中药制药工艺与设备第五章中药现代提取新技术_PPT课件
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降，至临界点处则气-液界面消失，蒸发 焓为零，比热容为无限大； ➢流体在临界点附近的压力或温度的微小变 化都会导致流体密度相当大的变化。
▪ 超临界流体对溶质的溶解度取决于其密度。一 般情况下，超临界流体的密度越大，其溶解能 力就越大，且在临界点附近，当压力和温度发 生微小变化时，密度即发生较大改变，从而引 起溶解度的改变。
学习目标
▪ 掌握超临界流体萃取、超声提取、微波提取、 生物酶解技术的基本原理；
▪ 了解超临界流体萃取的工艺参数、超声提取、 微波提取、生物酶解技术的主要影响因素；
▪ 了解临界流体萃取、超声提取、微波提取、 生物酶解技术的特点及在中药提取中的应用；
▪ 理解“半仿生提取法”的概念。
来自百度文库
物质有三种状态： 气态、液态、固态 流体状态
超声波 传播
介质 吸收
声能
热能
导 致
介质及 促 成分 药材组织 使 溶出
温度升高
三、影响超声提取效果的因素
1、超声波的频率；
不同药材的不同指标成分有其适宜的提取频率，应针对具体 药材品种进行筛选。
2、超声波的强度； 3、超声时间；
一般为10-100min以内即可得到较好的提取效果 4、超声温度； 5、药材组织结构。
形成
植物细胞
破裂
二、超声提取技术——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、 传质，即超声波的机械效应。
超声波
传播
组织细胞变形 植物蛋白变性
生物分子解聚
二、超声提取技术——原理(热效应)
▪ 超声波在传播过程中，声能不断被介质所吸收， 并全部或大部分转化成热能，导致介质本身和药 材组织温度升高，促使有效成分的溶解，这就是 超声波的热效应。
物质的第四态：超临界状态
第一节 超临界流体萃取
▪ 流体是液体和气体的总称,因两者都富有 流动性,又有相似的运动规律,故合称流体。
▪ 超临界流体是指物质处于其临界温度和临 界压强以上而形成的一种特殊状态的流体。
一、超临界流体萃取的基本原理
1、超临界流体的基本性质
➢超临界流体的密度接近于液体； ➢超临界流体扩散系数介于气态与液态之间； ➢当流体状态接近临界区时，蒸发热急剧下
四、超声提取技术——优点
提取过程不需要加热 提取过程为物理过程 溶剂用量少 提取物有效成分含量高
适用于热敏物质 节省能源
不影响有效成分的生理活性 有效成分的提取率高
利于精制
第三节 微波提取技术
一、定义
微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间 的电磁波。
微波辅助提取又称微波提取，是微波和 传统的溶剂提取法相结合后形成的一种 新的提取方法。
研究表明，适当改变体系的温度或压力，可使 超临界流体的溶解度在1000倍的范围内变化。
恒温下，溶质的溶解度随压力的升高而增大；
恒压下，溶质的溶解度则随温度的升高而减小；
超临界流体萃取正是利用这一特性将某些易溶 解的成分萃取出来。
2、超临界萃取的萃取剂
非极性（二氧化碳等）
萃取剂
极 性（甲 醇等）
最常用的是二氧化碳
第二节 超声提取技术
一、定义
超声波是指频率为20千赫～50兆赫的 电磁波,它是一种机械波,需要能量载 体(介质)来进行传播。
二、超声提取技术——原理(空化效应)
▪ 介质内部溶解的微气泡在超声波的作用下增大， 形成共振腔，然后瞬间闭合，即超声波的空化效 应。
超声波
微气泡 增大
共振腔
瞬间闭合 微激波
四、超临界萃取工艺流程与设备
压缩机 热交换器
萃取釜 二氧化碳循环泵
五、超临界流体萃取在中药提取中的应用
优点： 溶剂可循环作用，且能实现无溶剂
残留； 特别适合于提取热敏性物质； 选择性好； 萃取效率高，速度快； 操作参数易于控制；
缺点： 萃取范围较窄； 设备要求高； 基础研究需深入； 复方形式药物尚待研究。
通过选择适当的夹带剂，可使溶质的选择性 大大提高；
考虑三个方面的选择原则
三、超临界CO2操作工艺参数及其优选
1、工艺参数对提取效果的影响 萃取过程
（1）压力
解析过程
溶质 （2）温度
溶剂 （3）CO2流量 （4）萃取时间 萃取时间越长，萃取率越高。 （5）药材粉碎度 药材粉碎越细，萃取速度越快。 2、工艺参数的优选
二、微波的特性
1、似光性 2、反射性和透射性 3、热特性 4、非热特性
三、微波提取的原理
微波透过对微波透明的溶剂，到达植物物料内部维 管束和腺细胞内，细胞内温度突然升高，连续的高 温使其内部压力超过细胞空间膨胀的能力，从而导 致细胞破裂；细胞内的物质自由流出，传递到周围 被溶解。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。
为什么选用二氧化碳？
临界温度（31.1℃）
▪ 温和的临界条件
▪ 无毒
临界压力（7.38MPa）
▪ 阻燃
▪ 价廉易得
▪ 超临界CO2溶解能力强 ▪ 适用于化工、医药、食品等工业
二、超临界CO2流体萃取
1、超临界CO2的溶解性能 2、使用夹带剂的超临界CO2萃取
（1）夹带剂的定义
（2）夹带剂的影响
增加被分离组分在超临界流体中的溶解度， 降低萃取过程的操作压力；
由于微波具有很强的穿透力，可以在反应 物内外部分同时均匀、迅速地加热，用以 提取天然植物有效成分，具有简便 、快 速、高效、加热均匀的优点。 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。
二氧化碳超临界流体萃取技术的应用
▪ 超临界CO2萃取技术在国内天然药物研制中的 应用
▪ 超临界CO2萃取技术在食品方面的应用 ▪ 超临界CO2萃取技术在医药保健品方面的应用 ▪ 超临界CO2萃取技术在天然香精香料的提取的
应用 ▪ 超临界CO2萃取技术在化工方面的应用
超临界CO2萃取技术的展望
▪ 超临界二氧化碳流体作为一种新型的溶剂 或介质,由于自身的众多优点而倍受青睐, 随着对其研究工作的深入,特别是有关基础 数据的逐步完善和工程技术难题的克服,超 临界二氧化碳流体萃取和超临界二氧化碳 流体中的化学反应必将获得新的发展。
▪ 超临界流体对溶质的溶解度取决于其密度。一 般情况下，超临界流体的密度越大，其溶解能 力就越大，且在临界点附近，当压力和温度发 生微小变化时，密度即发生较大改变，从而引 起溶解度的改变。
学习目标
▪ 掌握超临界流体萃取、超声提取、微波提取、 生物酶解技术的基本原理；
▪ 了解超临界流体萃取的工艺参数、超声提取、 微波提取、生物酶解技术的主要影响因素；
▪ 了解临界流体萃取、超声提取、微波提取、 生物酶解技术的特点及在中药提取中的应用；
▪ 理解“半仿生提取法”的概念。
来自百度文库
物质有三种状态： 气态、液态、固态 流体状态
超声波 传播
介质 吸收
声能
热能
导 致
介质及 促 成分 药材组织 使 溶出
温度升高
三、影响超声提取效果的因素
1、超声波的频率；
不同药材的不同指标成分有其适宜的提取频率，应针对具体 药材品种进行筛选。
2、超声波的强度； 3、超声时间；
一般为10-100min以内即可得到较好的提取效果 4、超声温度； 5、药材组织结构。
形成
植物细胞
破裂
二、超声提取技术——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、 传质，即超声波的机械效应。
超声波
传播
组织细胞变形 植物蛋白变性
生物分子解聚
二、超声提取技术——原理(热效应)
▪ 超声波在传播过程中，声能不断被介质所吸收， 并全部或大部分转化成热能，导致介质本身和药 材组织温度升高，促使有效成分的溶解，这就是 超声波的热效应。
物质的第四态：超临界状态
第一节 超临界流体萃取
▪ 流体是液体和气体的总称,因两者都富有 流动性,又有相似的运动规律,故合称流体。
▪ 超临界流体是指物质处于其临界温度和临 界压强以上而形成的一种特殊状态的流体。
一、超临界流体萃取的基本原理
1、超临界流体的基本性质
➢超临界流体的密度接近于液体； ➢超临界流体扩散系数介于气态与液态之间； ➢当流体状态接近临界区时，蒸发热急剧下
四、超声提取技术——优点
提取过程不需要加热 提取过程为物理过程 溶剂用量少 提取物有效成分含量高
适用于热敏物质 节省能源
不影响有效成分的生理活性 有效成分的提取率高
利于精制
第三节 微波提取技术
一、定义
微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间 的电磁波。
微波辅助提取又称微波提取，是微波和 传统的溶剂提取法相结合后形成的一种 新的提取方法。
研究表明，适当改变体系的温度或压力，可使 超临界流体的溶解度在1000倍的范围内变化。
恒温下，溶质的溶解度随压力的升高而增大；
恒压下，溶质的溶解度则随温度的升高而减小；
超临界流体萃取正是利用这一特性将某些易溶 解的成分萃取出来。
2、超临界萃取的萃取剂
非极性（二氧化碳等）
萃取剂
极 性（甲 醇等）
最常用的是二氧化碳
第二节 超声提取技术
一、定义
超声波是指频率为20千赫～50兆赫的 电磁波,它是一种机械波,需要能量载 体(介质)来进行传播。
二、超声提取技术——原理(空化效应)
▪ 介质内部溶解的微气泡在超声波的作用下增大， 形成共振腔，然后瞬间闭合，即超声波的空化效 应。
超声波
微气泡 增大
共振腔
瞬间闭合 微激波
四、超临界萃取工艺流程与设备
压缩机 热交换器
萃取釜 二氧化碳循环泵
五、超临界流体萃取在中药提取中的应用
优点： 溶剂可循环作用，且能实现无溶剂
残留； 特别适合于提取热敏性物质； 选择性好； 萃取效率高，速度快； 操作参数易于控制；
缺点： 萃取范围较窄； 设备要求高； 基础研究需深入； 复方形式药物尚待研究。
通过选择适当的夹带剂，可使溶质的选择性 大大提高；
考虑三个方面的选择原则
三、超临界CO2操作工艺参数及其优选
1、工艺参数对提取效果的影响 萃取过程
（1）压力
解析过程
溶质 （2）温度
溶剂 （3）CO2流量 （4）萃取时间 萃取时间越长，萃取率越高。 （5）药材粉碎度 药材粉碎越细，萃取速度越快。 2、工艺参数的优选
二、微波的特性
1、似光性 2、反射性和透射性 3、热特性 4、非热特性
三、微波提取的原理
微波透过对微波透明的溶剂，到达植物物料内部维 管束和腺细胞内，细胞内温度突然升高，连续的高 温使其内部压力超过细胞空间膨胀的能力，从而导 致细胞破裂；细胞内的物质自由流出，传递到周围 被溶解。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。
为什么选用二氧化碳？
临界温度（31.1℃）
▪ 温和的临界条件
▪ 无毒
临界压力（7.38MPa）
▪ 阻燃
▪ 价廉易得
▪ 超临界CO2溶解能力强 ▪ 适用于化工、医药、食品等工业
二、超临界CO2流体萃取
1、超临界CO2的溶解性能 2、使用夹带剂的超临界CO2萃取
（1）夹带剂的定义
（2）夹带剂的影响
增加被分离组分在超临界流体中的溶解度， 降低萃取过程的操作压力；
由于微波具有很强的穿透力，可以在反应 物内外部分同时均匀、迅速地加热，用以 提取天然植物有效成分，具有简便 、快 速、高效、加热均匀的优点。 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。
二氧化碳超临界流体萃取技术的应用
▪ 超临界CO2萃取技术在国内天然药物研制中的 应用
▪ 超临界CO2萃取技术在食品方面的应用 ▪ 超临界CO2萃取技术在医药保健品方面的应用 ▪ 超临界CO2萃取技术在天然香精香料的提取的
应用 ▪ 超临界CO2萃取技术在化工方面的应用
超临界CO2萃取技术的展望
▪ 超临界二氧化碳流体作为一种新型的溶剂 或介质,由于自身的众多优点而倍受青睐, 随着对其研究工作的深入,特别是有关基础 数据的逐步完善和工程技术难题的克服,超 临界二氧化碳流体萃取和超临界二氧化碳 流体中的化学反应必将获得新的发展。