設備優點:
1 與常規提取方法比,超聲波提取具有縮短提取時間、無需加熱等特點,可以避免高溫對有效成分的破壞,適合于熱敏性物料的提取。
2 提取能力提高,提取物的有效成分含量高,有利于進一步的精制。
3 溶媒用量少,可有效降低成本。
4 有效成分的提取率高,原料利用充分,提高經濟效益。
5 對大多數有效成分的生理活性基本無影響。
超聲波概述及特征:
超聲波是一種高頻機械波,頻率范圍為15-60kHz,一般高于20kHz。特征:1.波長短,近似作直線傳播;在固體和液體內衰減比電磁波小,其傳播特性和媒質的性質密切相關。2. 能量集中,因而能形成高的溫度,產生劇烈振動,引起激震波、液體中的空化作用等,結果產生機械、熱、光、電、化學及生物等各種效應。超聲波通常被用于過程強化和引發化學反應。由于超聲波的瞬時空化可實現高溫和局部高溫,近年來在中藥提取及有機物降解等方面得到了一定的應用。
作用原理:
(1) 空化作用:當一定頻率的超聲波作用于液體時,由于液體中一部分氣泡其尺寸適宜,將產生共振現象。此時,大于共振尺寸的氣泡在超聲波的作用下,被驅出液體外;小于共振尺寸的氣泡則在超聲波的作用下逐漸變大。接近共振尺寸,聲波的稀疏段使氣泡迅速漲大,由于摩擦產生電荷;在聲波的壓縮段,氣泡又被突然壓縮,直至泯滅。氣泡在泯滅過程中,其內部可達數千度高溫和幾千個大氣壓的高壓,并產生放電、發象。這種現象成為“空化現象”。在超聲波場中液體中的微小氣泡首先經歷氣泡的振蕩及生長過程,及穩態空化;然后是氣泡的壓縮和崩潰過程,及瞬態空化。空化效應可促進反應、強化傳質過程。
(2) 熱效應:熱效應由于介質吸收超聲波及摩擦損耗,分子劇烈振動,超聲波的機械能轉化為介質的內能,造成介質溫度升高。超聲波的強度越大,產生的強度越強。因此,控制超聲波的強度,可使物質的組織內部溫度瞬間升高,加速有效成分的溶出。氣泡崩塌之后,泡內“熱點”驟然冷卻,冷卻速度達108K/s。如此急速冷卻必將引起原料內部結構急劇變化。
(3) 機械作用:超聲波傳遞的機械能可在液體中形成有效的攪動與流動,從而破壞了介質的結構,粉碎了液體中的顆粒,從而產生了普通低頻機械攪拌起不到的效果。這種機械作用可產生擊碎、切割及凝聚等效果。除上述三個作用外,超聲波還具有湍動效應、微攪動效應、界面效應和聚能效應等四個附加效應。