3-超声辅助萃取.pptx

超声波萃取Ultrasound extraction3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第1页。背景超声波萃取原理超声波提取的主要影响因素超声波提取技术的特点超声波提取设备超声波提取技术的应用超声波提取技术展望3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第2页。1 背景? 超声及超声的物理、化学作用早已广为人知。1927年，Richards和Loomis发现超声场的化学效应可以加快化学反应速率或强化传质速率。20世纪50年代，针对超声和放射性的类似作用，人们发现超声在水溶液中可以导致和游离基及其反应产物生成，从而发表了超声对水作用的文章。直到1986年第一次有关超声化学的国际研讨会在英国的Warwick大学召开，超声在化学中的应用才开始真正成为人们很感兴趣的研究领域之一，已有专门的学术期刊报道超声化学，如Ultrasound Sonochemistry（超声化学）等。每年发表的与其相关的论文不断增加，设计的领域包括材料合成，无机合成等，超声化学方法被认为是“绿色化学”。3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第3页。2 超声波萃取原理 超声波是一种高频机械波。频率范围在20~60kHz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。 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。3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第4页。2 超声波萃取原理?2.1 超声波的概念 超声波是指频率高于可听声频率范围的声波，是一种频率高于20kHz（在~Hz之间）、人的听觉阈以外的声波。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等的传播规律，与可听声波的规律并没有本质上的区别。超声波属于机械波，是一种机械振动模式，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式。当声音在空气中传播时，会推动空气中的微粒作往复振动，即对微粒做功。声波功率就是表示声波作功快慢的物理量。当强度相同时，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波的频率很高，所以与一般的声波相比，超声波的功率是很大的。3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第5页。2 超声波萃取原理 超声波很像电磁波，能折射、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。 3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第6页。2 超声波萃取原理①空化效应 液体或多或少溶有微气泡，超声的作用亦使液体内产生无数微小空腔，且尺寸不一。当一定频率的超声波作用于液体时，只有尺寸适宜的小气泡能发生共振现象，大于共振尺寸的小泡被驱出液体外，小于共振尺寸的小泡在超声作用下逐渐长大。接近共振尺寸时，在声波的稀疏阶段，小泡迅速胀大；在声波的压缩阶段，小炮又突然被绝热压缩，直至湮灭，这瞬间在气泡及其周围微小空间内出现热点，形成高温高压区，温度达5000K以上，强大的微激波压力达500atm，因此超声作用可使植物细胞壁及整个生物体破裂，而且破裂在瞬间完成，有利于有效成分在液体媒介中溶出。这是超声波的空化效应。3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第7页。2 超声波萃取原理3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第8页。2 超声波萃取原理②机械效应 超声波的高频振动及辐射压力可在气体或液体中形成有效的搅动与流动，使媒质质点在其传播空间内进入振动状态，从而可加速细胞内物质的释放、扩散及溶解过程。此外，空化气泡振动对固体表面产生的强烈射流及局部微冲流,均能显著减弱液体的表面张力及磨檫力,并破坏固液界面的附着层，起到普通低频机械搅动达不到的效果,换句话说，由于它可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，从而在两者之问产生摩擦，这种摩擦力可使生物细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。这是超声波的机械效应。3-超声辅助萃取全文共33页，当前为第9页。2 超声波萃取原理③热效应 超声波在弹性媒质中传播时，其能量不断被媒质质点吸收并转化为热能，从而使媒质质点的温度升高，这种现象称为超声波的热效应。空穴