超音波
超音波是指頻率為20千赫~50兆赫左右的機械波,需要能量載體—介質—來進行傳播。超音波在傳遞過程中存在著的正負壓強交變周期,在正相位時,對介質分子產生擠壓,增加介質原來的密度;負相位時,介質分子稀疏、離散,介質密度減小。也就是說,超音波並不能使樣品內的分子產生極化,而是在溶劑和樣品之間產生聲波空化作用,導致溶液內氣泡的形成、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,提高目標物從固相轉移到液相的傳質速率。
原理
超音波萃取中藥材的優越性,是基於超音波的特殊物理性質 。(1)加速介質質點運動。高於20 KHz聲波頻率的超音波的連續介質(例如水)中傳播時,根據惠更斯波動原理,在其傳播的波陣面上將引起介質質點(包括藥材重要效成分的質點)的運動,使介質質點運動獲行巨大的加速度和動能。質點的加速度經計算一般可達重力加速度的二千倍以上。由於介質質點將超音波能量作用於藥材中藥效成分質點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於水中。 (2)空化作用。超音波在液體介質中傳播產生特殊的“空化效應”,“空化效應”不斷產生無數內部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴並不斷“爆破”產生微觀上的強大衝擊波作用在中藥材上,使其中藥材成分物質被“轟擊”逸出,並使得藥材基體被不斷剝蝕,其中不屬於植物結構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)超音波的振動勻化(Sonication)使樣品介質內各點受到的作用一致,使整個樣品萃取更均勻。 綜上所述,中藥材中的藥效物質在超音波場作用下不但作為介質質點獲得自身的巨大加速度和動能,而且通過“空化效應”獲得強大的外力衝擊,所以能高效率並充分分離出來。
特點
適用於中藥材有效成份的萃取,是中藥製藥徹底改變傳統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,超音波萃取具有如下突出特點:
(1)無需高溫。在40℃-50℃水溫F超音波強化萃取,無水煮高溫,不破壞中藥材中某些具有熱不穩定,易水解或氧化特性的藥效成份。超音波能促使植物細胞地破壁,提高中藥的療效。(2)常壓萃取,安全性好,操作簡單易行,維護保養方便。 (3)萃取效率高。超音波強化萃取20~40分鐘即可獲最佳提取率,萃取時間僅為水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分,萃取量是傳統方法的二倍以上。據統計,超音波在65~70ºC工作效率非常高。而溫度在65ºC度內中草藥植物的有效成份基本沒有受到破壞。加入超音波後(在65度條件下),植物有效成份提取時間約40分鐘。而蒸煮法的蒸煮時 間往往需要兩到三小時,是超音波提取時間的3倍以上時間。(4)具有廣譜性。適用性廣,絕大多數的中藥材各類成份均可超聲萃取。(5)超音波萃取對溶劑和目標萃取物的性質(如極性)關係不大。因此,可供選擇的萃取溶劑種類多、目標萃取物範圍廣泛。(6)減少能耗。由於超聲萃取無需加熱或加熱溫度低,萃取時間短,因此大大降低能耗。 (7)藥材原料處理量大,成倍或數倍提高,且雜質少,有效成分易於分離、淨化。 (8)萃取工藝成本低,綜合經濟效益顯著 。
常見機型
超音波提取器又稱超音波提取儀,小型超音波提取機等,多為台式超音波提取機。。超音波提取設備分為小試型超音波提取機,中試型超音波提取機和規模生產型超音波提取機。目前國內超音波提取器生產廠家較為出名的有濟寧天華超聲電子儀器有限公司,濟寧金百特等。常見超音波提取器型號有:
機型 | 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 |
時間控制 | 1-99H99M | ||||||
功率調節KHz | 連續可調 | ||||||
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 | ||||||
材質 | 主體部分為SUS304不鏽鋼 | ||||||
容積L | 2 | 5 | 10 | 20 | 30 | 50 | 100 |
循環過濾系統 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 | 選配 |