La extracción ultrasónica, también llamada extracción ultrasónica, es un tipo de tecnología de separación que utiliza tecnología ultrasónica para extraer análisis en profundidad de los componentes del material. Se usa ampliamente en medicinas, hierbas medicinales chinas, alimentos, agricultura. cría de animales y el medio ambiente natural en el proceso de extracción de componentes en muestras como materias primas industriales y otras muestras.
Principios básicos de la extracción ultrasónica
Las ondas ultrasónicas actúan sobre fases líquidas, líquido-sólidas, sistemas multifásicos, sistemas de superficie y sistemas de superficie de membrana, y también producirán una serie de reacciones físicas. Puede producir varias funciones adicionales en el microambiente, como efecto de turbulencia, efecto de perturbación, efecto de página y efecto de concentración de energía, etc. Esta característica no se obtiene fácilmente mediante algunos métodos básicos.
La extracción ultrasónica utiliza las características de las ondas ultrasónicas. Esta es una tecnología de separación que se aplica a la tecnología ultrasónica para extraer los componentes de las sustancias que se analizan. Es ampliamente utilizada en medicamentos, hierbas medicinales chinas, alimentos. agricultura, ganadería y naturaleza en el proceso de extracción de componentes en materias primas ambientales e industriales.
1. Principio de extracción ultrasónica
El ultrasonido (frecuencia entre 20kHz y 1MHz) es una onda mecánica que puede propagarse en el espacio medio como portador de energía.
La función de la extracción ultrasónica es extraer los componentes de la muestra aumentando la velocidad de movimiento de las moléculas del material y aumentando la penetración de los materiales mediante el efecto de cavitación, efecto mecánico y efecto térmico producido por otras ondas ultrasónicas.
(1) Efecto cavitación: Generalmente, la estructura interna de una sustancia derrite más o menos una parte de las microburbujas, y estas burbujas provocan vibraciones bajo la acción de ondas ultrasónicas cuando la presión del sonido alcanza un cierto nivel. valor, las burbujas se El término fijo se extiende y se expande, creando una cavidad vibratoria, que se cierra repentinamente cuando se produce la vibración. Este es el efecto de cavitación de las ondas ultrasónicas. Cuando este tipo de burbuja se cierra, genera miles de presiones de aire a su alrededor, generando ondas de microchoque, que pueden provocar que las paredes celulares de las plantas y todos los organismos se agrieten, y todo el proceso de craqueo ocurre en un instante, lo que favorece la disolución de las enfermedades relacionadas. de ingredientes.
(2) Efecto mecánico: la propagación de ondas ultrasónicas en la materia puede hacer que las partículas del material vibren en el espacio de propagación, mejorando así la propagación y la propagación de la materia. Este es el efecto mecánico de las ondas ultrasónicas. El ultrasonido genera una especie de presión de radiación durante la propagación, que se propaga en la dirección de la onda sonora, la cual tiene un fuerte efecto destructivo sobre los materiales, deformando los tejidos celulares y desnaturalizando las proteínas vegetales al mismo tiempo, también puede dar sustancias y suspensiones diferentes; velocidades instantáneas, y la velocidad de movimiento de las moléculas materiales es mucho mayor que la velocidad de movimiento de las moléculas suspendidas. Esto, a su vez, provoca fricción entre los dos, que puede despolimerizar las biomoléculas y permitir que los componentes relacionados en la pared celular se disuelvan en la solución de manera más eficiente.
(3) Efecto térmico: Al igual que otras ondas físicas, la propagación de ondas ultrasónicas en la materia es un proceso de propagación y difusión de energía, es decir, cuando las ondas ultrasónicas se propagan a través de la materia, su sonido se digiere y se digiere gradualmente. absorbida por partículas de materia, la sustancia convierte toda o la mayor parte de la energía para ser digerida y absorbida en calor, lo que puede causar que la temperatura de la sustancia misma y la estructura de la medicina herbaria china aumenten, reduciendo la tasa de disolución del medicamento. ingredientes relacionados. Debido a que este sonido de digestión y absorción puede hacer que la temperatura de la estructura interna del fármaco aumente instantáneamente, la actividad fisiológica de los ingredientes extraídos se puede mantener constante.
2. Principios básicos de la extracción ultrasónica
Las ondas ultrasónicas actúan sobre fases líquido-líquido y líquido-sólido, sistemas multifásicos, sistemas de superficie y sistemas de superficie de membrana, y también producirán Una serie de funciones físicas y producen varios efectos adicionales en el microambiente, como el efecto de turbulencia, el efecto de perturbación, el efecto de página y el efecto de concentración de energía, etc. Esta característica no se obtiene fácilmente mediante algunos métodos básicos.
En comparación con la tecnología de extracción básica, la tecnología de extracción ultrasónica es rápida, de alta calidad, de bajo costo y altamente eficiente.
En comparación con los extractores ultrasónicos, sus mayores ventajas son:
(1) El efecto de formación de cuevas mejora la polaridad y la eficiencia generales, lo que hace posible o igualar la eficiencia del extractor ultrasónico.
(2) La extracción ultrasónica permite la adición de extractantes orgánicos para ampliar aún más la polaridad de la solución.
(3) Aplicable a componentes a medir que sean resistentes al calor.
(4) El tiempo de espera es más corto que el del extractor Soxhlet, generalmente solo entre 24 y 40 minutos.
La extracción usónica y el fluido supercrítico (SFE) tienen las siguientes ventajas:
(1) El instrumento experimental es simple y de bajo costo.
(2) Se puede extraer una variedad de compuestos independientemente de su polaridad, porque las ondas ultrasónicas se pueden usar en muchas soluciones. SFE utiliza principalmente CO2 como agente de extracción y la mayoría de ellos solo son adecuados para sustancias polares.
La comparación entre la asistencia ultrasónica y por microondas es la siguiente:
(1) En la mayoría de las condiciones, es más rápida que la asistencia por microondas.
(2) En la digestión ácida, las ondas ultrasónicas son más seguras que la extracción asistida por microondas convencional.
(3) La extracción ultrasónica tiene una amplia adaptabilidad y no estará limitada por la polaridad ni el contenido del componente objetivo.
(3) La solución de extracción tiene menos residuos y los componentes a probar son fáciles de separar y purificar. La extracción ultrasónica puede utilizar menos o ningún extractante, lo que reduce la contaminación del entorno de la solución.
Equipo de extracción ultrasónica y métodos operativos
La máquina de extracción ultrasónica consta de tres partes: fuente de alimentación ultrasónica, transductor ultrasónico y recipiente de extracción. El fondo del tanque o ambos lados del tanque. la parte superior está abierta.
Método de operación: Añadir una cantidad adecuada de agua como medio conductor en el recipiente de extracción, triturar la muestra, pesarla y, dependiendo de su naturaleza, parte se debe remojar en un extractante. Coloque el recipiente en la ranura del recipiente de extracción, encienda el generador ultrasónico y después del ultrasonido durante un cierto período de tiempo de acuerdo con las condiciones establecidas, detenga el ultrasonido y enfríe a temperatura ambiente. La extracción ultrasónica continua también es un método de extracción muy eficiente que se puede utilizar para diversos fines analíticos.
Debido a que la extracción ultrasónica tiene las características de baja temperatura de extracción, alta tasa de extracción y corto tiempo de extracción, es particularmente ventajosa para la extracción de productos naturales e ingredientes biológicamente activos. La extracción ultrasónica no sólo tiene amplias perspectivas de aplicación en la industria. Se ha convertido en un medio importante para preprocesar varias muestras en análisis.
Efecto de extracción de componentes medio.
1. Aplicación en la extracción de nicotina
El componente de nicotina del tabaco tiene un alto valor práctico en la agricultura y la medicina. El proceso de extracción que utiliza el principio de ultrasonido puede extraer eficazmente el componente de nicotina del tabaco. . En este aspecto de la investigación técnica, los académicos han examinado principalmente los efectos de diversos factores como la concentración de extractante, la relación sólido-líquido, el tiempo de descongelación, la temperatura ambiente ultrasónica, etc., sobre la eficiencia de la extracción de nicotina. Cong Xiuzhi utilizó 40% de metanol industrial como agente de extracción, la proporción sólido-líquido fue de 1:20, el tiempo de descongelación fue de 30 minutos y la temperatura ambiente ultrasónica fue de 150 °C. La tasa de extracción de nicotina podría alcanzar aproximadamente 7. Chu Zhibing et al. utilizaron 0,4 NaOH como agente de extracción, con una relación sólido-líquido de 1:40. El tiempo de extracción ultrasónica fue de 4 horas a temperatura ambiente y la tasa de extracción de nicotina fue de 2,12. Se utilizó etanol 78 como agente de extracción, la relación sólido-líquido fue de 1:5, el tiempo de descongelación fue de 30 minutos, la temperatura ambiente ultrasónica fue de 52 °C y el número de extracción de nicotina fue de 23,1 mg/ml. Usando etanol 95 con pH = 4 como solvente orgánico, con una proporción sólido-líquido de 1:15, y extracción ultrasónica a una temperatura ambiente de 80 °C durante 2 veces, 45 minutos cada vez, la tasa de extracción de nicotina puede alcanzar 95,42 El análisis de los datos muestra que el efecto de extracción es significativamente mejor que el de la extracción ultrasónica tibia añadida (esta última está limitada a 84,79).
2. Aplicación en la extracción de flavonoides del núcleo de la semilla de loto
Utilizando el núcleo de la semilla de loto como material de prueba y una solución de etanol como extractante, se utilizó el principio de extracción ultrasónica para llevar a cabo la extracción. experimentos de un solo factor y experimento ortogonal L9 (34) para estudiar los efectos de la concentración de etanol, el tiempo de descongelación y la relación sólido-líquido en la tasa de extracción de flavonoides a través de la temperatura ambiente de extracción. Los resultados muestran que el factor importante que afecta la tasa de extracción de flavonoides de las semillas de loto es la concentración de etanol, seguido de la temperatura ambiente de extracción, la relación sólido-líquido y el tiempo de extracción ultrasónica. Las mejores condiciones para la extracción son: concentración de etanol 60, ambiente de extracción; temperatura 70 °C, la relación sólido-líquido es 1:24 g/mL, el tiempo de extracción del principio ultrasónico es 30 min y la tasa de extracción de flavonoides obtenidos en este entorno es 10,86 mg/g.
3. Aplicación en la extracción de polisacáridos de wolfberry
Utilizando el principio ultrasónico para extraer polisacáridos de wolfberry, se utiliza el método colorimétrico espectrofotométrico para medir el contenido de polisacáridos de wolfberry según el anti. - experimento de cruce, el principio ultrasónico ayuda en el estudio en profundidad del proceso de extracción del polisacárido de wolfberry mediante extracción de agua, y se confirma la mejor tecnología de procesamiento, es decir: a 50 ° C, una relación material-agua de 1 :60, remojo durante 2,5 horas y principio ultrasónico durante 5 minutos de extracción para obtener el contenido de azúcar. La tasa máxima de extracción es 50,36.