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簡介

    超聲波萃取利用超聲波輻射壓強(qiáng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化應(yīng)效應(yīng)、機(jī)械振動、擾動效應(yīng)、高的加速度、乳化、擴(kuò)散、擊碎和攪拌作用等多級效應(yīng)，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(biāo)成分進(jìn)入溶劑，促進(jìn)提取的進(jìn)行。

原理

    超聲波是一種彈性機(jī)械振動波，與電磁波本質(zhì)上不同。因為電磁波在真空中傳播，而超聲波必須在介質(zhì)中傳播，穿過介質(zhì)時，形成膨脹和壓縮的全過程。 

    在液體中，膨脹過程形成負(fù)壓。如果超聲波能量足夠強(qiáng)，膨脹過程會在液體中生成氣泡或?qū)⒁后w撕裂成很小的空穴。這些空穴瞬間閉合，閉合時產(chǎn)生高達(dá)3000MPa 的瞬間壓力，稱為空化作用，整個過程在400μs 內(nèi)完成。

    空化作用細(xì)化物質(zhì)以及制造乳液，加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶劑，提高提取率。除空化作用外，超聲波的許多次級效應(yīng)也都利于目標(biāo)成分的轉(zhuǎn)移和提取。

    成穴現(xiàn)象的重要意義在于氣泡破裂時發(fā)生的反應(yīng)。一些點位，氣泡不再吸收超聲波能量，而產(chǎn)生內(nèi)爆。氣泡或空穴里的氣體和蒸汽快速絕熱壓縮，產(chǎn)生*的溫度和壓力 。

    氣泡體積相對液體總體積來說極微，因此產(chǎn)生的熱量瞬間散失，對環(huán)境條件不會產(chǎn)生明顯影響，空穴泡破裂后的冷卻速度估計約為10℃/s 。

    超聲空穴提供能量和物質(zhì)間*的相互作用，產(chǎn)生的高溫高壓能導(dǎo)致游離基和其它組份的形成。

    純液體中，空穴破裂時，由于周圍條件相同，因此總保持球形；然而緊靠固體邊界處，空穴的破裂是非均勻的，產(chǎn)生高速液體噴流，使膨脹氣泡的勢能轉(zhuǎn)化成液體噴流的動能，在氣泡中運動并穿透氣泡壁。

    噴射流在固體表面的沖擊力非常強(qiáng)，能對沖擊區(qū)造成極大的破壞，從而產(chǎn)生高活性的新鮮表面。破裂氣泡形變在表面上產(chǎn)生的沖擊力比氣泡諧振產(chǎn)生的沖擊力要大數(shù)倍。

    超聲波的上述效應(yīng)，從不同類型的樣品中提取各種目標(biāo)成份是非常有效的。

    施加超聲波，在有機(jī)溶劑和固體基質(zhì)接觸面上產(chǎn)生的高溫、高壓，加之超聲波分解產(chǎn)生的游離基的氧化能等，從而提供了高的萃取能。

特點

    1.同常規(guī)萃取方法相比，超聲波萃取技術(shù)萃取效率高、萃取時間短；

    2.超聲波萃取不容易受使用溶劑的限制，允許添加共萃取劑，以進(jìn)一步增大液相的極性，提高萃取效率；

3.與超臨界CO2萃取和超高壓萃取相比，超聲波萃取設(shè)備簡單，萃取成本低；

    4.大多數(shù)情況下超聲波萃取操作步驟少，萃取過程簡單，不易對萃取物造成污染，萃取溫度較低，適合熱敏目標(biāo)成分的萃取。

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；

    2.常壓萃取，安全性好，操作簡單易行，維護(hù)保養(yǎng)方便；

    3.萃取效率高；

    4.具有廣譜性。適用性廣，絕大多數(shù)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(biāo)萃取物的性質(zhì)關(guān)系小；

    6.減少能耗；

    7.藥材原料處理量大，成倍或數(shù)倍提高，且雜質(zhì)少，有效成分易于分離、凈化；

    8.萃取工藝成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。

在蛋白質(zhì)提取中的應(yīng)用

    超聲波提取蛋白質(zhì)方面也有顯著效果，如用常規(guī)攪拌法從處理過的脫脂大豆料胚中提取大豆蛋白質(zhì)，很少能達(dá)到蛋白質(zhì)總含量的30%，又很難提取出熱不穩(wěn)定的7S蛋白成分，但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，還可提取熱不穩(wěn)定的7S蛋白成分。梁漢華等通過對不同濃度大豆?jié){體、磨前經(jīng)熱處理大豆?jié){體及其分離出的豆渣進(jìn)行超聲波處理等一系列試驗。結(jié)果表明，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%，這說明超聲波處理確實有提高蛋白質(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)高濃度(高蛋白)的豆奶產(chǎn)品。