超声波技术作为
物理手段的新型多频
超声波萃取合成反应装置,主要用于探索不同
频率、不同
功率的超声波对不同物质的分子清洗、
裂解重组等对比实验,通过特定手段得到一种新的反应和物质。
工作原理
超声波萃取机由两部分组成:超声波萃取系统和超声波驱动系统(
超声波发生器)。
萃取系统
主要包括
超声波换能器、
超声波变幅杆、超声波工具头用于产生超声波振动,并将此振动能量向液体中发射。
超声波换能器
将输入的
电能转换成
机械能表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动,振幅一般在几个
微米。
超声波变幅杆
由于
超声波换能器产生的振幅不够需要连接
超声波变幅杆,按设计需要放大
振幅,隔离反应溶液和超声波换能器,同时也起到固定整个超声波
振动设备的作用。
超声波工具头
与变幅杆相连,变幅杆将超声波能量振动传递给工具头,再由工具头将超声波能量发射到化学反应液体中进行超声波萃取。
驱动系统
超声波发生器
产生高频高功率电流,驱动超声波振动部件工作。
超声波发生器的功率可调,以适应不同的工作状态。发生器内还可根据需要集成有
时序控制器,设定控制超声波发振时间和间歇时间。
萃取原理
超声波萃取(UE),亦称为超声波辅助萃取、
超声波提取,是利用超声波辐射压强产生的强烈
空化作用、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应,增大物质分子运动频率和速度,增加溶剂穿透力,从而加速目标成分进入溶剂,促进提取的进行。
通过
超声波换能器产生快速机械振动波,利用超声
波的能量,超声波作用的均匀性增强,声强增大,使得颗粒的边界层变薄,外表面剥落,颗粒发生碎裂,超声波破碎细胞外壁,从而使组织细胞壁内物质游离到溶液中,加速物质中有效成分溶于溶剂的过程,减少目标萃取物与样品基体之间的作用力,从而实现固态液态萃取分离,以提高有效成分萃取率的技术。
优点
超声波萃取和常规萃取技术相比,超声波辅助萃取快速、价廉、高效。
超声波萃取适用于中药材有效成份的萃取,是中药制药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比,超声波萃取具有如下突出特点:
对比
对比单频超声萃取,双频超声对萃取过程具有协同和增强作用,不仅降低了萃取压力、萃取温度以及
夹带剂用量和萃取时间,而且萃取率提高了30%。
用途说明
科学技术广泛地应用在中药材、食品、化工的萃取中,随着
超声波提取技术的不断发展,设备的自动化程度不断提高,再结合萃取对象的特性,将大大提高
萃取效率,获得更高品质的萃取物,功率超声萃取技术具有广泛的应用前景。
具体应用
油脂浸取
超声场强化萃取油脂可使浸取效率显著提高,还可以改善油脂品质,节约原料,增加油的萃取量。超声场不仅可以强化常规流体对物质的浸取过程,而且还可以强化超临界状态下物质的萃取过程。
超声波强化超临界CO2流体萃取过程中从麦芽胚中萃取麦胚油,超临界流体萃取附加超声场后,麦胚油的萃取率提高10%左右,且未引起麦胚油的降解。
蛋白质萃取
超声波萃取蛋白质方面也有显著效果,用超声波既能将上述料胚在水中将其蛋白质粉碎,也可将80%的蛋白质液化,还可萃取热不稳定的7S蛋白成分。
超声波处理能提高蛋白质萃取率的作用;超声波处理还可提高浆体的分离温度,降低浆体粘度,可用于直接生产高蛋白的豆奶产品。
不同浓度大豆浆体、磨前经热处理大豆浆体及其分离出的豆渣进行超声波处理。经超声波处理过的大豆浆体,与不经处理的比较,其豆奶中蛋白质含量均有显著的提高,提高的幅度在12%~20%。
多糖萃取
超声波多糖萃取传统工艺相比,超声波强化萃取操作简单,萃取率高,反应过程无物料损失和无副反应发生。
金针菇子实体多糖的萃取,用超声波强化,可使多糖萃取率提高76.22%;利用超声波热水浸提
银耳多糖,萃取率比酶法高出5%,且浸提时间大大缩短。
天然香料萃取
超声波对萃取率有明显的影响,超声波强化
超临界流体,萃取(SSFE)辣椒中的辣椒素效果很明显。
超声波萃取叶缬草香料与不用超声波萃取的结果进行了对比,采用超声波的滤液上及光度吸光度比不用超声波的滤液吸光度高12%~40%。
食品分析
食品分析中的应用,超声波萃取也用于食品样品的预处理。
测定午餐肉脂肪含量的国家标准(GB5009.696)酸水解法,操作费时繁琐,人为因素影响较大,不易掌握。利用超声波对酸水解测定午餐肉中脂肪含量的方法进行了改进,超声波萃取样品不需加热,缩短了样品消化时间,可对大批量样品的脂肪含量同时测定。
影响因素