萃取原理

超聲波萃取（UE），亦稱為超聲波輔助萃取、超聲波提取，是利用超聲波輻射壓強產(chǎn)生的強烈空化作用、擾動效應、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級效應，增大物質(zhì)分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，從而加速目標成分進入溶劑，促進提取的進行。

通過超聲波換能器產(chǎn)生快速機械振動波，利用超聲波的能量，超聲波作用的均勻性增強，聲強增大，使得顆粒的邊界層變薄，外表面剝落，顆粒發(fā)生碎裂，超聲波破碎細胞外壁，從而使組織細胞壁內(nèi)物質(zhì)游離到溶液中，加速物質(zhì)中有效成分溶于溶劑的過程，減少目標萃取物與樣品基體之間的作用力，從而實現(xiàn)固態(tài)液態(tài)萃取分離，以提高有效成分萃取率的技術(shù)。

工作原理

超聲波萃取機由兩部分組成:超聲波萃取系統(tǒng)和超聲波驅(qū)動系統(tǒng)（超聲波發(fā)生器）。

萃取系統(tǒng)

主要包括超聲波換能器、超聲波變幅桿、超聲波工具頭用于產(chǎn)生超聲波振動，并將此振動能量向液體中發(fā)射。

超聲波換能器

將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運動，振幅一般在幾個微米。

超聲波變幅桿

由于超聲波換能器產(chǎn)生的振幅不夠需要連接超聲波變幅桿，按設(shè)計需要放大振幅，隔離反應溶液和超聲波換能器，同時也起到固定整個超聲波振動設(shè)備的作用。

超聲波工具頭

與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學反應液體中進行超聲波萃取。

驅(qū)動系統(tǒng)

超聲波發(fā)生器

產(chǎn)生高頻高功率電流，驅(qū)動超聲波振動部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào)，以適應不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時序控制器，設(shè)定控制超聲波發(fā)振時間和間歇時間。

優(yōu)點

超聲波萃取和常規(guī)萃取技術(shù)相比，超聲波輔助萃取快速、價廉、高效。

超聲波萃取適用于中藥材有效成份的萃取，是中藥制藥改變傳統(tǒng)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:

超聲波萃取分離技術(shù)能增加所萃取成分的產(chǎn)率，縮短萃取時間。

超聲波萃取分離技術(shù)在萃取過程中不需要加熱，適用于低溫成分萃取。

合理的超聲波萃取分離技術(shù)不會改變所提及成分的化學結(jié)構(gòu)。

超聲波萃取技術(shù)工藝簡單，可提高生產(chǎn)速度，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟效應。

超聲波萃取分離技術(shù)操作方便，萃取全，能充分利用中藥資源，能節(jié)約成本。

超聲波萃取技術(shù)可以不用或者少用萃取劑，減少萃取劑的污染。

超聲波萃取技術(shù)在萃取后，在某種超聲波作用下還可能出現(xiàn)新的物質(zhì)，有利于發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)。

在某些情況下，甚至比超臨界流體萃取和微波輔助萃取還好

對比

對比單頻超聲萃取，雙頻超聲對萃取過程具有協(xié)同和增強作用，不僅降低了萃取壓力、萃取溫度以及夾帶劑用量和萃取時間，而且萃取率提高了30%。

用途說明

科學技術(shù)廣泛地應用在中藥材、食品、化工的萃取中，隨著超聲波提取技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備的自動化程度不斷提高，再結(jié)合萃取對象的特性，將大大提高萃取效率，獲得更高品質(zhì)的萃取物，功率超聲萃取技術(shù)具有廣泛的應用前景。

具體應用

油脂浸取

超聲場強化萃取油脂可使浸取效率顯著提高,還可以改善油脂品質(zhì),節(jié)約原料,增加油的萃取量。超聲場不僅可以強化常規(guī)流體對物質(zhì)的浸取過程,而且還可以強化超臨界狀態(tài)下物質(zhì)的萃取過程。

超聲波強化超臨界CO2流體萃取過程中從麥芽胚中萃取麥胚油,超臨界流體萃取附加超聲場后,麥胚油的萃取率提高10%左右,且未引起麥胚油的降解。

蛋白質(zhì)萃取

超聲波萃取蛋白質(zhì)方面也有顯著效果,用超聲波既能將上述料胚在水中將其蛋白質(zhì)粉碎,也可將80%的蛋白質(zhì)液化,還可萃取熱不穩(wěn)定的7S蛋白成分。

超聲波處理能提高蛋白質(zhì)萃取率的作用;超聲波處理還可提高漿體的分離溫度,降低漿體粘度,可用于直接生產(chǎn)高蛋白的豆奶產(chǎn)品。

不同濃度大豆?jié){體、磨前經(jīng)熱處理大豆?jié){體及其分離出的豆渣進行超聲波處理。經(jīng)超聲波處理過的大豆?jié){體,與不經(jīng)處理的比較,其豆奶中蛋白質(zhì)含量均有顯著的提高,提高的幅度在12%~20%。

多糖萃取

超聲波多糖萃取傳統(tǒng)工藝相比,超聲波強化萃取操作簡單,萃取率高,反應過程無物料損失和無副反應發(fā)生。

金針菇子實體多糖的萃取,用超聲波強化,可使多糖萃取率提高76.22%;利用超聲波熱水浸提銀耳多糖,萃取率比酶法高出5%,且浸提時間大大縮短。

天然香料萃取

超聲波對萃取率有明顯的影響，超聲波強化超臨界流體，萃取（SSFE）辣椒中的辣椒素效果很明顯。

超聲波萃取葉纈草香料與不用超聲波萃取的結(jié)果進行了對比,采用超聲波的濾液上及光度吸光度比不用超聲波的濾液吸光度高12%~40%。

食品分析

食品分析中的應用，超聲波萃取也用于食品樣品的預處理。

測定午餐肉脂肪含量的國家標準（GB5009.696）酸水解法,操作費時繁瑣,人為因素影響較大,不易掌握。利用超聲波對酸水解測定午餐肉中脂肪含量的方法進行了改進,超聲波萃取樣品不需加熱,縮短了樣品消化時間,可對大批量樣品的脂肪含量同時測定。

影響因素

超聲波頻率和超聲波強度的影響

超聲波萃取時間的影響

超聲波萃取溶劑、用量和濃度的影響

萃取產(chǎn)物中酶的影響