微波提取的基本特性与微波连续提取装置
微波提取
2.微波技术在中药提取中的应用2.1 微波及微波特性2.2 微波技术的发展2.3 微波提取中药成分原理与应用2.4 微波提取的评价与存在问题2.5微波干燥灭菌技术在中药生产中的应用2.1 微波及微波特性2.1.1 微波的概念：微波（microwave .MW）是超高频率电磁波，波长1~0.001m，频率在300MHz—300GHz的电磁波。
2.1.2 微波的特性：①似光特性：高频率、波长短—直线传播②穿透特性:反射性：MW→金属.入射角=反射角（金属不发热）穿透性: MW→某些非金属（透明体）不发热吸收性: MW→水（发热）2.1.2 微波的特性：③热特性：微波MW→物体内部→热能，内外温度相等，表面水蒸发时温度略低，形成由里到外的温度降低梯度，有利于干燥。
2.1.2 微波的特性：④非热特性（生物效应）：微生物内H2O在WV作用下产生极性震荡→细胞膜结构破裂，细胞分子间氢键松弛→细胞死亡→实现了低温灭菌。
2.2 微波技术的发展20世纪30年代：MW用于——防空雷达40年代，美国：第一台微波炉——也称雷达炉90年代：加拿大：设计的——微波提取装置取得了多国专利，一次可以处理1~5吨的物料，用于食品，香料，调味品的生产。
1994年：法国研制的SOS-1100型微波萃取仪在美、日、韩、墨西哥、西欧等申请了专利。
目前中国：工业微波技术处于实验阶段2.3 微波提取原理与应用2.3.1微波提取(Microwave -Assisted Extraction MAE)原理：微波提取利用了介电加热和离子传导的作用。
①介电加热：永久偶极分子在2450MHz电磁场条件下产生共振频率：4.9×109次／秒，分子→超高速旋转→动能↑→温度↑②离子传导：离子在微波（WV）作用下→高速运动，摩擦→热量介电常数大的溶剂：水、乙醇、乙腈→被加热；介电常数小的溶剂：芳香、脂肪族成分、CO2等对MW吸收性能差，不被加热。
2.3.2微波技术在中药提取中的应用微波的①介电加热②离子传导作用，具有以下应用：(1)快速提取：破裂的细胞膜形成孔洞，溶剂容易进入植物，使成分溶解，扩散——达到快速提取的目的。
微波萃取技术
微波萃取技术摘要：微波萃取技术区别于传统的溶剂萃取，作为一种新型高效的萃取技术，是近年来的研究热门课题。
微波可以穿透萃取介质,直接加热物料,能缩短萃取时间和提高萃取效率。
本文对近年的微波萃取技术以及其研究做了综述,介绍了微波萃取的特点，主要影响因素及其应用.关键词：微波；微波萃取；高效Technology of Microwave Assisted ExtractionAbstract：Microwave assisted extraction has attracted growing interest as it allows rapid extractions of solutes from solid matrices in recent years, with high extraction efficiency comparable to that of the classical techniques. Microwave assisted extraction consists of heating the extraction in contact with the sample with microwaves energy。
But unlike classical heating, microwaves heat all the samples simultaneously without heating the vessel。
Therefore，the solution reaches its boiling point very rapidly, leading to very short extraction time。
This review gives a brief presentation of the theory of microwave and extraction systems. A discussion of themain parameters that influence the extraction efficiently, and its applications．Key Words: Microwave ； Microwave assisted extraction; efficiency溶剂萃取是重要的传质单元操作]1[，其基本原理是通过溶质在两种互不相溶（或部分互溶）的液相之间不同的分配性质来实现液体混合物中某一单独或多种组分的分离或提纯。
微波萃取
微波萃取的特点
1. 试剂用量少，节能，污染小。 2. 加热均匀，且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热 辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种“体加 热”过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。 微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热 速度快，物料的受热时间短，因而有利于保护物质不受过
其变性或失活。微波萃取过程中细胞因受热而破裂，一些不
希望得到的组分也会溶解于溶剂中，从而使微波萃取的选择
性显著降低。
方法与设备
原料
预处理
溶剂与物料 混合
微波萃取
冷却
过滤
溶剂 萃取组分
溶剂与萃取 组分分离
滤液
微波萃取工艺流程
方法与设备 常压法：
常压法一般是指在敞开容器中进行微波萃取的一 种方法。直接使用普通家用微波炉或用微波炉改装成 的微波萃取设备，通过调节脉冲间断时间的长短来调 节微波输出能量，目前国内外大部分的实验室研究都 采用这种设备。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
方法与设备
5 4 7 8
1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5. 铜管
1
6.冷凝管 8.控制面板
7.开关
3
2
常压微波回流装置示意图
方法与设备
高压法：
高压法是使用密闭萃取罐的微波萃取法，其优点是
萃取时间短，试剂消耗少，这种方法是目前报道最多
的一种方法。高压法的装置一般要求为带有功率选择， 有控制温度、压力和时间附件的微波制样设备。
方法与设备
一般由聚四氟乙烯材料制成专用密闭容器作为萃取罐,
它能允许微波自由通过、耐高温高压且不与溶剂反应。
用于微波协助萃取的设备有两类:一类是微波萃取罐；另 一类为连续微波萃取器。两者的主要区别是:一个是分批 处理物料，类似于多功能提取罐；另一个是以连续方式 工作的萃取设备,具体参数一般由生产厂家根据使用厂家 要求设定。使用的微波频率一般为2450MHz或915MHz。
微波提取原理
微波提取原理
微波提取是一种用微波辐射作为能量源对待提取物进行加热和分离的方法。
其原理主要包括微波辐射的能量吸收、介质加热和物质分离。
在微波提取中，微波辐射通过与待提取物分子间相互作用，导致分子间的转动和振动，从而产生热能。
微波辐射的频率通常与待提取物分子的吸收频率相匹配，以便增强能量的吸收效果。
待提取物通常以固体或液体的形式存在。
微波辐射可以穿透液体，直接加热液体内部，使其快速升温。
对于固体样品，微波辐射通常通过介质的方式传递能量，将固体样品包裹在介质中，使其加热均匀。
介质的选择在微波提取中非常重要。
合适的介质既可以增加微波与待提取物分子的相互作用，提高能量传导效率，又可以保护待提取物不受过度加热的影响。
常用的介质包括水、有机溶剂和油脂等。
物质分离是微波提取过程中的关键步骤。
待提取物在加热过程中会释放出挥发性组分，例如挥发性有机化合物。
这些组分可以通过适当的气流或真空吸引被抽取出来，从而实现物质的分离和回收。
微波提取具有快速、高效、节能等优点，常被应用于食品、药品、环境等领域的样品提取和分析中。
微波萃取技术综述
微波萃取技术综述摘要：微波萃取，即微波辅助萃取（Mi acrowave-assisted extraction，MAE），是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离，进入溶剂中的一过程。
此项技术已广泛应用于食品、生物样品及环境样品的分析与提取。
本文将对微波萃取技术的机理、特点和在天然产物提取中的应用作一综述，并展望其发展趋势及应用前景。
关键字：微波萃取；原理；应用；展望一、微波萃取的原理微波是频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。
常用的微波频率为2450MHZ。
微波加热是利用被加热物质的极性分子（如H2O、CH2Cl2等）在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。
传统加热法的热传递公式为：热源→器皿→样品，因而能量传递效率受到了制约。
微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源→样品→器皿。
空气及容器对微波基本上不吸收和反射，从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。
微波可选择性加热不同极性分子和不同分子的极性部分，从而使其从中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的溶剂中，从而有效成分被提取。
二、微波萃取的特点微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点。
1. 试剂用量少，节能，污染小。
2.加热均匀，且热效率较高。
微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。
3. 微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。
4. 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。
5. 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高，省时。
与传统的溶剂提取法相比，可节省50％~90％的时间。
6. 微波萃取的选择性较好。
由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。
微波提取的基本特性与微波连续提取装置
微波萃取技术.
萃取温度应低于萃取溶剂的沸点，不 同的物质最佳萃取温度不同。
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3、萃取时间的影响
微波萃取时间与被测样品量、溶剂 体积和加热功率有关，一般情况下为 1015min。
一般所选用的微波功率在200-1000W范围内。
15
5. 基体物质的影响
基体物质对微波萃取结果的影响可 能是因为基体物质中含有对微波吸收较强 的物质，或是某种物质的存在导致微波加 热过程中发生化学反应。
例如：土壤基体中的有机质对萃取 效率有一定影响，而无机质的影响不大。
16
6、微波萃取效率的其它影响因素
5
微波辅助萃取技术特点
（2） 加热均匀 微波加热是透入物料内部 形成独特的物料受热方式，整个物料被加
的能量被物料吸收转换成热能对物料加热，
热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性
的优点。
6
微波辅助萃取技术特点 （3）选择性 微波对介电性质不同的物料呈
现出选择性的加热特点，介电常数及介质损 耗小的物料，对微波的入射可以说是“透明” 的。溶质和溶剂的极性越大，对微波能的吸 收越大，升温越快，促进了萃取速度。而对 于不吸收微波的非极性溶剂，微波几乎不起 加热作用。所以，在选择萃取剂时一定要考 虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。
废液 (Waste)
PTFE 管 (Coiled PTFE tubing)
SPE/HPLC或GC/MS分析 (Analysis by SPE/HPLC or GC/MS )
接收容器 (Collection vessel)
微波萃取技术-文档资料
（3）金属导体材料能很好的反射微波，可做其密封 材料。
二、微波萃取设备及萃取步骤
1.设备 带有控温附件的微波制样设备，微波萃取用 制样杯（一般为聚四氟乙烯材料）。
2.步骤 微波萃取主要适合于固体或半固体样品， 样品制备整个过程包括粉碎、与溶剂混合、 微波辐射、分离萃取液等步骤，具体如下： 准确称取一定量的待测样品置于微波制样杯 内，根据萃取物情况加入适量的萃取溶剂(不 超过50mL)。按微波制样要求，把装有样品 的制样杯放到密封罐中，然后把密封罐放到 微波制样炉里。设置目标温度和萃取时间， 加热萃取直至加热结束。把制样罐冷却至室 温，取出制样杯，过滤或离心分离，制成可 进行下一步测定的溶液。
3. 萃取时间
微波萃取时间与被测物样品量、溶剂体积般加热开始1-2min即 可达到所要求的萃取温度。
4. 溶液pH值
溶液的pH值也会对微波萃取的效率产生一定 的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳 的用于萃取的酸碱度。有文献考察了从土壤中萃 取除草剂三嗪时分别用NaOH、NH3-NH4Cl、HAc、 NaAc和HCl调节溶剂pH值对回收率的影响。研究 结果表明：当溶剂的pH值介于4.7～9.8时，除草剂 三嗪的回收率最高。
微波萃取法的名词解释
微波萃取法的名词解释微波萃取法是一种常用的分离和提取技术，广泛应用于化学、生物、环境和食品行业等领域。
它通过利用微波辐射的能量，使样品中的目标物质迅速转化为气态或溶解在溶剂中，从而实现目标物质的有效萃取和分离。
一、微波萃取的基本原理微波萃取法的基本原理是利用微波辐射能的特殊性质，即能量高、频率高、作用时间短的特点，对样品中的目标物质进行选择性加热，使其迅速转化为气态或溶解在溶剂中。
微波能量可以迅速传递到样品中，而微波辐射的热量主要集中在样品中的水分子上，从而实现快速和高效的萃取过程。
二、微波萃取的优势1. 提高萃取效率：微波能够迅速加热样品，在短时间内完成萃取过程，大大缩短了操作时间，提高了萃取效率。
2. 节约溶剂用量：由于微波辐射的加热特性，样品中的目标物质可以迅速溶解在较小量的溶剂中，从而减少了溶剂的使用量。
3. 保护热敏化合物：微波萃取过程中的加热速度快，时间短，对于一些热敏化合物的分析和检测具有保护作用。
4. 适用范围广：微波萃取适用于各种不同性质的样品，如固体、液体和气体等，具有广泛的适用性。
三、微波萃取的应用领域1. 化学分析：微波萃取在有机物和无机物的分析中得到广泛应用，如食品中的农药残留分析、环境样品中的有机物和无机物的测定等。
2. 生物药学领域：微波萃取可用于植物样品中活性成分的提取，如草药中活性成分的萃取和脂类的提取等。
3. 环境监测：微波萃取可以快速提取环境样品中的有机污染物和重金属等，提高分析的灵敏度和准确性，如土壤、水体等环境样品中的有害物质的分析等。
4. 食品工业：微波萃取可以提取食品中的营养成分和添加剂，如食品中的维生素、脂质等的含量测定。
四、微波萃取的步骤与操作注意事项微波萃取主要包括样品的制备、样品与溶剂的混合以及微波辐射加热等步骤。
在操作过程中，需要注意以下几点：1. 样品的准备：样品的准备对于萃取效果至关重要，需要选择适当的样品制备方法，以获得准确和可重复的结果。
微波消解和微波辅助萃取技术
三 微波萃取的特点 3. 微波萃取不存在热惯性，因而过程易于 控制。 4. 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工 艺，减少了投资。 5. 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高， 省时。与传统的溶剂提取法相比，可节省50 ％～90％的时间。
三 微波萃取的特点 6. 微波萃取的选择性较好。由于微波可对 萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因 而可使目标组分与基体直接分离开来，从而 可提高萃取效率和产品纯度。 7. 微波萃取的结果不受物质含水量的影响， 回收率较高。 基于以上特点，微波萃取常被誉为“绿 色提取工艺”。
五 影响微波消解和微波萃取的因素
提取物料中若含不稳定或挥发性成分，则 宜选用对微波高度透明的溶剂如正己烷等作 为提取介质。
五 影响微波消解和微波萃取的因素
由于非极性溶剂不能吸收微波能，因而可 加入一定比例的极性溶剂，以加快提取速率。
若不需要此类不稳定或挥发性成分，则可选
用对微波部分透明的萃取剂，此类萃取剂吸
五 影响微波消解和微波萃取的因素 微波萃取时，常根据物料的特性将其破 碎成2~10mm的颗粒，粒径相对而言不是 太细小，因而不会增大后道过滤工序的难
度。同时提取温度较低，不会给过滤带来
困难。
五 影响微波消解和微波萃取的因素
2.分子极性 在微波场中，极性分子受微波 的作用较强。若目标组分为极性分子，则比 较容易扩散。在天然产物中，完全非极性的 分子是比较少的，物质的分子或多或少会存
慢的缺陷
二 微波消解和微波辅助萃取的作用机理
热量损失大， 速度慢
体积加热、速度 快、局部过热
传导加热
对流加热
微波加热
微波加热示意图
传统加热示意图
图 1 两种加热方式的比较
二 微波消解和微波辅助萃取的作用机理
微波提取法原理
微波提取法原理
微波提取法是一种常用的样品预处理技术，其原理基于微波辐射对样品中的分子产生共振吸收、转化为热能并加速反应的作用。
其过程主要包括微波辐射能量的输入、能量传递以及样品中化学反应的发生。
在微波提取法中，样品通常以固体或液体形式存在。
当样品置于微波辐射场中时，样品中的分子将被微波辐射能量激发并振动。
当微波频率与样品中分子的共振频率相匹配时，分子将吸收微波能量达到共振吸收的状态，从而转化为热能。
这样的共振吸收导致了样品中分子的温度升高，加速了化学反应的进行。
微波提取法常用于分析化学、环境监测等领域中，其优势在于提取过程快速、高效，并且对样品的处理过程相对简单。
使用微波提取法可以实现快速提取样品中的目标成分，并得到较高的提取效率。
总之，微波提取法通过输入微波辐射能量，使样品中的分子发生共振吸收并转化为热能，从而加速化学反应的进行。
该方法在实践中具有快速、高效的特点，逐渐得到广泛应用。
微波提取法
微波提取法
微波提取法是一种用于分离和提取物质的新技术。
它使用磁场位
置和微波能量来实现化学物质的提取。
它可以用来提取石油、天然气、有机化合物等各种化学物质。
微波提取法通过磁场位置和微波能量的结合来实现物质的提取。
磁场位置是指磁场中的微粒，而微波能量是从磁场中释放出来的能量。
在微波提取过程中，微粒从磁场中释放出来，并通过微波能量在容器
中活性化，使得分子链断裂。
然后，可以用合适的培养介质对物质进
行吸附，从而实现物质的提取。
微波提取法具有很多优点，例如在提取过程中可以实现非常充分
的物质分离，还可以更有效地提取低分子量的物质；提取过程快速、
操作简便，并且可以采用自动化操作；微波提取相对较为安全，不存
在有毒有害物质的释放；最后，由于微波提取相对于传统的提取方法
耗费的能量更少，也更有利于节约能源。
总的来说，微波提取法是一种具有良好应用前景的新技术，可以
用来提取各种不同的化学物质。
目前，这项技术已经广泛应用于化工、生物学等领域，并取得了较好的效果。
微波萃取技术
谢谢大家
微波萃取的应用
2、蒽醌类 沈岚等以大黄、决明子中不同极性的蒽醌类 成分为指标成分，采用正交试验设计分别考 察提取率，结果显示微波萃取法对大黄、决 明子中不同极性成分提取选择性并不明显， 而同一温度条件下，根茎类中药大黄中大黄 素、大黄酚、大黄素甲醚的提取率明显高于 种子类中药决明子中相同成分的提取率。
微波萃取的影响因素
7.压力 主要体现对溶剂沸点的影响，压力 越高，溶剂沸点越高，减少了溶剂的损失。 但压力不能过高，压力升高到开容器安全阀 的程度，溶液容易飞溅。
微波萃取的影响因素
综上所述，微波提取的要点：
①被提取物需经适当粉碎； ②必须存在一定的浓度差； ③选用适当的溶剂； ④保持一定的温度； ⑤给予提取过程一定的时间； ⑥适当的搅拌； ⑦适当的压力。
微波萃取的定义
微波萃取技术（microwave digestion MD） 在微波能的作用下，选择性的将样品中 的目标组分以其初始形态的形式萃取出来的 技术。
微波萃取的作用原理
在萃取过程中，微波穿透萃取介质，到达被 萃取物料的内部，微波能迅速转化为热能而 使细胞内部的温度快速上升。当细胞内部的 压力超过细胞的承受能力时，细胞就会破裂， 有效成分即从胞内流出，溶解于萃取介质， 再通过进一步过滤分离，即可获得被萃取组 分。
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湿物料
微波萃取流程
原料
预处理
ห้องสมุดไป่ตู้溶剂与物料 混合
微波萃取
冷却
过滤
溶剂 萃取组分
溶剂与萃取 组分分离
滤液
微波萃取工艺流程图
微波萃取方法
目前报道的微波萃取方法一般 有三种：常压法、高压法、连续流 动法。而微波加热体系有密闭式和 敞开式两类。
超声微波连续逆流提取、微波灭菌、真空带式干燥技术及设备的特点
中瞬 时 产 生 的 空 化 泡崩 溃 而破 裂 ， 以使 溶 媒 渗 透 到细 胞 内部 ， 而 使 细胞 中 的成 分溶 于 溶 剂 之 中 ， 从 以加速 相
１１ 超声 微 波连 续 逆 流提 取所 涉 及 的几 个 概 念 ．
互的渗透、 溶解。 细胞的破裂 为成分 向溶媒的扩散提供
摘
要： 由概 念或机 理入手 ， 从超 声微波 连续逆 流提取 、 波灭菌 、 空带式干 燥３ 微 真 方面 阐述其 技术及 设备 的特 点。
关键词 ： 声微波连 续逆流提 取 ； 超 微波灭 菌 ； 真空带 式干燥 ； 术及 设备； 技 特点
中药 生 产 一 般 均会 涉 及 提 取 、消 毒 灭 菌 与 干 燥 等
１％， 加 溶 媒 可 一 次 提 ０ 所
扩 散 、 移 运 动 也 相 应 加 速 ， 述 在 传 统 提 取 中依 靠 加 迁 上 热 来 推 动 的过 程 ， 微 波 推 动 下 得 以迅 速 完 成 ， 而 达 在 从
到 加 速 提 取 的 目的 。
净， 既节 省溶 媒 又 大 大 减 少 下 道 浓 缩 工 序 的蒸 发 量 ， 节 能省 时 。 （） 波提 取 的 能 源 为 电能 所 产 生 的 电磁 波 ， ５微
（ 率 介 于 ３ ０～ ３ １， ｚ 的 电磁 波 ， 有 反射 、 频 ×１ × ０ Ｈ ） 具 穿 透 、 收 等 特 性 ， 同物 质 的介 电常 数 、 吸 不 比热 容 、 形状 及
含水量不 同将 导致各种物质 吸收微波能 的能力不 同。
微 波 能是 一 种 能 量 形 式 ， 它在 传输 过 程 中能 对 许 多 由
一 备 用 研 ◆ｈｎｅｉ ｏ ｎ 装 应 与 究 ｚａｂ ｎ ｎＹＹ ｊ ｕｇ ｇ ｇｕａｕ ｙｙ ｉ
微波萃取原理及应用
微波萃取原理及应用微波萃取是一种新型的萃取技术，具有快速、高效、节能等优点，被广泛应用于各种物质提取领域。
本文将介绍微波萃取的原理、应用及优点，并探讨其发展趋势。
一、微波萃取原理微波萃取是一种利用微波能进行物质提取的方法。
微波能是一种特殊的电磁能，具有穿透性、热效应和非热效应等特点。
在微波萃取中，微波能通过细胞壁，使得细胞内部产生热效应，导致细胞膨胀破裂，从而释放出细胞内的物质。
此外，微波还能增强物质的溶解性和渗透性，促进目标成分的溶出。
二、微波萃取应用1.天然药物提取：微波萃取技术可以快速、高效地提取天然药物中的有效成分，如中草药中的黄酮类、皂苷类等。
与传统方法相比，微波萃取具有提取时间短、溶剂用量少、提取效率高等优点。
2.食品工业：微波萃取技术可以用于食品添加剂的提取，如香精、色素等。
此外，还可以用于食品中农药残留的检测和分析。
3.环境样品处理：微波萃取技术可以用于环境样品中有机污染物的萃取和富集，如土壤、水样等。
通过对环境样品的处理，可以了解环境污染状况，为环境保护提供依据。
4.农业领域：微波萃取技术可以用于农产品中农药残留的检测和分析，为农产品质量安全监管提供技术支持。
5.材料科学领域：微波萃取技术可以用于材料中有机物的萃取和分离，为材料科学研究和应用提供新的手段。
三、微波萃取优点1.快速高效：微波萃取技术利用微波能进行物质提取，使得目标成分在短时间内被快速释放出来，提高了提取效率。
2.节能环保：微波萃取技术使用的溶剂比传统方法少，且溶剂可以循环使用，降低了能源消耗和环境污染。
3.自动化程度高：微波萃取技术可以实现自动化操作，减少了人为因素的影响，提高了实验结果的准确性和可靠性。
4.适用范围广：微波萃取技术可以适用于不同类型物质的提取，如天然药物、食品、环境样品等。
四、发展趋势随着科技的不断进步和应用需求的增加，微波萃取技术将会有更广泛的应用前景。
未来，微波萃取技术将会在以下几个方面得到进一步的发展：1.设备研发：进一步研发高效、稳定、易操作的微波萃取设备，提高设备的可靠性和适应性。
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微波提取的基本特性与微波连续提取装置发布时间:2010-3-29 21:20:38 文章来源:《中国制药装备》[关键词]:微波【打印】郭维图 1 孙福平2（1. 东南医药生物工程技术研究所，福建福州 362000；2. 温州神华轻工机械有限公司，浙江温州325025）摘要：以微波提取的基本特性为切入点，叙述了微波连续提取的优点，阐述了国内目前微波提取设备研发现状，着重分析了微波连续提取装置的工艺过程、特点及与其他相关设备比较。
关键词：微波；连续提取；装置；开发；应用科学技术部等16部委制定的国家中医药创新发展规划纲要提出：“开展中药饮片传统炮制经验继承及炮制工艺与设备现代化研究；中药提取、分离、浓缩、干燥、制剂、辅料生产技术集成创新的研究；借鉴现代制造技术、信息技术和质量控制技术，加强符合中成药生产特点的新工艺、新技术、新装备的研究开发，提高中药制造业的现代化水平。
”根据国家最新颁布节能法、环保法基本精神，将节能减排作为产品开发的指导思想，为国民经济的可持续发展，为中药企业提高产品质量，降低生产成本着想。
所以产品的定位应该是：符合国家提出的在提高产品质量的基础上，实现节能、减排、降耗的基本目标，降低中药企业产品的生产成本，以利于生产过程实现自动化、连续化、产业化、规模化。
微波提取是建立在微波的基本原理基础上，其利用微波(频率2 450 MHz、波长12.2 cm的连续波)在传输过程中遇到不同的物质的不同性质产生反射、穿透、吸收的差异现象。
极性分子接受微波辐射能量后，通过分子偶极以24.5亿次/s频率旋转碰撞而产生热效应。
在提取微波透过透明的萃取剂到达植物内部，因其纤维管束和腺胞系统含水量高，故吸收微波快而升温，使细胞内压增大。
当内压超过细胞壁承受能力时，细胞壁破裂，其内部的有效成分自动流出，进入萃取剂被溶解，去渣存液达到提取目的。
此外，同时产生热效应原理，由于极性溶剂受热蒸发并及时排除蒸汽达到干燥的目的。
1微波提取的基本特性1.1 微波的热效应微波具有极高的频率，使极性分子以24.5亿次/s的速度做极性变换运动，因而生成大量热能，产生很强的内热效应。
可让溶媒与溶质分子同时无热阻、无热惯性地加热，其热传递方向与溶质扩散方向一致，故加热速度比常规加热方式要快10～100倍，提取时间大大缩短。
1.2 微波的选择性、穿透特性微波具有良好的穿透能力，快速进入分子内部而产生大量热量，导致植物细胞因被加热而膨胀破壁，而且其热扩散与分子扩散运动方向一致，同时因细胞壁被电击穿而破裂，加速溶媒分子对基体的渗透和促使提取成分的溶解，故提取时间短、效率高、目标组分萃取更完全、提取率更高。
同时，提取温度相对低而均匀，避免长时间高温引起有效成分分解，又因微波具有选择性加热的特点，对不同形态结构中药的有效成分具有选择性，故获取的目标组分含量高，质量好。
其含量可高出常规提取30％～70％，有些品种甚至超过100％。
同时，微波具有穿透的选择性，对塑料、陶瓷、玻璃、橡胶等绝缘材料可被穿透而不吸收微波。
如PTFE 能穿透但不吸收微波，故可用作设备的内部材料，用于制作物料的容器、谐振腔内的运转机件等。
而对极性分子它被穿透后完全被吸收，可达到如上所述加热、提取的目的。
但微波对金属、无机物非极性物质不能穿透，对金属不但不能穿透，反而还会被反射，这是我们利用它设计装备的第三特性。
1.3 微波的似光性微波具有似光性即对金属的反射性，所以可用金属加工作谐振腔，让微波在谐振腔内反复反射，但随着反射次数的增加而衰减。
因微波不能穿透金属，因此可用作屏蔽装置，以防止微波泄露，保护环境安全。
1.4 微波具有对生物的非生物效应借助它可以用于杀灭各种微生物，达到灭菌的目的。
用此原理可设计各种灭菌设备，利用低温杀灭混在物料中的各种微生物，避免因高温有效成分被破坏，以提高药物疗效和食品的营养价值。
1.5 微波易控制微波是交变高频电磁波，其作用随电流的存在而产生，瞬间即生、瞬间即逝，而且其频率、功率密度可调、可控，因此温度、时间、频率、功率、流量等均可编程控，所以可以实现自动化、连续化生产，有利于产品规模化、产业化生产，而且可降低劳动强度。
2 微波连续提取的优点2.1 节约能源微波连续提取加热速度快，时间短，溶质与溶剂互为渗透快，萃取时间一般只需0.5～10 min，温度60～70 ℃，一般可一次提净，且外加热源的热水可循环利用。
超声波提取温度需100 ℃热回流，提取次数分2～3次，共需8～12 h，所加溶剂量一般仅传统提取的1/2,因而浓缩时间超声波为微波提取的2～2.5倍，微波能耗仅为超声波提取（传统提取）的10％～20％,不仅节约能源同时又节约大量溶剂。
2.2 降低物耗微波连续提取所需溶媒为药材量6～8倍，并一次提净，超声波提取则需16～20倍，尤其是有机溶媒还需一套溶媒回收设备，同时也增加了回收溶剂的时间，微波提取溶媒仅超声波提取的30％～40％，既减少溶媒消耗，又减少浓缩所耗的能量，大大减少有机溶媒的污染。
另外,根据电子显微镜对药渣的观察,微波提取后细胞是破碎的，而超声波提取后细胞是完整的,经定量分析发现,药渣中有效成分含量微波提取一般1％～3％,而超声波提取仍有30％左右。
由于微波的穿透性使植物纤维内的有效组分迅速转入溶剂，因而大大提高转移率，据大量的科研数据及分析测定，可提高提取率30％～70％，利于充分利用有限的药材资源生产出更多的产品，降低药材消耗。
2.3 减少污染物排放，利于保护环境有机溶媒用量减少与药材利用率的提高，也降低了药渣及含有机溶媒废水的排放量。
微波连续提取可实现系统密闭操作，空气中可大大降低有害气体浓度，防止对环境的污染，又便于进行编程控制，而且提取温度在60～70 ℃之间，避免CME生产环境高温高湿之虞。
因采取多项屏蔽措施，使微波泄露量大大＜5 mW/cm2国家与国际安全标准。
2.4 量多质优微波连续提取具有选择性加热及温度相对较低、无温度梯度之优点，而且植物腺胞内的有效成分是因细胞壁破裂而浸出，不像超声波提取需大量分解，故转移率高、质量好。
2.5 经济效益好由于超声波提取能耗降低，物耗减少，生产周期缩短，设备利用率提高，故生产成本低、收率高、纯度好，可为企业创造实实在在的经济效益。
3 国内目前微波提取设备研发现状过去微波提取实验室里的试验微波辐射源是利用家用微波炉改装，其优点是改装容易、仪器成本低，但若处理不当，微波泄露会严重超标，威胁操纵者的安全。
现在，天水华圆提供的 HWC3-10 L微波提取设备，其容量为2～3 L，微波功率700 W，温度范围0～100 ℃，定时范围0.1～120 min，搅拌速度0～100 r/min的实验设备。
此外，据悉，HWC-50 L/500 L微波动态提取设备主机及其配套系统可为试验（50 L）或中试（500 L）提供试验的工艺数据。
最近，他们又开发出以中药渗漉原理为基础的WNT-15 kW微波逆流提取机，此装备也可以进行连续提取。
微波提取商业化设备尚不多见，据悉已有南京三乐、烟台宁远、凯尔、温州神华和天水华圆先后推出SHMAE系列管道式微波多功能连续提取装置和HWC系列罐式微波多功能动态提取生产线。
它们都可体现微波共有的特点——多功能、节约能源、节省时间、减少物耗、降低成本。
但是，由于结构不同、方法各异，其效果也有差距。
其中，SHMAE系列按单位时间处理药材量较多、处理同样药材量使用的时间少、使用的功率少、溶剂用量少、提取率高、所需成本低。
3.1 釜罐式微波提取设备与微波逆流提取机的结构特点WTD系列釜罐式微波提取设备的结构特点：罐体内部材质为聚四氟乙烯，制成圆形桶状，周边自上到下均布磁控管，微波结构采用多点微波馈入，提取罐分为微波主体腔、进料舱、微波源等，罐体外部用不锈钢板保护，不锈钢罐上方安装调速搅拌，可带强制回流系统，罐底可制成锥底或盆底，配有下出料口。
罐内设置热电偶测温，采用PLC人机界面控制，物料升温、微波辐射都在一台罐内进行。
若进行溶媒提取、挥发性成分提取则需配套冷凝冷却系统。
整个提取过程是单罐进行操作。
WNT-15kW微波逆流提取机的结构特点：设备由加料斗、聚四氟乙烯管、螺旋推进器、微波谐振腔与磁控管、溶媒进口管、提取液出口管、出渣口与控制系统组成。
除聚四氟乙烯管及电器控制系统外，其余主体材料均为不锈钢。
其原理是利用渗漉法的连续提取的方法，药材于管道内在连续推进下往出渣口运动，而溶剂从其反方向进入聚四氟乙烯管内，利用高位压差向药材运动的反方向移动，将药材颗粒浸泡，微波对聚四氟乙烯管内运动的药材进行辐射，使药材细胞破壁，细胞质流出进入溶剂，达到提取的目的。
3.2 微波连续提取装置微波连续提取装置将动态连续相结合，将传感、气动、变频与程控技术相结合，应用直观的触摸屏控制，使参数的控制更灵活、准确、方便。
装置由溶媒储罐、溶媒泵、溶媒计量罐带搅拌及夹层的浸泡罐与冷凝冷却系统、调频计量泵及微波辐射装置和过滤系统等组成，其流程如图1所示。
图1 微波连续提取装置工艺流程此装置既可以用于水提，也可以用于醇提，更可贵的是整个生产过程可以实现连续化，可以实现中药提取生产的规模化和产业化。
3.2.1 微波管道连续提取工艺过程将粉碎至所需细度的药材粉末投入浸泡罐，然后加入所需溶媒量1/2搅拌，浸泡一定时间后加入另1/2的热水(或药材粉末与定量溶剂加入后逐渐升温)，继续搅拌浸泡到规定时间，用泵打入微波辐射腔，循环数十秒后启动微波辐射装置,循环至规定次数(此方法乃试验装置，大型设备则由微波辐射腔时间而定)，关闭循环阀，开启中间罐阀门，同时，开启通往沉降罐沉淀、分层、分弃，沉淀物清液抽入浓缩器进行真空浓缩至规定体积。
3.2.2 微波管道连续提取装置的结构特点将药材浸泡与微波辐照提取分开，浸泡灌为不锈钢材质制成的带夹套的下锥体罐，搅拌形式与转速及罐内机构由药材的性质决定，加热介质为热水。
浸泡液由可调速的输送泵送入微波辐射腔。
辐射腔由不锈钢板可密闭的厢形长方状设备与不同功率的磁控管及穿过谐振腔的聚四氟乙烯管道组成。
提取所需微波功率由药材纤维结构决定，通过控制浸泡液的流量来控制提取所吸收的微波功率，达到提高提取率的效果。
提取后的药材浸泡液直接进行离心过滤。
整个提取过程实现连续生产，操作采用PLC人机界面控制，浸泡温度、微波辐射的进出温度通过温度传感系统来控制。
加热源不需使用蒸汽，只用热水循环使用。
若与冷凝器、冷却器、分离器配套，可实现有机溶媒提取、挥发油提取等多功能提取效果。
3.2.3 微波管道连续提取装置与间歇式热回流、间歇釜罐式提取设备的比较微波管道连续提取装置与间歇式热回流、间歇釜罐式提取设备的比较如表1、表2所示。
表1 微波管道式连续提取装置与间歇式热回流设备的比较表2 微波管道式连续提取装置与间歇釜罐式微波提取设备参数比较近5年来,工业微波在国内外已经在各个行业（如食品、化工、环保、医药、纺织、金属冶炼、陶瓷烧结、道路建设等方面）得到广泛的应用，在中药新产品研发中也已取得了丰硕的成果，产品遍及天然脂肪、生物碱、菑类、萜类、皂苷、黄酮、多糖、有机酸、鞣质以及挥发性成分提取。