超声辅助萃取分离技术优秀课件

02 / 分离原理
概述
空化效应
机械效应
提取原理
热效应
02 / 分离原理
空化效应
通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡， 这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时 ，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共 振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡 在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波 ，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过 程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。
超声提取通常比常规 提取的时间要短。一 般情况下，超声处理 时间在20~45min以内 即可获得较好的提取 效果。相对于其他影 响因素而言，超声提 取时间对提取率没有
02 / 分离原理
机械效应
超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内 产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机 械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方 向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植 物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的 加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速 度。从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚 ，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。
(3）超声波的振动匀化（Sonication）使样品介质内各点受到的作用一致，使 整个样品萃取更均匀。 综上所述，中药材中的药效物质在超声波场作用下 不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获 得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。
03 / 影响因素
浸泡时间对提取效 率的影响实际上是药 材湿润程度对提取效 率的影响。但若浸泡 时间过长，药材组织 内的糖类、粘液质等 会扩散出来，并附着 于药材表面而阻碍溶 剂的进入，从而影响 提出效率。针对不同 的药材，可通过实验 来确定适宜的浸泡时
间。
超声波提取一般不 需要加热，但其本身 存在较强的热效应， 且介质的温度对空化 作用的强度也有一定 的影响，因此提取过 程中对温度进行适当 控制也是非常必要的。
超声波频率是影响有 效成分提取率的主要 因素之一。研究表明， 对于大多数药材而言 ,当其他条件一定时, 目标成分的提取率随 超声波频率的增加而 下降。但用超声波提 取技术提取益母草总 生物碱时，超声波频 率越大，提出率就越 大，这表明不同药材 的目标成分都有自己 适宜的提取频率。
（2）空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效 应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生 微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出 ，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离 出来。加速植物有效成份的浸出提取。
超声辅助萃取分离技术优秀课 件
目录
1
概述
2
原理
3
影响因素
4
特点 前景
02 / 分离原理
概述
天然植物有效成分大多为细胞内物质，在提取时往往需要将 植物细胞破碎，现有的机械破碎法难以将细胞有效破碎，化学 破碎方法又容易造成被提取物的结构性质等变化而失去活性， 因而难以取得理想的效果。
超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效 应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取 生物有效成分。
超声波是一种高频机械波。
频率范围在20~60kHz的超声，常被用于过程的强化和引发化 学反应。
超声场主要通过超声空化向体系提供能量，瞬间空化可实现 5000℃的高温和50MPa的局部高压,在有机物降解和天然产物有 效成分的提取等方面均有一定的应用。
超声波的提取速度较快，收率有可能大大超过索氏提取法。
02 / 分离原理
热效应
和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是 一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程 中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量 全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织 温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。由于这种 吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此 可以使被提取的成分的生物活性保持不变
02 / 分离原理
其他次级效应
此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩 散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效 成分的溶解，促使药物有效成分进入介质，并与介质充分 混合，加快了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的 提取率。
02 / 分离原理
超声效应与萃取分离
超声波萃取中药材的优越性，是基于超声 波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能 器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与 样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分 离。
01 / 简述
超声基本理论
超声波很像电磁波，折射、聚焦和反射，但超声波又不 同于电磁波，电磁波可在真空中自由传播，而超声波的传播 则要依靠弹性介质。超声波在传播时，使弹性介质中的粒子 产生振荡，并通过弹性介质按超声波的传播方向传递能量。
超声波可以产生空化效应、机械效应和热效应。
01 / 简述
超声与分离技术的发展
01 / 简述
超声与分离技术的发展
目前，超声波提取技术已被许多中药分析过程作为提供试样 的处理手段，在中药制剂提取工艺中的应用也受到越来越多的 重视。
超声波萃取(Ultrasound extraction,UE),亦称为超声波辅助萃取 、超声波提取,是利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、扰 动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应,增大物质分子 运动频率和速度,增加溶剂穿透力,从而加速目标成分进入溶剂, 促进提取的进行。
02 / 分离原理
超声效应与萃取分离
（1）加速介质质点运动。高于20 KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水） 中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包 括药材重要效成分的质点）的运动，使介质质点运动获行巨大的加速度和动 能。质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。由于介质质点 将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能 ，迅速逸出药材基体而游离于水中。