国彪超声波中药提取 植物萃取

超声波提取设备

一、提取工艺原理

1. 超声波作用机理

超声波是指频率为20KHz-50MHz左右的机械波，需要能量载体一介质来进行传播。超声波在传递过程中存在着正负压交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与提取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。

1.1  超声波效应

超声波提取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质，主要通过压电换能器产生快速机械振动波来减少目标萃取物与样品之间的作用力，从而实现固液分离。

（1） 加速介质质点运动。高于20KHz频率的超声波连续介质（例如水）中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵上将引起介质质点（包括药材中药效成分的质点）的运动，使介质质点运动获得巨大的加速和动能。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获得巨大的加速度和动能，药材基体才能迅速逸出，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，使其中不属于药物有效成分的物质被分离出来，从而加速药物有效成分的浸出提取。

（3） 热效应。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，因此可以使提取的成分的生物活性保持不变。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，加快子提取过程的进行，并提高了药物有效成分的提取率。

1.2  超声波提取的特点

（1） 超声波提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取；同时，由于其不需加热，因而也节省了能源。

（2） 超声波提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高了经济效益。

（3） 超声波提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性。

（4） 提取物有效成分含量高，有利于进一步精制。

1.3  中药萃取出膏率与时间控制

超声波在中药萃取中的原理是把大块的粒子震碎成小粒子，有利于溶解，但不会提高物质本身的溶解度。基本上最初的一段时间超声波可起到加强中药成分的显著溶解，再多的时间意义不大，也不会再有明显效果。另外，超声波在中药提取中的作用与提取次数和人为的控制时间相关。

2. 超声波振动系统组成

超声波中药提取处理系统主要由超声波驱动电源和超声波发射头两部分组成，通过专用电缆连接。如图1所示。

图1 声化学系统（设备）构成

表1 超声波提取法和传统提取法效果对比分析

二、技术指标

三、功能优点

1、应用超声波提取技术，提取率高、时间短、均一性好；

2、实现低、常、高温可监、可调、可控；

3、全密封防爆、可使用水、乙醇、石油醚等各种提取溶媒；

4、先进的电气控制系统可保证超声波系统长时间连续工作；

5、可采用电加热或蒸汽加热方式；

6、可配搅拌器或循环泵，使物料和溶剂更充分的置换；

7、此设备可在原有罐釜基础上进行改装；

8、操作方便、工序简单；

9、超声提取，提取时间显著缩短，提取得率大幅提高；

10、提取温度任意设定，实现低、常、高温可监、可调、可控；

11、适用各种有机溶剂，可进行各种中药和天然产物的提取；

12、先进的电气控制和保护技术，保障了设备长时间安全运行的性能；