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微波萃取設備原理

 
   微波萃取設備,也就是我們常說的微波提取設備,是指用微波能加熱與樣品相接觸的溶劑,將所需化合物從樣品基體中分離,進入溶劑中的一種微波設備。這種設備已廣泛應用于食品、生物樣品及環境樣品的分析與提取,并逐漸朝工業化的方向發展。
一、微波萃取設備的機理:
微波是頻率在300MHZ至300GHZ之間的電磁波,它具有波動性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特性。常用的微波頻率為2450MHZ。微波加熱是利用被加熱物質的極性分子(如H2O、CH2Cl2等)在微波電磁場中快速轉向及定向排列,從而產生撕裂和相互摩擦而發熱。傳統加熱法的熱傳遞公式為:熱源→器皿→樣品,因而能量傳遞效率受到了制約。微波加熱則是能量直接作用于被加熱物質,其模式為:熱源→樣品→器皿??諝饧叭萜鲗ξ⒉ɑ旧喜晃蘸头瓷?,從根本上保證了能量的快速傳導和充分利用。
   微波可選擇性加熱不同極性分子和不同分子的極性部分,從而使其從中分離,進入到介電常數較小、微波吸收能力相對較差的溶劑中,從而有效成分被提取。
二、 微波萃取設備的優點:
1、加熱均勻,且熱效率較高。微波萃取時沒有高溫熱源,因而可消除溫度梯度,且加熱速度快,物料的受熱時間短,因而有利于熱敏性物質的萃??;
2、試劑用量少,節能,污染??;
3、微波萃取不存在熱慣性,因而過程易于控制;
4、微波萃取無需干燥等預處理,簡化了工藝,減少了投資;
5、微波萃取的處理批量較大,萃取效率高,省時。與傳統的溶劑提取法相比,可節省50%~90%的時間;
6、微波萃取的結果不受物質含水量的影響,回收率較高;
7、 微波萃取的選擇性較好。由于微波可對萃取物質中的不同組分進行選擇性加熱,因而可使目標組分與基體直接分離開來,從而可提高萃取效率和產品純度;
三、影響微波萃取設備的因素:
1.破碎度:與傳統提取方法一樣,被提取物經過適當破碎,可以增大接觸面積,有利于萃取過程的進行。
2.分子極性:在微波場中,極性分子受微波的作用較強。若目標組分為極性分子,則比較容易擴散。在天然產物中,完全非極性的分子是比較少的,物質的分子或多或少會存在一定的極性,絕大多數天然產物的分子都會受到微波電磁場的作用,因而均可用微波來協助提取。
3.溶劑:溶劑的選用十分重要,適宜的溶劑可提取出所需要的組分,若溶劑選用不當,則不一定能獲得理想的提取效果。
4.濃度差:濃度差是被提取組分擴散與傳質的前提,沒有濃度差或濃度差很小,提取過程就不能進行。傳統提取工藝中設法提高濃度差的種種工藝手段同樣適用于微波提取過程。
5.溫度:在微波提取過程中,由于存在微波作用下的分子運動,因而溫度不需要與傳統提取工藝過程中的一樣高。此外,微波提取的時間很短,因而可降低被提取成分因受熱而發生破壞的危險,并可降低能耗。    
6.攪拌:在微波萃取過程中,攪拌同樣可提高溶質組分由固體表面向溶劑主體擴散的速率,且微波可加快溶質組分在固體內部的遷移速度,即可提高固體內部的傳質速率,因而提取速度更快,提取效率更高。
  因此,在使用時要注意幾點:①被提取物需經適當粉碎;②必須存在一定的濃度差;③選用適當的溶劑;④保持一定的溫度;⑤給予提取過程一定的時間;⑥適當的攪拌。
   微波萃取設備提取的成分已涉及生物堿類、蒽醌類、黃酮類、皂苷類、多糖、揮發油、色素等,并慢慢有用于中試生產的設備出現:一為微波提取罐;另一類為連續微波萃取設備。我們相信,一旦這些設備應用于生產,必將對食品、香料業、傳統制藥業帶來沖擊,并加速他們的發展!
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