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超聲波提取技術的工作原理和特點
超聲波提取技術
超聲波是指頻率為20千赫～50兆赫左右的機械波，需要能量載體—介質—來進行傳播。超聲波在傳遞過程中存在著的正負壓強交變周期，在正相位時，對介質分子產生擠壓，增加介質原來的密度;負相位時，介質分子稀疏、離散，介質密度減小。也就是說，超聲波并不能使樣品內的分子產生極化，而是在溶劑和樣品之間產生聲波空化作用，導致溶液內氣泡的形成、增長和爆破壓縮，從而使固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，提高目標物從固相轉移到液相的傳質速率。在工業應用方面，利用超聲波進行清洗、干燥、殺菌、霧化及無損檢測等，是一種非常成熟且有廣泛應用的技術。
超聲波萃取的原理
超聲波萃取中藥材的*性，是基于超聲波的特殊物理性質。主要是主要通過壓電換能器產生的快速機械振動波來減少目標萃取物與樣品基體之間的作用力從而實現固--液萃取分離。
(1)加速介質質點運動。高于20 KHz聲波頻率的超聲波的連續介質(例如水)中傳播時，根據惠更斯波動原理，在其傳播的波陣面上將引起介質質點(包括藥材重要效成分的質點)的運動，使介質質點運動獲行巨大的加速度和動能。質點的加速度經計算一般可達重力加速度的二千倍以上。由于介質質點將超聲波能量作用于藥材中藥效成分質點上而使之獲得巨大的加速度和動能，迅速逸出藥材基體而游離于水中。 (2)空化作用。超聲波在液體介質中傳播產生特殊的“空化效應”，“空化效應”不斷產生無數內部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產生微觀上的強大沖擊波作用在中藥材上，使其中藥材成分物質被“轟擊”逸出，并使得藥材基體被不斷剝蝕，其中不屬于植物結構的藥效成分不斷被分離出來。加速植物有效成份的浸出提取。 (
(3)超聲波的振動勻化(Sonication)使樣品介質內各點受到的作用一致，使整個樣品萃取更均勻。
綜上所述，中藥材中的藥效物質在超聲波場作用下不但作為介質質點獲得自身的巨大加速度和動能，而且通過“空化效應”獲得強大的外力沖擊，所以能率并充分分離出來。
超聲波萃取的特點
適用于中藥材有效成份的萃取，是中藥制藥*改變傳統的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工藝。與水煮、醇沉工藝相比，超聲波萃取具有如下突出特點：
(1)無需高溫。在40℃-50℃水溫F超聲波強化萃取，無水煮高溫，不破壞中藥 材中某些具有熱不穩定，易水解或氧化特性的藥效成份。超聲波能促使植物細胞地破壁，提高中藥的療效。
(2)常壓萃取，安全性好，操作簡單易行，維護保養方便。
(3)萃取效率高。超聲波強化萃取20～40分鐘即可獲佳提取率，萃取時間僅為水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分，萃取量是傳統方法的二倍以上。據統計，超聲波在65～70ºC工作效率非常高。而溫度在65ºC度內中草藥植物的有效成份基本沒有受到破壞。加入超聲波后(在65度條件下)，植物有效成份提取時間約40分鐘。而蒸煮法的蒸煮時 間往往需要兩到三小時，是超聲波提取時間的3倍以上時間。
(4)具有廣譜性。適用性廣，絕大多數的中藥材各類成份均可超聲萃取。
(5)超聲波萃取對溶劑和目標萃取物的性質(如極性)關系不大。因此，可供選擇的萃取溶劑種類多、目標萃取物范圍廣泛。
(6)減少能耗。由于超聲萃取無需加熱或加熱溫度低，萃取時間短，因此大大降低能耗。
(7)藥材原料處理量大，成倍或數倍提高，且雜質少，有效成分易于分離、凈化。
(8)萃取工藝成本低，綜合經濟效益顯著
超聲波是指頻率為20千赫～50兆赫左右的機械波，需要能量載體—介質—來進行傳播。超聲波在傳遞過程中存在著的正負壓強交變周期，在正相位時，對介質分子產生擠壓，增加介質原來的密度;負相位時，介質分子稀疏、離散，介質密度減小。也就是說，超聲波并不能使樣品內的分子產生極化，而是在溶劑和樣品之間產生聲波空化作用，導致溶液內氣泡的形成、增長和爆破壓縮，從而使固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，提高目標物從固相轉移到液相的傳質速率。在工業應用方面，利用超聲波進行清洗、干燥、殺菌、霧化及無損檢測等，是一種非常成熟且有廣泛應用的技術。
超聲波萃取的原理
超聲波萃取中藥材的*性，是基于超聲波的特殊物理性質。主要是主要通過壓電換能器產生的快速機械振動波來減少目標萃取物與樣品基體之間的作用力從而實現固--液萃取分離。
(1)加速介質質點運動。高于20 KHz聲波頻率的超聲波的連續介質(例如水)中傳播時，根據惠更斯波動原理，在其傳播的波陣面上將引起介質質點(包括藥材重要效成分的質點)的運動，使介質質點運動獲行巨大的加速度和動能。質點的加速度經計算一般可達重力加速度的二千倍以上。由于介質質點將超聲波能量作用于藥材中藥效成分質點上而使之獲得巨大的加速度和動能，迅速逸出藥材基體而游離于水中。 (2)空化作用。超聲波在液體介質中傳播產生特殊的“空化效應”，“空化效應”不斷產生無數內部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產生微觀上的強大沖擊波作用在中藥材上，使其中藥材成分物質被“轟擊”逸出，并使得藥材基體被不斷剝蝕，其中不屬于植物結構的藥效成分不斷被分離出來。加速植物有效成份的浸出提取。 (
(3)超聲波的振動勻化(Sonication)使樣品介質內各點受到的作用一致，使整個樣品萃取更均勻。
綜上所述，中藥材中的藥效物質在超聲波場作用下不但作為介質質點獲得自身的巨大加速度和動能，而且通過“空化效應”獲得強大的外力沖擊，所以能率并充分分離出來。
超聲波萃取的特點
適用于中藥材有效成份的萃取，是中藥制藥*改變傳統的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工藝。與水煮、醇沉工藝相比，超聲波萃取具有如下突出特點：
(1)無需高溫。在40℃-50℃水溫F超聲波強化萃取，無水煮高溫，不破壞中藥 材中某些具有熱不穩定，易水解或氧化特性的藥效成份。超聲波能促使植物細胞地破壁，提高中藥的療效。
(2)常壓萃取，安全性好，操作簡單易行，維護保養方便。
(3)萃取效率高。超聲波強化萃取20～40分鐘即可獲佳提取率，萃取時間僅為水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分，萃取量是傳統方法的二倍以上。據統計，超聲波在65～70ºC工作效率非常高。而溫度在65ºC度內中草藥植物的有效成份基本沒有受到破壞。加入超聲波后(在65度條件下)，植物有效成份提取時間約40分鐘。而蒸煮法的蒸煮時 間往往需要兩到三小時，是超聲波提取時間的3倍以上時間。
(4)具有廣譜性。適用性廣，絕大多數的中藥材各類成份均可超聲萃取。
(5)超聲波萃取對溶劑和目標萃取物的性質(如極性)關系不大。因此，可供選擇的萃取溶劑種類多、目標萃取物范圍廣泛。
(6)減少能耗。由于超聲萃取無需加熱或加熱溫度低，萃取時間短，因此大大降低能耗。
(7)藥材原料處理量大，成倍或數倍提高，且雜質少，有效成分易于分離、凈化。
(8)萃取工藝成本低，綜合經濟效益顯著