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微波萃取简介
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1 微波萃取机理 微波萃取的机理可从两方面考虑，一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂。细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下萃取介质捕获并溶解。通过进一步过滤和分离，便获得萃取物料。 另一方面，微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。 还有的文献是这样描述的：由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子化辐射能。当它作用于分子上时，促进了分子的转动运动，分子若此时具有一定的极性，便在微波电磁场作用下产生瞬时极化，并以2.45亿次/秒的速度做极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分（极性部分）更好地接触和反应，同时迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出来并扩散到溶剂中。 2 微波萃取优点 传统热萃取是以热传导、热辐射等方式由外向里进行，而微波萃取是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加热。 传统热萃取和传统热萃取相比，微波萃取具有以下特点： ａ、质量高，可有效地保护食品、药品以及其他化工物料中的功能成分； ｂ、产量大； ｃ、对萃取物具有高选择性； ｄ、省时，可节省50％～90％的时间； ｅ、溶剂用量少（可较常规方法少50％～90％）； ｆ、低耗能。 微波辐射技术在食品萃取工业和化学工业上的应用研究虽然起步只有短短几年的时间，但已有的研究成果和应用成果已足以显示其以下优越性： ａ、反应或萃取快； ｂ、产率高，产品质量好； ｃ、后处理方便； ｄ、安全； ｅ、无污染，属于绿色工程； f 、生产线组成简单，节省投资； 微波萃取技术是食品和中药有效成分提取的一项新技术。 据报道微波萃取较超临界萃取起步晚，微波技术应用于有机化合物萃取的第一篇文献发表于1986年，R.NGEDYE 等人将样品放置于普通家用微波炉里通过选择功率档、作用时间和溶剂类型，只需短短的几分钟就可萃取传统加热需要几个小时甚至十几个小时的目标物质。1987年GANGLER曾从棉籽中提取棉实糖，从豆类中提取豆碱。九十年代初，由加拿大环境保护部和加拿大CWT-TRAN 公司携手开发了微波萃取系统 Microwave Assisted Process 简称MAP ） 现已广泛应用到香料、调味品、天然色素、中草药、化妆品和土壤分析等领域，并且于1992年开始陆续取得了美国、墨西哥、日本、西欧、韩国的专利许可。并用大生产线在薄荷、海藻中提取有效物质均获得成功。 微波萃取效率高、純度高、能耗小、產生?U物少、操作費用少、符合環境保護要求。可?V泛用于中草藥、香料、保健食品、化妝食品、化妝品、茶飲料、調味料、果膠、高粘度殼聚糖等行業，目前在我国微波萃取已经用于多项中草药的侵取生产线之中，如葛根、茶叶、银杏等。微波萃取已列为我国二十一世纪食品加工和中药制药现代化推广技术之一。某中药研究机构的科研工作者，已经用微波萃取方法处理上百种中药。无论是萃取速度、萃取效率还是萃取质量均取比常规工艺优秀得多的结果。 3 微波萃取与其它萃取方法的比较 微波萃取技术与现有其他的萃取技术相比有明显的优势。化学溶剂萃取法耗能大、耗材多，耗时长，提取效率低，工业污染量大。超临界流体提取在提取效率上得到大大提高，但其方法要求的装备复杂，溶剂选择范围窄，需高压力容器和高压泵，故投资成本较高，建立大规模提取生产线有工程难度。 国外有关科研人员研究了从植物样品中微波辅助提取多种杀虫剂的适用性。在10min微波照射，50%最大功率的优化条件下，微波萃取与传统的超临界萃取(SFE)杀虫剂的回收率无多大差别，但明显节省溶剂和时间，且可同时处理多个样品。同时研究表明，微波提取的最佳回收率与提取温度，植物样品的基体及杀虫剂类型密切相关，针对不同的样品，不同的杀虫剂，采用相应的提取温度及时间，获得比超临界萃取高的回收率是完全可行的。 传统方法与微波辅助提取的回收率和时间的比较 化合物 回收率/% 所需时间 传统 微波 传统 微波 天然脂肪(食物) 100 98 ＞3h ＜5min antinutritives 40 100 ≥3h ＜5min 杀虫剂(土壤) 90 100 ＜1.5h ＜1min 微波萃取粗略工艺流程： 选料——清洗——粉碎——微波萃取——分离——浓缩——干燥——粉化——产品 4 微波萃取设备概况简介 从用于微波萃取的设备分两类：一类为微波萃取罐，另一类为连续微波萃取线。两者主要区别一个是分批处理物料，类似多功能提取罐，另一个是以连续方式工作的萃取设备，具体参数一般由生产厂家根据使用厂家要求设计。使用的微波频率一般有两种：2450MHz 915MHz 目前南京三乐微波技术发展有限公司已经研制出用于微波萃取的系列产品。微波 功率从1KW～100KW，容积从0.1立方到3立方。萃取溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、丙酮等强极性溶剂。根据不同物料与工艺也可以使用用弱极性溶剂。经多家食品生产厂家和制药厂家应用，效果良好。该系列产品性能稳定，自动化程度高，环境适应性强，操作简单，并符合GMP标准。该系列设备微波泄漏指标低于1mw/cm2，与欧美指标接轨。 |
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