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微波萃取儀的工作原理分析

更新時間:2022-04-13       點擊次數(shù):1819
  微波萃取又稱微波輔助提取,是指使用適當(dāng)?shù)娜軇┰谖⒉ǚ磻?yīng)器中從植物、礦物、動物組織等中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)和方法。
 
  微波是指頻率在300MHz至300GHz的電磁波,利用電磁場的作用使固體或半固體物質(zhì)中的某些有機(jī)物成分與基體有效的分離,并能保持分析對象的原本化合物狀態(tài)。
 
  原理
 
  微波萃取的機(jī)理可從以下3個方面來分析:
 
  1)微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)到達(dá)物料內(nèi)部的微管束和腺胞系統(tǒng)的過程。
 
  由于吸收了微波能,細(xì)胞內(nèi)部的溫度將迅速上升,從而使細(xì)胞內(nèi)部的壓力超過細(xì)胞壁膨脹所能承受的能力;
 
  結(jié)果細(xì)胞破裂,其內(nèi)的有效成分自由流出,并在較低的溫度下溶解于萃取介質(zhì)中。
 
  通過進(jìn)一步的過濾和分離,即可獲得所需的萃取物。
 
  2)微波所產(chǎn)生的電磁場可加速被萃取組分的分子由固體內(nèi)部向固液界面擴(kuò)散的速率。
 
  例如,以水作溶劑時,在微波場的作用下,水分子由高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),這是一種高能量的不穩(wěn)定狀態(tài)。
 
  此時水分子或者汽化以加強萃取組分的驅(qū)動力,或者釋放出自身多余的能量回到基態(tài),所釋放出的能量將傳遞給其他物質(zhì)的分子;
 
  以加速其熱運動,從而縮短萃取組分的分子由固體內(nèi)部擴(kuò)散至固液界面的時間;
 
  結(jié)果使萃取速率提高數(shù)倍,并能降低萃取溫度,限度地保證萃取物的質(zhì)量。
 
  3)由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動的頻率相關(guān)連,因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動而引起分子運動的非離子化輻射能;
 
  當(dāng)它作用于分子時,可促進(jìn)分子的轉(zhuǎn)動運動,若分子具有一定的極性;
 
  即可在微波場的作用下產(chǎn)生瞬時極化,并以24.5億次/s的速度作極性變換運動;
 
  從而產(chǎn)生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的熱能;
 
  促使細(xì)胞破裂,使細(xì)胞液溢出并擴(kuò)散至溶劑中。
 
  在微波萃取中,吸收微波能力的差異可使基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱;
 
  從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離,進(jìn)入到具有較小介電常數(shù)、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。
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