浅谈超声波在分离技术方面的应用

    超声波在提取方面的应用目前超声波在提取方面的应用已日益广泛, 并且在中药提取方面已经工业化。我国传统中药的提取存在溶剂耗量大、萃取时间长、萃取温度高、工艺路线长、萃取效率低等缺点, 导致中药产品中残留溶剂含量高、有效成分含量低、质量难以控制、药效不明显等主要问题, 产品价格低, 国际市场竞争力不强, 极大地制约了我国中药现代化的进程。

 

    而超声用于中药的提取则能明显地减少溶剂耗量、缩短萃取时间, 在较低的温度下就可实现高的提取率, 而且不会破坏中药中的有效成分, 可广泛用于中药中皂苷、生物碱、黄酮、蒽醌类、有机酸及多糖等成分的提取。超声波由超声空化引起的, 由变幅杆端部发出的强超声波,激活反应容器内液体中的空化气泡在崩溃时伴随发生冲击波或射流作用于细胞壁并使其破裂。目前超临界CO2 萃取由于具有绿色无污染、溶剂残留量少或没有、产品有效成分不易失活、产品质量高等优点, 成为近年来研究的热点。但同时该技术存在着萃取压力较高、时间长、萃取率较低、夹带剂用量大以及能耗高等缺点, 极大地限制了其工业化应用。若将超声应用于超临界流体萃取则可以明显降低萃取系统的压力和温度, 减少夹带剂用量和缩短萃取时间, 而且萃取率也有明显的提高。Riera E 对超声强化超临界CO2 流体从杏仁颗粒中萃取油脂进行了研究。实验采用20 kHz、50 W的超声。结果显示, 超临界CO2 中附加超声与没有附加超声相比, 在相同的萃取率下, 杏仁油的萃取时间缩短了30 ; 而在相同的萃取时间内, 萃取率提高了20 。

 

    另外在较低的功率条件下,超声波的换能器可作为一种高灵敏度的探针显示超临界流体的相行为。目前超声用于提取方面的研究主要限于单频率的超声, 而对两种或两种以上的多频超声同时辐照强化提取方面的研究很少。这方面的研究是近几年才投入研究的一个新课题。有实验显示双频、三频超声正交辐照可以使声化学产额显著提高,国内由于投入该项研究处于起步阶段, 很多方面的研究, 如频率的选择、超声发射位置的布局、功率的搭配等方面尚需进一步深化。作者实验室正在进行多频超声从苦木中提取生物碱的研究, 已取得了可喜的阶段性研究成果。