超声波萃取工作原理

一、 超声波萃取的原理

 1、超声空化效应

（1）超声技术在萃取和均质中的应用是基于超声在连续介质中传播的独特“空化效应”。当波（包括超源和波源的振动）在连续介质中传播时，介质质点在其波前会发生运动。波源在介质中到达的每一点都会引起相邻粒子的振动，成为一个新的波源。这种波源产生的波使传播路径上的每一个粒子都获得了加速度和动能。超声波的重力加速度可以使介质的重力加速度达到1000倍以上。在超声波的作用下，介质颗粒以每秒数万次的高频振荡作用于溶液分子，其速度和动能大于每秒100米，使溶液分子迅速活化。

（2）超声波在液体介质中产生独特的“空化效应”，不断产生无数个内压高达数千个大气压的微空化，不断“微爆炸”产生强烈的强冲击波，作用于固液或液-液分子，使介质中的空气被“轰击”逃逸，促进介质胞体破裂变形，加速物质从介质分子中逸出，超声在介质中传播的物理特性引起的微声流等多层次效应促进了活性组分在溶液中的扩散。

2、超声波萃取的优点

（1） 超声波萃取效率高。

超声波独特的极端物理特性可以促进植物组织破壁或变形，使中药有效成分的提取更加充分。提取率比传统工艺提高50-500%。

（2） 超声萃取时间短。

中药超声强化提取通常需要24-40分钟才能获得zui佳提取率，提取时间比传统工艺缩短2/3以上，原料加工能力大。

（3） 超声萃取温度较低。

超声波提取中药材的zui佳温度为40-60℃，不需要配备锅炉提供蒸汽加热，有利于节能和改善环境污染。更重要的是对热不稳定、易水解或氧化的药材中的活性成分有保护作用。

（4） 超声萃取具有广泛的适应性，适用于多种中药材及各种成分的提取。

（5） 超声波萃取的药液中杂质少，有效成分易于分离纯化。

（6）超声波萃取简单易行，设备维护方便。

3.超声波强化萃取

主要结果如下:

（1）固液萃取通常称为萃取，即用合适的溶剂将有用成分从物料中萃取出来。传统工艺是通过热处理或机械搅拌来强化过程，现已发现应用功率超声可以显著强化和改善萃取过程。超声的微扰效应增加了溶剂进入萃取细胞的通透性，强化了传质过程。 超声波的另一个作用是，超声波空化产生的强剪切力可以打破介质的细胞壁，使细胞易于释放内容物。超声波强化固液萃取是有效传质和细胞破裂的主要原因。 它超越了以往任何可行的技术，获得了高xiao的提取。 超声提取比驻地机构规定的热提取更有效，并且缩短了提取时间，且大部分物质在工艺前10min内被提取。

(2)液-液萃取

液-液萃取涉及两个不溶性有机相和水相之间的传质过程。超声波空化引起的界面效应增加了两相的界面面积，而空化塌陷引起的湍流效应消除了两相效应边界的阻塞，从而提高了液液萃取速度。对于受传质速率控制的液液萃取系统，超声波的影响是非常显著的。在这两组间不可能产生差别的程度上。

二、超声波提取设备的引进

1.模型分类：将超声波萃取设备分为小规模模式、中试模式和大规模生产模式，在不可能造成两组差异的情况下，对其进行分类。

(1)小型试验模型：一般在实验室中使用，超声波功率为50W~1kW，萃取槽或罐体体积为50 ml~2L。

(2)中试模型：一般用于中间试验，超声波功率为2KW~5kW，萃取槽或罐体体积为10~100 L。

大规模生产模式：主要用于中药提取的大批量生产，超声波功率为5kW~25 kW，萃取槽容积为1~3立方米。

2.结构类型的分类：超声波提取设备的结构类型可分为内建型和外型两种，但在不可能造成两组差异的情况下，可分为内建型和外型两类。

(1)内建模型：主要是指将超声换能器阵列组合成一个多边形柱，并将其安装在中药提取罐的ZX位置，其超声波能量是从多边形柱(水箱中的介质)内部发射出来的。

(2)外型：主要是指采用阵列组合方式将超声波换能器安装在抽油罐外壁上，其超声波能量从油罐外壁发射到罐内(介质)，在不可能造成两组间差异的范围内进行。