超聲波提取工藝詮釋
發(fā)布時(shí)間:2020/07/23 知識分享 瀏覽次數:6546
超聲提取法就是應用超聲波發(fā)生的激烈振動(dòng)以及很高很快的加速度、激烈的空化效應、攪拌等特殊作用可以破壞植物的細胞使溶媒可以浸透到被提取物的細胞中以便使被提取物的化學(xué)成分溶于液體之中,再經(jīng)過(guò)化學(xué)分離提純以得到所需求的成分。
超聲提取的主要動(dòng)力是聲空化??栈默F象是指在超聲波的作用下,在液體中構成空腔的現象。這些空腔隨傳播著(zhù)的聲波的頻率而伸張和壓縮。聲空化是液體中氣泡在聲場(chǎng)作用下所發(fā)生的一系列動(dòng)力學(xué)進(jìn)程。當足夠強度的超聲波經(jīng)過(guò)液體時(shí)當聲波負壓半周期的聲壓值超越液體內部的靜壓強時(shí),存在液體中的微小氣泡(稱(chēng)作空腔或空化核)就會(huì )迅速增大,而在相繼而來(lái)的聲波正壓相中,氣泡會(huì )忽然絕熱壓縮。當壓縮時(shí),氣泡的尺寸會(huì )變小,同時(shí)它所產(chǎn)生的巨大壓力極有可能會(huì )使空腔完全消失,既有可能使它們完全閉合。因為在閉合之前的瞬時(shí)空腔及其四周微小的空間內呈現熱點(diǎn),造成高溫高壓區(壓力可達幾千個(gè)大氣壓,溫度超過(guò)5萬(wàn)攝氏度),并伴有強大的沖擊波和速度達400千米的射流。所以在空腔完全閉合的瞬時(shí),由于出現這種極端的物理環(huán)境,只是中草藥化學(xué)成分的細胞在溶劑中瞬時(shí)產(chǎn)生的空化泡的崩潰而破裂,以便溶劑浸透到細胞內部而使細胞中的化學(xué)成分溶于溶劑之中。
同時(shí),超聲波發(fā)生的振動(dòng)效果增強了細胞內物質(zhì)的釋放、擴散及溶解。而且超聲波破碎進(jìn)程是一個(gè)物理進(jìn)程,浸泡提取進(jìn)程中無(wú)化學(xué)反應,被浸泡的化學(xué)成分的構造和性質(zhì)不會(huì )產(chǎn)生變化,因此超聲波的振動(dòng)效果加強了細胞的破碎速度,縮短了破碎時(shí)間,促進(jìn)了化學(xué)成分向溶劑中溶解。所以用超聲波提取化學(xué)成分可以大大的減少提取時(shí)間,加強了提取率?;瘜W(xué)成分的構造和性質(zhì)也不會(huì )改變超聲波作用時(shí)其效果不只取決于超聲波的強度和頻率,而且與被破碎物的結構有一定的關(guān)系。計算表明水中當超聲波輻射面上的強度達300W/m2時(shí)就會(huì )形成空化現象,使被破碎的生物體和細胞完全破碎。從理論上講,確定被破碎物所處介質(zhì)中氣泡的大小后即可選擇適合的超聲波頻率。但事實(shí)上被破碎物所處介質(zhì)中氣泡的大小不是單一的,而是存在著(zhù)一個(gè)分布范圍。所以超聲波的頻率應有一定范圍的變化,既有一個(gè)頻率寬帶。因而,頻率寬帶比單一頻率效果又要好一些。今后我們將從這個(gè)角度深化研究。
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