超声辅助萃取分离技术课件.ppt

目录,02 / 分离原理,概述,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,超声波是一种高频机械波。 频率范围在2060kHz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。,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,概述,02 / 分离原理,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。,空化效应,02 / 分离原理,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。,机械效应,02 / 分离原理,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,热效应,02 / 分离原理,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。,其他次级效应,02 / 分离原理,超声效应与萃取分离,02 / 分离原理,（1）加速介质质点运动。高于20KHz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。（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。(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。,超声效应与萃取分离,03 / 影响因素,04 特点 前景应用,超声波法提取槐米中芦丁，用70%乙醇作溶剂提取90min的提取率（12.81%），相当于连续热回流用甲醇做溶剂提取间为7-8h的提取率（12.77%）,蒽醌类物质的提取,黄酮类物质的提取,苷类物质的提取,生物碱的提取,技术展望,谢谢聆听,