微波及超声波辅助萃取技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6 of 11
明德厚学 求是创新
微波及超声波 辅助萃取技术
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
7
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波超声波协同辅助萃取技术
目前实验室广泛使用的超声波萃取仪是将超声波换能器产生的超声波通过介质 (通常是水)传递并作用于样品，这是一种间接的作用方式，声振强度较低，必须通过 增加超声波发生器功率(≥300W)来提高萃取效率。但较大的超声波功率，又会发出 令人感觉不适的噪音。 现有微波消解或萃取仪器包括高压密闭式和常压开放式两种，虽然各有其优点， 但也存在一些不足。例如，当样品处理在密闭式萃取釜中进行时，高温高压条件对 制作样品罐材料的强度、密封及老化等性能要求很高，亦可能造成样品中某些有机 组分结构的改变或破坏。此外，样品处理量小(约0.5-5g)、处理完毕后的冷却降压时 间较长。相对而言，低温常压下的开放式微波辅助技术对样品罐材的要求不高、样 品处理量也大大增加，但样品的处理时间较长，效率下降。 为克服上述各种单一超声波或微波辅助技术方法之不足，我们尝试将超声波 和微波能有机地结合起来，充分利用超声波振动空化作用以及微波的高能作用，率 先提出了在低温常压条件下进行的微波--超声波协同作用进行样品前处理的新构想， 首先成功研制出CW-2000型微波-超声波协同萃取/反应仪。该仪器将直接固定于超 声波换能器(50W)上的样品容器巧妙地置于功率可调的微波辐射腔内，通过一系列 电子自控技术，实现了直接超声波、开放式微波或二者的协同等三种不同作用方式。
微波辅助萃取有什么特点和影响因素呢？？？
明德厚学 求是创新
3 of 11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---实验装置
1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5. 铜管 6. 冷凝管 7.开关 8.控制面 板
装置
常压 微波
密闭式 辅助回流
开罐式 聚焦微 波辅助
该装置的萃取罐与大气相通，只能实现温度控制，不能控制压力。 这类微波萃取体系是由一个磁控管、一个炉腔、监视压力 直接使用普通家用微波炉或用微波炉改装成的微波萃 其微波是通过一波导管将其聚焦在萃取体系上 , 其萃取罐是与大气连 和温度的监视装置及一些电子器件所组成。其中在炉腔中 取设备，通过调节脉冲间断时间的长短来调节微波输 通的, 即在大气压下进行萃取 有可容放 出能量，目前国内外大部分的研究都采用这种设备。 12 个密闭萃取罐的旋转盘 (压力恒定), 所以只能实现温度控制。 , 其结构如图所示。
明德厚学 求是创新
2
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---影响因素和特点
微波萃取的影响因素 1、萃取溶剂——通常是以“相似相溶” 方式进行选择。 2、萃取温度——不高于溶剂沸点。 3、萃取时间——累计辐射时间对提高 萃取效率只是在刚开始时有利，经过 一段时间后萃取效率不再增加，因此 每次辐射时间不宜过长。 4、溶液的PH——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。 特点 1、微波作用具有很强 的穿透力，可均匀加热； 2、具有较好的选择性； 3、溶剂用量少； 4、热效率高，提取时 间短； 5、无污染，可大规模 应用。
微波及超声波
辅助萃取技术
组员： 吴杰 张军 朱睿辰 蔡鹏飞 丁忆 付文丽
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
1
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---定义
微波是指波长在1 mm 至1 m 之间、频 率在300 MHz 至300 000 MHz 之间的电磁 波,它介于 红外线和无线电波之 间。
应用简介
1.在天然植物和药物活性成分提取中的应用 2．在环境样品有机污染物提取中的应用 3．在食品分析及化工产品分析中的应用
超声波 萃取
明德厚学 求是创新
10 of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
THANK YOU！
明德厚学 求是创新
11 of
11
微波及Байду номын сангаас声波 辅助萃取技术
明德厚学 求是创新
8
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
9
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
应用简介
微波 萃取 1.在天然植物和药物活性成分提取中的应用； 2.微波萃取在环境样品前处理中的应用； 3．在食品分析分析中的应用； 4、农药残留分析方面的应用。
什么是微波辅助萃取技术呢？？？
微波辅助萃取(Mi acrowave-assisted extraction,MAE)是利用微波 能加热来提高萃取效率的一种新技术，与传统的热传导、热传递加 热方式不同，它是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加 热，无温度梯度，因此热效率高、升温快速均匀，大大缩短了萃取 时间，提高了萃取效率。
明德厚学 求是创新
4
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
5
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
基本概念
原理
超声波 辅助萃 取技术
影响因素
特点
设备
浸泡时间：浸泡时间对提取效率的影响实际上是 超声波是指频率为20千赫～50 机械效应：超声波在介质中的传播可以使介质 提取效率高：采用超声波技术来强化提取过程， 超声波提取设备主要由提取槽、超声波发生器 药材湿润程度对提取效率的影响。但若浸泡时间 兆赫左右的声波，它是一种机械波， 质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质 提取时间仅为常规溶剂提取法的几分之一，因 和电源等部分组成。提取槽是盛放提取物系的 过长，药材组织内的糖类、粘液质等会扩散出来， 需要能量载体 的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。 而提取效率较高。 —介质—来进行传播。 容器，一般由不锈钢制成，其内安装有加热及 并附着于药材表面而阻碍溶剂的进入，从而影响 超声波萃取(Ultrasound 空化效应：通常情况下，介质内部或多或少地 能耗低：施加小功率的超声波即可破碎提取大 控温装置，底部粘接超声波换能器。超声波换 提出效率。针对不同的药材，可通过实验来确定 extraction ， UE)，亦称为超声波辅 溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用 量的物料，且提取过程可在室温下进行，无需 能器是超声波提取设备的关键部件，其作用是 适宜的浸泡时间。 大功率电源。 助萃取、超声波提取，是利用超声波 下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于 将电能转换成机械能。目前，超声波提取设备 温度：超声波提取一般不需要加热，但其本身存 辐射压强产生的强烈空化效应、扰动 定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合， 提取物的质量高：由于提取过程的温度较低， 使用的换能器主要有磁力换能器和压电换能器 在较强的热效应，且介质的温度对空化作用的强 这就是超声波的空化效应。 效应、高加速度、击碎和搅拌作用等 因而可最大限度地保持物料中原有的各种有效 两种类型。磁力换能器是用会在变化的磁场中 度也有一定的影响，因此提取过程中对温度进行 多级效应，增大物质分子运动频率和 热效应：和其它物理波一样，超声波在介质中 成分，尤其是热敏性有效成分的性质。同时由 发生变形的材料，如镍或镍合金材料制成；而 适当控制也是非常必要的。 速度，增加溶剂穿透力，从而加速目 的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程， 于提取时间较短，因而可降低提取物中的杂质 压电换能器则由可产生压电效应的材料，如锆 声波频率：超声波频率是影响有效成分提取率的 标成分进入溶剂，促进提取的进行。 含量，提高提取物的质量。 即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被 , 钛酸铅或其他陶瓷材料制成。若将压电材料置 主要因素之一。研究表明，对于大多数药材而言 介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或 提取物的提取率高：超声波所引起的空化效应 于电压变化的电场中则会产生变形，这就是压 当其他条件一定时 ,目标成分的提取率随超声波 大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材 可使植物细胞壁及整个生物体破裂，使药材中 电效应。无论使用何种换能器，其基本因素常 频率的增加而下降。 是空化效应的强度。 组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解 的有效成分得以充分释出，从而可提高目标提 声处理时间：超声提取通常比常规提取的时间要 取物的提取率。 浴槽式 ——应用广，但是超声波不能均匀分布 速度。此外，超声波还可以产生许多次级效应， 短。一般情况下，超声处理时间在 20~45min以 并且随时间变化超声波能量衰减。 如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用 适用范围广：超声提取中药材不受成分、极性 内即可获得较好的提取效果。 探针式 ——超声波探针可将能量集中在样品的 也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物 和分子量的限制，适用于绝大多数种类中药材 占空比：超声波的占空比是超声波的工作时间与 有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快 和有效成分的提取，如生物碱、黄酮类化合物、 某一范围，因而在液体中能提供有效的空穴作 间隙时间 (脱气时间)之比。根据操作方式的不同， 用 了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的 醌类化合物、萜类化合物、鞣质、脂质及挥发 超声波提取器可分为连续式和间歇式两种类型。 提取率。 油等的提取。
明德厚学 求是创新
微波及超声波 辅助萃取技术
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
7
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波超声波协同辅助萃取技术
目前实验室广泛使用的超声波萃取仪是将超声波换能器产生的超声波通过介质 (通常是水)传递并作用于样品，这是一种间接的作用方式，声振强度较低，必须通过 增加超声波发生器功率(≥300W)来提高萃取效率。但较大的超声波功率，又会发出 令人感觉不适的噪音。 现有微波消解或萃取仪器包括高压密闭式和常压开放式两种，虽然各有其优点， 但也存在一些不足。例如，当样品处理在密闭式萃取釜中进行时，高温高压条件对 制作样品罐材料的强度、密封及老化等性能要求很高，亦可能造成样品中某些有机 组分结构的改变或破坏。此外，样品处理量小(约0.5-5g)、处理完毕后的冷却降压时 间较长。相对而言，低温常压下的开放式微波辅助技术对样品罐材的要求不高、样 品处理量也大大增加，但样品的处理时间较长，效率下降。 为克服上述各种单一超声波或微波辅助技术方法之不足，我们尝试将超声波 和微波能有机地结合起来，充分利用超声波振动空化作用以及微波的高能作用，率 先提出了在低温常压条件下进行的微波--超声波协同作用进行样品前处理的新构想， 首先成功研制出CW-2000型微波-超声波协同萃取/反应仪。该仪器将直接固定于超 声波换能器(50W)上的样品容器巧妙地置于功率可调的微波辐射腔内，通过一系列 电子自控技术，实现了直接超声波、开放式微波或二者的协同等三种不同作用方式。
微波辅助萃取有什么特点和影响因素呢？？？
明德厚学 求是创新
3 of 11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---实验装置
1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5. 铜管 6. 冷凝管 7.开关 8.控制面 板
装置
常压 微波
密闭式 辅助回流
开罐式 聚焦微 波辅助
该装置的萃取罐与大气相通，只能实现温度控制，不能控制压力。 这类微波萃取体系是由一个磁控管、一个炉腔、监视压力 直接使用普通家用微波炉或用微波炉改装成的微波萃 其微波是通过一波导管将其聚焦在萃取体系上 , 其萃取罐是与大气连 和温度的监视装置及一些电子器件所组成。其中在炉腔中 取设备，通过调节脉冲间断时间的长短来调节微波输 通的, 即在大气压下进行萃取 有可容放 出能量，目前国内外大部分的研究都采用这种设备。 12 个密闭萃取罐的旋转盘 (压力恒定), 所以只能实现温度控制。 , 其结构如图所示。
明德厚学 求是创新
2
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---影响因素和特点
微波萃取的影响因素 1、萃取溶剂——通常是以“相似相溶” 方式进行选择。 2、萃取温度——不高于溶剂沸点。 3、萃取时间——累计辐射时间对提高 萃取效率只是在刚开始时有利，经过 一段时间后萃取效率不再增加，因此 每次辐射时间不宜过长。 4、溶液的PH——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。 特点 1、微波作用具有很强 的穿透力，可均匀加热； 2、具有较好的选择性； 3、溶剂用量少； 4、热效率高，提取时 间短； 5、无污染，可大规模 应用。
微波及超声波
辅助萃取技术
组员： 吴杰 张军 朱睿辰 蔡鹏飞 丁忆 付文丽
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
1
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---定义
微波是指波长在1 mm 至1 m 之间、频 率在300 MHz 至300 000 MHz 之间的电磁 波,它介于 红外线和无线电波之 间。
应用简介
1.在天然植物和药物活性成分提取中的应用 2．在环境样品有机污染物提取中的应用 3．在食品分析及化工产品分析中的应用
超声波 萃取
明德厚学 求是创新
10 of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
THANK YOU！
明德厚学 求是创新
11 of
11
微波及Байду номын сангаас声波 辅助萃取技术
明德厚学 求是创新
8
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
9
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
应用简介
微波 萃取 1.在天然植物和药物活性成分提取中的应用； 2.微波萃取在环境样品前处理中的应用； 3．在食品分析分析中的应用； 4、农药残留分析方面的应用。
什么是微波辅助萃取技术呢？？？
微波辅助萃取(Mi acrowave-assisted extraction,MAE)是利用微波 能加热来提高萃取效率的一种新技术，与传统的热传导、热传递加 热方式不同，它是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加 热，无温度梯度，因此热效率高、升温快速均匀，大大缩短了萃取 时间，提高了萃取效率。
明德厚学 求是创新
4
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
目录 Directory
1 2 3 4
微波辅助萃取技术 超声波辅助萃取技术 微波和超声波协同萃取技术 应用简介
明德厚学 求是创新
5
of
11
微波及超声波 辅助萃取技术
基本概念
原理
超声波 辅助萃 取技术
影响因素
特点
设备
浸泡时间：浸泡时间对提取效率的影响实际上是 超声波是指频率为20千赫～50 机械效应：超声波在介质中的传播可以使介质 提取效率高：采用超声波技术来强化提取过程， 超声波提取设备主要由提取槽、超声波发生器 药材湿润程度对提取效率的影响。但若浸泡时间 兆赫左右的声波，它是一种机械波， 质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质 提取时间仅为常规溶剂提取法的几分之一，因 和电源等部分组成。提取槽是盛放提取物系的 过长，药材组织内的糖类、粘液质等会扩散出来， 需要能量载体 的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。 而提取效率较高。 —介质—来进行传播。 容器，一般由不锈钢制成，其内安装有加热及 并附着于药材表面而阻碍溶剂的进入，从而影响 超声波萃取(Ultrasound 空化效应：通常情况下，介质内部或多或少地 能耗低：施加小功率的超声波即可破碎提取大 控温装置，底部粘接超声波换能器。超声波换 提出效率。针对不同的药材，可通过实验来确定 extraction ， UE)，亦称为超声波辅 溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用 量的物料，且提取过程可在室温下进行，无需 能器是超声波提取设备的关键部件，其作用是 适宜的浸泡时间。 大功率电源。 助萃取、超声波提取，是利用超声波 下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于 将电能转换成机械能。目前，超声波提取设备 温度：超声波提取一般不需要加热，但其本身存 辐射压强产生的强烈空化效应、扰动 定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合， 提取物的质量高：由于提取过程的温度较低， 使用的换能器主要有磁力换能器和压电换能器 在较强的热效应，且介质的温度对空化作用的强 这就是超声波的空化效应。 效应、高加速度、击碎和搅拌作用等 因而可最大限度地保持物料中原有的各种有效 两种类型。磁力换能器是用会在变化的磁场中 度也有一定的影响，因此提取过程中对温度进行 多级效应，增大物质分子运动频率和 热效应：和其它物理波一样，超声波在介质中 成分，尤其是热敏性有效成分的性质。同时由 发生变形的材料，如镍或镍合金材料制成；而 适当控制也是非常必要的。 速度，增加溶剂穿透力，从而加速目 的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程， 于提取时间较短，因而可降低提取物中的杂质 压电换能器则由可产生压电效应的材料，如锆 声波频率：超声波频率是影响有效成分提取率的 标成分进入溶剂，促进提取的进行。 含量，提高提取物的质量。 即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被 , 钛酸铅或其他陶瓷材料制成。若将压电材料置 主要因素之一。研究表明，对于大多数药材而言 介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或 提取物的提取率高：超声波所引起的空化效应 于电压变化的电场中则会产生变形，这就是压 当其他条件一定时 ,目标成分的提取率随超声波 大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材 可使植物细胞壁及整个生物体破裂，使药材中 电效应。无论使用何种换能器，其基本因素常 频率的增加而下降。 是空化效应的强度。 组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解 的有效成分得以充分释出，从而可提高目标提 声处理时间：超声提取通常比常规提取的时间要 取物的提取率。 浴槽式 ——应用广，但是超声波不能均匀分布 速度。此外，超声波还可以产生许多次级效应， 短。一般情况下，超声处理时间在 20~45min以 并且随时间变化超声波能量衰减。 如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用 适用范围广：超声提取中药材不受成分、极性 内即可获得较好的提取效果。 探针式 ——超声波探针可将能量集中在样品的 也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物 和分子量的限制，适用于绝大多数种类中药材 占空比：超声波的占空比是超声波的工作时间与 有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快 和有效成分的提取，如生物碱、黄酮类化合物、 某一范围，因而在液体中能提供有效的空穴作 间隙时间 (脱气时间)之比。根据操作方式的不同， 用 了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的 醌类化合物、萜类化合物、鞣质、脂质及挥发 超声波提取器可分为连续式和间歇式两种类型。 提取率。 油等的提取。