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微波萃取机的工作机理及优点

发布时间:2016-10-18 08:56:55       点击次数:655

 微波萃取机的工作机理及优点

   微波萃取机技术是食品和中药有效成分提取的一项新技术。通过十几年来的努力和发展,微波萃取技术现已应用到香料、调味品、生物制品、天然色素、茶叶、中草药、化妆品和土壤分析等领域。
  微波萃取的机理
  微波萃取的机理可从以下3个方面来分析:
  ①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能,细胞内部的温度将迅速上升,从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力,结果细胞破裂,其内的有效成分自由流出,并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离,即可获得所需的萃取物。
  ②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如,以水作溶剂时,在微波场的作用下,水分子由高速转动状态转变为激发态,这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力,或者释放出自身多余的能量回到基态,所释放出的能量将传递给其他物质的分子,以加速其热运动,从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间,结果使萃取速率提高数倍,并能降低萃取温度,大限度地保证萃取物的质量。
  ③由于微波的频率与分子转动的频率相关连,因此微波能是一种由离子迁移和偶子转动而引起分子运动的非离子化辐射能,当它作用于分子时,可促进分子的转动运动,若分子具有一定的性,即可在微波场的作用下产生瞬时化,并以24.5亿次/s的速度作性变换运动,从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的热能,促使细胞破裂,使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中,吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使被萃取物质从基体或体系中分离,进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。
  微波萃取的优点
  微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点,这决定了微波萃取具有以下特点:
  1 试剂用量少,节能,污染小。
  2 加热均匀,且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量,而微波萃取是一种“体加热”过程,即内外同时加热,因而加热均匀,热效率较高。微波萃取时没有高温热源,因而可消除温度梯度,且加热速度快,物料的受热时间短,因而有利于热敏性物质的萃取。
  3 微波萃取不存在热惯性,因而过程易于控制。
  4 微波萃取无需干燥等预处理,简化了工艺,减少了投资。
  5 微波萃取的处理批量较大,萃取效率高,省时。与传统的溶剂提取法相比,可节省50%~90%的时间。
  6微波萃取的选择性较好。由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热,因而可使目标组分与基体直接分离开来,从而可提高萃取效率和产品纯度。
  7微波萃取的结果不受物质含水量的影响,回收率较高。
  基于以上特点,微波萃取常被誉为“绿色提取工艺”。
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