调制低频施加于高频高速振荡的溶媒中具有搅拌作用。该技术实现了10-160 Hz共16档调制低频可调功能。 本公司于2002年12月获得武汉市中小型科技企业创新基金的无偿支持，于2005年元月获得国家知识产权局实用新 新型专利，专利号为：ZL200320128230.3；于2005年5月获得国家知识产权局发明专利公开通知，公开号为：CN16 34669A；于2006年5月获得武汉市重大科技成果证 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，证书登记号为：WK200605043。于2006年6月被武汉市科学技 术局授予高新技术企业称号，商新技术企业证书统一编号为：WKG06045。 本公司可以为中药制药企业或需要萃取工艺设备的客户提供小样试验、传统罐体改选、工艺条件优化以及相关咨询 等技术服务。 四、本公司与武汉制药机械厂有着密切的技术合作 武汉制药机械厂是中药材制药机械的骨干企业，是我国中药材制药机械 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的起草单位。该厂可生产制造中药材粉 碎、提取、分离、浓缩、干燥成套工艺设备。 本公司是武汉制药机械厂的超声波提取中药材的配套企业。同时武汉制药机械厂又是本公司超声波提取设备上游和 下游成套设备的配套企业。 武汉制药机械厂 电话：027-********