制药分离工程第二章 超声波协助浸取

制作者：黄德春 中药分离工程》 《中药分离工程》 制
超声浸取概述 概述
作 者： 黄 德 春
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1830年 Savart首次用一大齿轮产生了超声 1830年，Savart首次用一大齿轮产生了超声 此后， 经过多年的发展， 波 。 此后 ， 经过多年的发展 ， 超声波技术已成 功地应用于家用电器、 清洗和医疗诊断等领域。 功地应用于家用电器 、 清洗和医疗诊断等领域 。 由于超声波具有许多特殊的物理特性， 因而在 由于超声波具有许多特殊的物理特性 ， 药学领域被广泛应用于提取、 分散、 乳化、 药学领域被广泛应用于提取 、 分散 、 乳化 、 反 应等过程。 中华人民共和国药典》1995版收 应等过程 。 《 中华人民共和国药典 》1995 版收 载使用超声波处理的品种有117 117种 2000版收 载使用超声波处理的品种有117种，而2000版收 载使用超声波处理的品种则达232 232种 载使用超声波处理的品种则达232种。 制 作 黄 德 春 制 作 黄 德 春
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超声浸取概述 概述
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超声波是一种高频机械波。频率范围在 制 作 者： 黄 德 春
15~60kHz的超声，常被用于过程的强化和引 的超声， 的超声 发化学反应。 发化学反应。超声场主要通过超声空化向体 系提供能量，瞬间空化可实现5000℃的高温 系提供能量 ， 瞬间空化可实现 ℃
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的局部高压,在有机物降解和天然产 和50MPa的局部高压 在有机物降解和天然产 的局部高压 物有效成分的提取等方面均有一定的应用。 物有效成分的提取等方面均有一定的应用。
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超声浸取概述 概述
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超声波的浸取速度较快， 超声波的浸取速度较快，收率有可能 大大超过索氏提取法。目前，超声波浸 大大超过索氏提取法。目前， 取技术已被许多中药分析过程作为提供 试样的处理手段， 试样的处理手段，在中药制剂提取工艺
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中的应用也受到越来越多的重视。 中的应用也受到越来越多的重视。
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第一节 超声波浸取原理 概述——过程特点
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1. 超声波的概念 超声波是指频率高于可听声频率范围 的声波， 是一种频率超过17KHz的声波 。 的声波 ， 是一种频率超过 17KHz 的声波。 17KHz 的声波 超声波在媒质

中的反射、折射、衍射、 超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散 射等的传播规律， 射等的传播规律，与可听声波的规律并没 有本质上的区别。超声波属于机械波， 有本质上的区别。超声波属于机械波，是 机械振动在弹性媒质中的传播。 机械振动在弹性媒质中的传播。
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第一节 超声波浸取原理 概述——过程特点
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当声音在空气中传播时， 当声音在空气中传播时，会推动空气中的 制 作 者： 黄 德 春 制 作
微粒作往复振动，即对微粒做功。 微粒作往复振动，即对微粒做功。声波功率 就是表示声波作功快慢的物理量。 就是表示声波作功快慢的物理量。当强度相 同时，声波的频率越高， 同时，声波的频率越高，它所具有的功率就 越大。由于超声波的频率很高， 越大。由于超声波的频率很高，所以与一般
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的声波相比，超声波的功率是很大的。 的声波相比，超声波的功率是很大的。
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第一节 超声波浸取原理
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超声波很像电磁波，能折射、聚焦和反射， 超声波很像电磁波，能折射、聚焦和反射， 但超声波又不同于电磁波， 但超声波又不同于电磁波 ， 电磁波可在真空中 自由传播， 而超声波的传播则要依靠弹性介质。 自由传播 ， 而超声波的传播则要依靠弹性介质 。 超声波在传播时， 超声波在传播时 ， 使弹性介质中的粒子产生振 荡 ， 并通过弹性介质按超声波的传播方向传递 能量。 能量。 超声波可以产生空化效应 热效应和 空化效应、 超声波可以产生空化效应、热效应和机械效 应。 制 作 黄 德 春
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第一节 超声波浸取原理 概述——过程特点
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(1)空化效应 制 作 者： 黄 德 春 制
当大量的超声波作用于提取介质时， 当大量的超声波作用于提取介质时，体 系的液体内存在着张力弱区， 系的液体内存在着张力弱区，这些区域内 的液体会被撕裂成许多小空穴， 的液体会被撕裂成许多小空穴，这些小空 穴会迅速胀大和闭合， 穴会迅速胀大和闭合，使液体微粒间发生
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猛烈的撞击作用。 猛烈的撞击作用。
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第一节 超声波浸取原

理 概述——过程特点
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当空穴闭合或微泡破裂时， 当空穴闭合或微泡破裂时 ， 会使介质局 制 作 者： 黄 德 春 制
部形成几百到几千K的高温和超过数百个大 部形成几百到几千 的高温和超过数百个大 气压的高压环境， 并产生很大的冲击力， 气压的高压环境 ， 并产生很大的冲击力 ， 起到激烈搅拌的作用， 起到激烈搅拌的作用 ， 同时生成大量的微
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这些微泡又作为新的气核， 泡 ， 这些微泡又作为新的气核 ， 使该循环 能够继续下去，这就是空化效应。 能够继续下去，这就是空化效应。 空化效应
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第一节 超声波浸取原理 概述——过程特点
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空化效应中产生的极大压力造成被破 制 作 者： 黄 德 春 制 作
碎物细胞壁及整个生物体的破裂，且整 碎物细胞壁及整个生物体的破裂， 个破裂过程可在瞬间完成， 个破裂过程可在瞬间完成，因而提高了 破碎速度，缩短了破碎时间， 破碎速度，缩短了破碎时间，使提取效
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率显著提高。 率显著提高。
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第一节 超声波浸取原理 概述——过程特点
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（ 2 ） 热效应 超声波在弹性媒质中传 播时， 播时，其能量不断被媒质质点吸收并转化 为热能，从而使媒质质点的温度升高， 为热能，从而使媒质质点的温度升高，这 种现象称为超声波的热效应。 种现象称为超声波的热效应。
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