微波技術在中藥提取中的應用

微波技術在中藥提取中的應用

一、微波提取原理：

微波提取是利用微波能來提高提取率的一種最新發(fā)展起來的新技術。它的原理在學術界有許多不同的描述，其最基本的理論還是以微波穿透性加熱的原理為基礎，即微波對物料為立體加熱，而常規(guī)方法大多為平面加熱。微波場中，各種物料吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生能量差，被萃取物質(zhì)得到足夠的動力從基體或體系中分離。微波萃取具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省溶媒、污染小，生產(chǎn)線整體造價和運行成本低等特點。

目前微波提取大多應用于水提、醇提的項目。微波提取成套生產(chǎn)線工藝組成流程：粉碎、預處理、微波提取、料液分離、濃縮系統(tǒng)等五個環(huán)節(jié)。粉碎機將原料加工成飲片狀、顆粒狀或粉狀，加溶媒攪拌或浸泡預處理后送至微波提取設備，通常微波設備可以在極短的時間內(nèi)一次完成天然植物有效提取，微波提取后將料液分離，溶液送濃縮系統(tǒng)處理。對于植物中易揮發(fā)有效成分，可以通過微波提取設備設置的接口連接常規(guī)的冷凝裝置進行收集。
二、微波提取優(yōu)點：

1、傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式由外向里進行，而微波輔助提取是里外同時加熱。沒有高溫熱源，消除了熱梯度，從而使提取質(zhì)量大大提高，有效地保護食品、藥品以及其他化工物料中的功能成分。

2、由于微波可以穿透式加熱，提取的時間大大節(jié)省。根據(jù)大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)可知，常規(guī)的多功能萃取罐8小時完成的工作，用同樣大小的微波動態(tài)提取設備只需幾十分鐘便可完成，節(jié)省90％的時間。

3、微波能有超常的提取能力，同樣的原料用常規(guī)方法需兩、三次提凈，在微波場下可一次提凈。大大簡化工藝流程。

4、微波提取沒有熱慣性易控制，所有參數(shù)均可數(shù)據(jù)化，和制藥現(xiàn)代化接軌。

5、微波提取物純度高，可水提、醇提、油提。適用廣泛。

6、提取溫度低，不易糊化，分離容易，后處理方便。節(jié)省能源。

7、溶劑用量少（可較常規(guī)方法少50％～90％）。

8、微波設備是用電設備，不需配備鍋爐，無污染、安全、屬于綠色工程。

9、生產(chǎn)線組成簡單，節(jié)省投資。

目前已經(jīng)開發(fā)出來的微波提取設備完全適應于我國各類大、中、小企業(yè)的食品和制藥工程。

三、兩種生產(chǎn)型微波提取設備：

中藥有效成分的提取，對于微波設備來講，提取效果主要取決以下因素：微波場強密度、溶媒與物料投放比、提取溫度、作用時間、溫升速率、物料粉碎程度等。要得到較高的提取率，不同的中藥，提取工藝也有所不同，可以在實驗室用微波提取實驗設備摸索出工藝，再進行工程放大設計、制造。微波應用工程系統(tǒng)采用的微波頻率為915MHz和2450MHz，目前國內(nèi)用于微波中藥提取的微波頻率大多為2450MHz，其波長為12公分，對水的穿透加熱深度在2～3公分之間，根據(jù)微波工程的特征微波提取設備有兩種類型：
    管道式微波提取設備：由微波源、微波作用腔、輸送管道以及兩個儲料罐組成。在一個儲料罐內(nèi)將粉狀物料與溶媒混合用泵送入微波工程材料制造的管路中，微波工程材料對微波是透明的，物料與溶媒流過微波作用腔時被微波直接加熱、萃取，使得有效成分轉(zhuǎn)移，提取完成送至另一儲料罐。管道形式有單管型、陣列型、螺旋形。國外微波萃取設備用螺旋管方式較為普遍。由于微波穿透深度有限，2450MHz頻率的微波系統(tǒng)采用管道直徑均在3～6公分之間。

此類型微波提取設備結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低、提取時間短、適應連續(xù)作業(yè)，可控性強。不足之處是只適用粉狀物料提取，大型微波提取設備的管道過長，容易發(fā)生堵塞，能量轉(zhuǎn)換效率一般，壓力可變性差、不適應多種工藝參數(shù)調(diào)整。
    罐式微波提取設備：與常規(guī)動態(tài)提取罐結(jié)構(gòu)相仿，不同之處是將蒸汽夾套加熱改為微波腔加熱，將平面加熱改為立體加熱，熱源由蒸汽夾套壁改為料液本身發(fā)熱。罐式微波提取設備可以適用對塊狀、片狀，顆粒狀、粉狀物料提取，可以保溫、恒溫、常壓、正壓、負壓提取，可滿足不同中草藥提取的工藝參數(shù)要求，適用廣泛，裝機微波功率容量可從數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦，罐體容積可從幾十毫升到數(shù)立方米?，F(xiàn)場實踐證實一臺1立方微波提取設備處理能力相當5～8立方常規(guī)動態(tài)提取罐處理能力。缺點是微波提取生產(chǎn)線微波裝機功率較大、制造難度高，提取生產(chǎn)線只能分批次作業(yè)，加料、進液、出液、出渣等輔助時間較長，降低了整機利用率。需要指出的是微波穿透深度有限，微波提取設備必須配備攪拌器，實現(xiàn)動態(tài)提取。罐式微波提取設備應用廣泛，大專院校、研究單位的實驗室?guī)缀醵疾捎么朔N方法。

四、安全可靠、前景良好：

去年網(wǎng)絡世界開展了微波設備能量泄漏對人體危害問題討論，推廣微波提取技術，微波

提取設備的微波泄漏問題必然成為大家貫注的一個焦點。目前專業(yè)工業(yè)微波設備生產(chǎn)廠家設備出廠泄漏標準控制在1mw/cm2以下，其能量級別與手機發(fā)射功率相當，不論管道式或者罐式微波提取設備，封閉性較強，其微波泄漏量可以控制在幾十微瓦以內(nèi)，是國家有關微波作業(yè)場輻射安全衛(wèi)生標準的百分之一，不會造成環(huán)境的電磁波污染，不會危害操作者身體健康。

微波提取技術目前還屬于啟始階段，實驗室內(nèi)已經(jīng)獲得大量成果，證實了中藥微波提取技術的優(yōu)秀實用價值，許多研究單位已經(jīng)著手對微波提取物的藥理研究、臨床研究，并從單方提取研究擴展到復方提取研究。在我國今后幾年中微波提取技術和逆流提取技術、超聲波提取技術，真空低溫提取技術結(jié)合將推出許多新一代中藥提取設備。

微波提取技術是一個急需轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的高新技術，是中藥制藥現(xiàn)代化值得大力推廣的項目。由于微波提取設備工業(yè)化關鍵生產(chǎn)技術進幾年才完全解決，目前有待于被廣大的制藥行業(yè)認識和采用。希望學術界、科技界有識之士給予關注、關心和支持。真誠希望能與各界人士合作推廣微波提取技術，并將這一高新技術迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為祖國中藥制藥現(xiàn)代化作出貢獻。

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