Микроволновый экстрактор

Принцип и механизм микроволновой экстракции

Принцип микроволновой экстракции заключается в том, что в микроволновом поле различия в поглощающей способности микроволн приводят к избирательному нагреванию определенных областей или компонентов в системе экстракции матрицы, что позволяет отделить экстрагированное вещество от матрицы или системы и попасть в экстракт с меньшей диэлектрической постоянной и относительно плохой способностью к поглощению микроволн; Микроволновая экстракция имеет простое оборудование, широкий диапазон применения, высокую эффективность экстракции, хорошую воспроизводимость, экономию времени, экономию реагентов, небольшое загрязнение и другие характеристики. В настоящее время, помимо использования в основном для предварительной обработки проб окружающей среды, он также используется в таких областях, как биохимия, пищевые продукты, промышленный анализ и извлечение природных продуктов.

Механизм микроволновой экстракции может быть следующим.3Для анализа:

Процесс микроволнового излучения - это процесс, при котором высокочастотные электромагнитные волны проникают в экстракционную среду и достигают пучков микротрубок и аденоцитов внутри материала. Из - за поглощения микроволновой энергии температура внутри клетки будет быстро расти, что приведет к тому, что давление внутри клетки превысит способность, которую может выдержать расширение клеточной стенки, в результате чего клетка разрывается, и эффективные ингредиенты в ней свободно вытекают и растворяются в экстракционной среде при более низких температурах. Необходимый экстракт можно получить путем дальнейшей фильтрации и разделения.

Электромагнитное поле, создаваемое микроволнами, ускоряет скорость распространения молекул экстрагированных компонентов изнутри твердого тела на поверхность твердого тела. Например, когда вода используется в качестве растворителя, молекулы воды переходят из состояния высокоскоростного вращения в возбужденное состояние под действием микроволнового поля, что является высокоэнергетическим нестабильным состоянием. Молекулы воды либо испаряются, чтобы усилить движущую силу компонентов экстракции, либо высвобождают свою избыточную энергию обратно в базовое состояние, высвобождаемая энергия передается молекулам других веществ, чтобы ускорить их тепловое движение, тем самым сокращая время, в течение которого молекулы компонентов экстракции распространяются изнутри твердого тела на поверхность твердой жидкости, что приводит к увеличению скорости экстракции в несколько раз и снижению температуры экстракции, максимизируя качество экстракта.

Поскольку частота микроволн связана с частотой молекулярного вращения, микроволновая энергия - это энергия неионизирующего излучения, которая вызывает молекулярное движение в результате миграции ионов и вращения диполей. Когда она действует на молекулу, она может способствовать вращательному движению молекулы. Если молекула имеет определенную полярность, она может генерировать мгновенную поляризацию под действием микроволнового поля и24А.5Миллиарды раз /сСкорость делает движение полярного преобразования, которое создает связьВибрации, разрывы и трения и столкновения между частицами и быстрое генерирование большого количества тепловой энергии, которая приводит к разрыву клеток, переполнению клеточной жидкости и распространению в растворительВ микроволновой экстракции различия в поглощающей микроволновой способности могут привести к избирательному нагреванию определенных областей или компонентов в системе экстракции матрицы, в результате чего экстрагированное вещество отделяется от матрицы или системы и попадает в экстракционный растворитель с меньшей диэлектрической постоянной и относительно низкой способностью к микроволновому поглощению.

Особенности микроволновой экстракции и связанные с ней приложения

Микроволны - это длина волны в 1...1000 ммЧастота в300...300000МГцЭлектромагнитные волны. Он находится между инфракрасными и радиоволнами. Процесс накопления и проникновения энергии в традиционных процессах экстракции происходит нерегулярно.,Плохая селективность экстракции. Ограниченная избирательность может быть получена только путем изменения свойств растворителя или увеличения времени его экстракции.,Первый ограничен как способностью растворяться, так и коэффициентом диффузии.,Выбор очень узкий.*Последнее значительно снижает эффективность и скорость экстракции.

Микроволновое нагревание из - за его особенностей имеет следующие характеристики и связанные с ними приложения:

1. Высокая избирательность, поскольку микроволновое излучение избирательно нагревает только полярные молекулы, весь процесс экстракции проникает в среду микроволновым излучением и достигает внутренней части материала, так что внутренняя температура матрицы быстро повышается, увеличивается растворимость экстракционного компонента в среде, а затем микроволновое электромагнитное поле, создаваемое микроволной, ускоряет диффузию целевого вещества в растворитель, поэтому существует сильное селективное растворение активного компонента природного продукта, чем сильнее молекулярная полярность активного компонента, тем выше избирательность.В основе процесса микроволновой экстракции лежит последовательный процесс управления десорбцией и диффузией.Скорость десорбции и диффузии определяет скорость процесса экстракции. Многие люди приписывают микроволновую интенсивную экстракцию микроволновому разрыву клеток, который на самом деле в основном усиливает распространение эффективных компонентов. При прочих неизменных количествах концентрация экстракции увеличивается по мере увеличения времени экстракции и мощности микроволн, т.е. абсорбция увеличивается, и вначале абсорбция быстро увеличивается с увеличением времени, а затем с увеличением времени становится неизменной; Рассасывание увеличивается с увеличением мощности микроволн. Кроме того, в микроволновом поле, если поляризация смещения одинакова или поляризация смещения относительно рулевой поляризации игнорируется, полярное молекулярное вещество получает больше энергии, чем неполярное молекулярное вещество, и микроволновая экстракция полярного молекулярного вещества более эффективна. Цзяо Шуцин упомянул, что по сравнению с традиционным методом выщелачивания растворителем, микроволновая технология экстракции красного цветка овечьей копытной брони пигмента. обладает высокой скоростью извлечения пигмента, которая экономит время и удобна в эксплуатации; И так далее, используя комбинацию микроволновых сломанных клеток и экстракции растворителем для извлечения красного пейзажа из исцеляющей ткани альпийского красного пейзажа, лекарственный материал после 1 - минутной микроволновой обработки, экстракция воды при комнатной температуре10Раздел, может быть полностью извлечен из красного пейзатина, по сравнению с традиционным методом извлечения, первый имеет преимущества короткого времени, не требует нагрева, в экстракте меньше примесей и так далее; Применение микроволновой экстракции гексогена в общем флавононе, гексогене, результаты показывают, что эффективность экстракции значительно улучшилась, время экстракции значительно сократилось, скорость получения эффективных компонентов значительно улучшилась; Использование микроволновой экстракции для извлечения полисахаридов боярышника показывает, что скорость экстракции может быть получена традиционным методом экстракции10А.05% Увеличение до16А.07%, а время извлечения3 часаСократить до20 минут; и т. Д. Использование микроволновой экстракции для извлечения переднего полисахарида автомобиля и сравнения с водной формулой, результаты показывают, что время извлечения составляет соответственно65-хИ30 минутВ то время как коэффициент извлечения составляет1А.867%,%1А.764% Самый короткий срок извлечения методом видимой микроволновой экстракции и самый высокий коэффициент селективности те извлечения для объекта. Использование этанола в качестве растворителя для извлечения общего флавона из почвы, влияние времени извлечения, микроволновой мощности, концентрации этанола, отношения твердой жидкости и температуры извлечения на общую скорость извлечения флавона из почвы, результаты показывают, что скорость извлечения общего флавона из почвы из микроволновой вспомогательной экстракции составляет93А.2%, выше, чем традиционный метод извлечения при нагревании17А.4В%.

Эффективность При извлечении одного и того же объекта использование традиционных методов занимает от нескольких часов до дюжины часов, в то время как микроволновая экстракция может быть завершена всего за несколько секунд до нескольких минут, а скорость извлечения целевого компонента выше, видимая скорость извлечения микроволн увеличивается в десятки - сотни раз или даже в тысячи раз, что значительно сокращает время извлечения. Сравнительные результаты испытаний показывают, что время извлечения пигмента из цветка сафлорового копытного ногтя методом микроволновой экстракции по сравнению с методом погружения растворителем20 часовУменьшить до30 секундСодержание пигмента близко, скорость извлечения увеличена; В нем упоминается, что этот метод имеет большие преимущества по сравнению с традиционным методом выщелачивания, главным образом в экономии времени извлечения, скорость извлечения хлорофилла продукта выше, чем традиционный метод извлечения20％左右。

Преимущества экономного, энергосберегающего и экологически чистого микроволнового экстракции из - за малой мощности микроволн и короткого времени излучения составляют одну десятую или даже несколько сотен или даже тысяч потребляемой энергии традиционными методами. Это связано с тем, что микроволновое выщелачивание может значительно усилить процесс выщелачивания твердой жидкости, и его эффективность выщелачивания намного выше, чем у традиционных методов выщелачивания. С другой стороны, он имеет более широкий выбор растворителей из - за меньших ограничений на сродство к растворителю, что позволяет сократить его использование при выборе нетоксичных или низкотоксичных растворителей. Из этого можно видеть, что эта технология и экономия потребления материалов, потребление энергии, но также и для достижения зеленой охраны окружающей среды. Экстракция медвежьей фруктовой кислоты с помощью микроволновой технологии значительно сокращает время экстракции, экономит растворитель и получает более высокую скорость экстракции. Вывод сделан: микроволновая экстракция и обратная экстракция извлечение свежего имбиря, извлечение6 - 6Содержание имбирного фенола аналогично, но в экстракте имбиря, полученном методом микроволновой экстракции,6 - 6Имбирный фенол очень чист, в то время как использование обратной экстракции занимает много времени, низкая эффективность, эксплуатационные проблемы, полученные из экстракта имбиря6 - 6Имбирный фенол имеет низкую чистоту и много примесей. Это свидетельствует о том, что микроволновая экстракция превосходит обратную экстракцию с точки зрения эффективности извлечения и энергосбережения.

4.Нагрев равномерный обычный нагрев, чтобы увеличить скорость нагрева, необходимо повысить температуру нагрева, легко создать внешние фокальные эндогенные явления. Все части нагреваемого микроволнами тела обычно равномерно проникают в электромагнитные волны, генерируя тепло, поэтому однородность значительно улучшается.