超聲波中藥材提取、萃取技術與設備介紹 

  一、超聲波提取中藥材的原理  
   1、超聲的空化效應 超聲波技術應用于萃取、勻化，是基于惠更斯波動理論和超聲波在液體連續介質中傳播時特有的“空化效應”的作用結果。 
（1）惠更斯波動原理指出，波動（包括超源與波源的振動）在連續介質中傳播時，在其波陣面上將引起介質質點的運動，波源在介質中達到的每一點都將引起相鄰質點的震動和成為新的波源。這種波源引起的波動使其傳播路徑上的每一個質點都將獲得加速度和動能。超聲波可使介質質點加速度達重力加速度的千倍以上。介質質點在超聲波作用下，將每秒種數萬次的高頻振蕩和每秒大于100m的巨大速度和動能作用于溶液分子內，迅速使溶液分子被喚醒。

（2）超聲波在液體介質中產生特有的“空化效應”，不斷產生無數內部壓力達上千個大氣壓的微氣穴，并不斷“微爆”產生微觀上的強沖擊波，作用在固-液或液-液分子上，使介質中的空氣被“轟擊”逸出，并促使介質細胞破裂和變形加速介質分子中的物質逸出。

（3）超聲波在介質中傳播時的物理特性引發的機械振動、微射流、微聲流等多級效應皆促使有效成分在溶液中擴散。

   2、超聲波提取的優點
（1）超聲波提取效率高。超聲波獨具的極端物理特性，能促使植物組織破壁或變形，使中藥有效成份提取更充分，提取率比傳統工藝明顯提高達50—500%。
（2）超聲波提取時間短。超聲波強化中藥提取通常在24—40分鐘即可獲得提取率，其提取時間較傳統工藝方法縮短2/3以上，因此藥材原材料處理量大。
（3）超聲波提取溫度低。超聲波提取中藥材的適宜溫度在40—60攝氏度，因此不需要配備鍋爐來提供蒸氣加熱，有利于節約能源和改善環境污染。更重要的是對遇熱不穩定、易水解或氧化的藥材中的有效成份具有保護作用。   
（4）超聲波提取適應性廣。超聲波提取中藥材不受中藥材成份性質、分子量大小的限制，適用于絕大多數種類中藥材和各類成份的提取。
（5）超聲波提取的藥液雜質少，有效成份易于分離、純化。
（6）超聲波提取簡單易行，設備的維護和保養方便。
   3、超聲強化萃取   
（1）固-液萃取  固-液萃取通常被稱為提取，即用合適的溶劑從物料中提取有用成分，傳統工藝方法是采用熱處理或機械攪拌來加強該過程。現已發現應用功率超聲能明顯強化和改善提取過程。超聲的微擾效應增大了溶劑進入提取物細胞的滲透性，加強了傳質過程； 超聲的另一作用是超聲空化產生的強大剪切力能使介質細胞壁破裂，使細胞容易釋放出內含物。超聲強化固-液萃取是有效的質量傳遞和細胞破裂的主要原因，它超越了以往任何一種可行性技術，獲得了高效提取。超聲提取比常駐機構規的熱提取更有效，并且縮短了提取時間，大部分物質在過程前10min內就被提取出來。

（2）液-液萃取液-液萃取涉及到兩個互不相溶的有機相和水相之間的質量傳遞過程。由于超聲波的空化作用所引起的界面效應增加了兩相間的接解面積，而空化崩潰時沖擊波引起的湍動效應消除了兩相效界的阻滯，從而增加了液-液萃取速度。對于一般受傳質速率控制的液-液萃取體系來說，超聲波的作用十分明顯。

  二、超聲波提取設備介紹

機型分類：超聲波提取設備分為小試機型、中試機型和規模生產機型。

（1）小試機型：一般用于實驗室，超聲功率為1K至2KW，提取罐或槽容積為5至10L。

（2）中試機型：一般用于中間試驗，中試機采用單組超聲波循環系統，超聲功率為3KW，提取罐容積為1至2L，利用物料泵將物料抽取到單獨的超聲波處理罐進行循環處理（如圖一）。

圖一

（3）規模生產機型：主要用于中藥材提取的批量生產，原理同（2），只是在原來的基礎上將多組大功率超聲波進行串聯組合（如圖二），物料進過每個罐體內都會被作用到超聲波，從前面的罐體進，后面的罐體出就可以達到處理的效果，來增加處理量及處理效率。

圖二