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超音波萃取机

超音波萃取机

超音波萃取机

超音波技术作为物理手段的新型多频超音波萃取合成反应装置,主要用于探索不同频率、不同功率的超音波对不同物质的分子清洗、裂解重组等对比实验,通过特定手段得到一种新的反应和物质。

超音波萃取机主要由大功率超音波发生系统、加热系统、压缩机製冷系统、测温控温系统、回流冷凝系统、搅拌内循环系统等组成。

萃取原理

超音波萃取(UItrasound extraction,UE),亦称为超音波辅助萃取、超音波提取,是利用超音波辐射压强产生的强烈空化作用、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。
通过超音波换能器产生快速机械振动波,利用超声波的能量,超音波作用的均匀性增强,声强增大,使得颗粒的边界层变薄,外表面剥落,颗粒发生碎裂,超音波破碎细胞外壁,从而使组织细胞壁内物质游离到溶液中,加速物质中有效成分溶于溶剂的过程,减少目标萃取物与样品基体之间的作用力,从而实现固态液态萃取分离,以提高有效成分萃取率的技术。

工作原理

超音波萃取机由两部分组成:超音波萃取系统和超音波驱动系统(超音波发生器)。

萃取系统

主要包括超音波换能器、超音波变幅桿、超音波工具头用于产生超音波振动,并将此振动能量向液体中发射。
超音波换能器
将输入的电能转换成机械能表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动,振幅一般在几个微米。
超音波变幅桿
由于超音波换能器产生的振幅不够需要连线超音波变幅桿,按设计需要放大振幅,隔离反应溶液和超音波换能器,同时也起到固定整个超音波振动设备的作用。
超音波工具头
与变幅桿相连,变幅桿将超音波能量振动传递给工具头,再由工具头将超音波能量发射到化学反应液体中进行超音波萃取。

驱动系统

超音波发生器
产生高频高功率电流,驱动超音波振动部件工作。超音波发生器的功率可调,以适应不同的工作状态。发生器内还可根据需要集成有时序控制器,设定控制超音波发振时间和间歇时间。

优点

超音波萃取和常规萃取技术相比,超音波辅助萃取快速、价廉、高效。
超音波萃取适用于中药材有效成份的萃取,是中药製药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比,超音波萃取具有如下突出特点:
  1. 超音波萃取分离技术能增加所萃取成分的产率,缩短萃取时间。
  2. 超音波萃取分离技术在萃取过程中不需要加热,适用于低温成分萃取。
  3. 合理的超音波萃取分离技术不会改变所提及成分的化学结构。
  4. 超音波萃取技术工艺简单,可提高生产速度,降低企业生产成本,增加经济效应。
  5. 超音波萃取分离技术操作方便,萃取完全,能充分利用中药资源,能节约成本。
  6. 超音波萃取技术可以不用或者少用萃取剂,减少萃取剂的污染。
  7. 超音波萃取技术在萃取后,在某种超音波作用下还可能出现新的物质,有利于发现新的物质。
  8. 在某些情况下,甚至比超临界流体萃取和微波辅助萃取还好

对比

对比单频超声萃取,双频超声对萃取过程具有协同和增强作用,不仅降低了萃取压力、萃取温度以及夹带剂用量和萃取时间,而且萃取率提高了30%。

用途说明

科学技术广泛地套用在中药材、食品、化工的萃取中,随着超音波提取技术的不断发展,设备的自动化程度不断提高,再结合萃取对象的特性,将大大提高萃取效率,获得更高品质的萃取物,功率超声萃取技术具有广泛的套用前景。

具体套用

油脂浸取

超声场强化萃取油脂可使浸取效率显着提高,还可以改善油脂品质,节约原料,增加油的萃取量。超声场不仅可以强化常规流体对物质的浸取过程,而且还可以强化超临界状态下物质的萃取过程。
超音波强化超临界CO2流体萃取过程中从麦芽胚中萃取麦胚油,超临界流体萃取附加超声场后,麦胚油的萃取率提高10%左右,且未引起麦胚油的降解。

蛋白质萃取

超音波萃取蛋白质方面也有显着效果,用超音波既能将上述料胚在水中将其蛋白质粉碎,也可将80%的蛋白质液化,还可萃取热不稳定的7S蛋白成分。
超音波处理能提高蛋白质萃取率的作用;超音波处理还可提高浆体的分离温度,降低浆体粘度,可用于直接生产高蛋白的豆奶产品。
不同浓度大豆浆体、磨前经热处理大豆浆体及其分离出的豆渣进行超音波处理。经超音波处理过的大豆浆体,与不经处理的比较,其豆奶中蛋白质含量均有显着的提高,提高的幅度在12%~20%。

多糖萃取

超音波多糖萃取传统工艺相比,超音波强化萃取操作简单,萃取率高,反应过程无物料损失和无副反应发生。
金针菇子实体多糖的萃取,用超音波强化,可使多糖萃取率提高76.22%;利用超音波热水浸提银耳多糖,萃取率比酶法高出5%,且浸提时间大大缩短。

天然香料萃取

超音波对萃取率有明显的影响,超音波强化超临界流体,萃取(SSFE)辣椒中的辣椒素效果很明显。
超音波萃取叶缬草香料与不用超音波萃取的结果进行了对比,採用超音波的滤液上及光度吸光度比不用超音波的滤液吸光度高12%~40%。

食品分析

食品分析中的套用,超音波萃取也用于食品样品的预处理。
测定午餐肉脂肪含量的国家标準(GB5009.696)酸水解法,操作费时繁琐,人为因素影响较大,不易掌握。利用超音波对酸水解测定午餐肉中脂肪含量的方法进行了改进,超音波萃取样品不需加热,缩短了样品消化时间,可对大批量样品的脂肪含量同时测定。

影响因素

  • 超音波频率和超音波强度的影响
  • 超音波萃取时间的影响
  • 超音波萃取溶剂、用量和浓度的影响
  • 萃取产物中酶的影响

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