今天讓我們一起來了解一下超聲波提取機(jī)的原理是什么吧
產(chǎn)物成分提取工藝中,實(shí)現(xiàn)擊破細(xì)胞壁,高效、快速提取細(xì)胞內(nèi)容物的過程。超聲波自1830年*產(chǎn)生后,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療衛(wèi)生和家電等許多領(lǐng)域,表現(xiàn)為超聲提取、超聲干燥、超聲滅菌、超聲過濾、超聲清洗等方面。
超聲波提取機(jī)其中的超聲提取法是利用超聲波的空化作用、機(jī)械作用、熱效應(yīng)等以增大物質(zhì)分子運(yùn)動頻率和速度,增加溶劑穿透力,從而提高目標(biāo)成分浸出率的方法。
它具有省時、節(jié)能、提取效率高等優(yōu)點(diǎn),是一種快速、高效的提取新方法,且提取中無加熱過程,可避免加熱因素引起的藥物成分結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,能用于熱敏性成分的提取。超聲提取法在中藥質(zhì)量檢測的樣品處理中已廣泛使用。
近年來,其在中藥制劑提取工藝中的應(yīng)用,也越來越受到關(guān)注,取得了重要進(jìn)展。應(yīng)用在植物樣品提取中的超聲波,一般是由磁性材料經(jīng)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的,有效頻率一般在20-50kHz的范圍,現(xiàn)遍認(rèn)為其空化作用、熱效應(yīng)和機(jī)械作用是超聲技術(shù)在中藥提取中的三大理論依據(jù)。
1、空化作用
液體中往往存在一些真空的或含有少量氣體或蒸汽的小氣泡,這些小氣泡尺寸不一。當(dāng)一定頻率的超聲波作用于液體時,只有尺寸適宜的小泡能發(fā)生共振現(xiàn)象,大于共振尺寸的小泡被驅(qū)出液體外、小于共振尺寸的小泡在超聲作用下逐漸變大。
接近共振尺寸時,聲波的稀疏階段使小泡迅速脹大;在聲波的壓縮階段,小泡又突然被絕熱壓縮,直至湮滅。湮滅過程中,空穴內(nèi)溫度可達(dá)5000K以上(相當(dāng)于太陽表面的溫度),壓力達(dá)到1.013×105kPa以上(相當(dāng)于大洋底的壓力),溫度變化率達(dá)109K/s,產(chǎn)生所謂的“熱點(diǎn)”。上述現(xiàn)象稱為空化現(xiàn)象。
在小泡脹大時,由于摩擦可產(chǎn)生電荷,在湮滅過程中可產(chǎn)生放電、發(fā)光現(xiàn)象,同時產(chǎn)生速度高達(dá)1000m/ns的液體微射流??栈饔帽挥糜谇逑础㈧F化、乳化及促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)方面。
2、熱效應(yīng)
由于介質(zhì)吸收超聲波以及內(nèi)摩擦消耗,分子產(chǎn)生劇烈振動,超聲波的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)的內(nèi)能,引起介質(zhì)溫度升高。
超聲波的強(qiáng)度愈大,產(chǎn)生的熱作用愈強(qiáng)??刂瞥晱?qiáng)度,可使藥物組織內(nèi)部的溫度瞬間升高,加速有效成分的溶出,并且不改變成分的性質(zhì)。
3、機(jī)械作用
超聲波是機(jī)械振動能量的傳播,可在液體中形成有效的攪動與流動,破壞介質(zhì)的結(jié)構(gòu),粉碎液體中的顆粒,能達(dá)到普通低頻機(jī)械攪動達(dá)不到的效果。機(jī)械作用常用于擊碎、切割、凝聚等方面。
超聲波可以使常溫常壓不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在空化作用下發(fā)生,甚至使非常堅硬的固體被粉碎??刂埔欢ǖ某曨l率和強(qiáng)度,空化作用產(chǎn)生的壓力造成生物細(xì)胞壁及整個生物體破裂,而且整個破碎過程在瞬間完成,同時超聲波產(chǎn)生的振動作用加強(qiáng)了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解。被浸提的物質(zhì)在被破碎瞬間生物活性保持不變,同時提高破碎速度和提取率。