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超声波提取设备的物理性质
- 2021-06-17-

       超声波提取设备又称超声萃取器,主要是利用压电换能器产生的快速机械振动波来减小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。在工业应用中,采用超声波清洗、干燥、杀菌、雾化和无损检测,是一种非常成熟和广泛应用的技术。超声波提取设备里的关键就在于超声波。超声波是一种频率约为20khz~50mhz的机械波。它需要能量载体介质来传播。超声波传播过程中存在一个正负压交替的周期。在正相,介质分子受到挤压,介质的初始密度增大;当相为负时,介质分子稀疏、离散,介质密度降低。也就是说,超声波不能使样品中的分子极化,而是在溶剂和样品之间产生声空化,导致溶液中气泡的形成、长大和爆裂压缩,从而使固体样品分散,增加样品与萃取溶剂的接触面积,提高了靶材从固相到液相的传质速率。

  超声波提取设备提取中草药的优越性是基于超声特殊的物理性质:(1)加速颗粒在介质中的运动。当频率大于20kHz的超声波连续介质(如水)被传输时,根据惠更斯波原理,介质粒子(包括重要有效成分药材的粒子)会在波阵面上产生运动,使介质质点运动获得巨大的加速度和动能。粒子的加速度可以达到重力加速度的2000倍以上。由于介质质点作用于中药的有效成分上,得到很大的加速度和动能,很快从药物的底部逸出,留在水中(2)气穴。超声波在液体介质中传播会产生特殊的空化效应。空化效应不断产生无数内压达数千大气压的微气孔,并不断“爆破”,对中草药产生微强冲击波作用,它使中药的成分和材料通过炮击逃逸,使药物的基础受到侵蚀,药物中不属于植物结构的成分不断分离。加速植物活性成分的提取(3)超声振动均匀化使样品介质中各点的作用方式相同,使整个样品的提取更加均匀。综上所述,中药中的有效物质不仅可以在超声场作用下获得自身作为介质颗粒的巨大加速度和动能,还可以通过“空化效应”获得强大的外力冲击,实现高效、充分的分离。


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