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微波场强化中草药提取的传质机理研究

段增宾  
【摘要】:中草药有效成分提取是中药现代化研究的关键环节,传统提取存在着损失大、周期长、提取率不高等缺点。微波辅助提取是将微波技术和传统提取法结合而形成的一种新方法。本课题从实验和模型角度对微波强化中草药提取的传质机理进行了研究。 本文综述了微波辅助提取在实验、机理、模型方面的研究进展; 选用甘草、赤芍、山楂、黄连、丹参、灵芝、槐花常用中草药,利用传统提取(回流、索氏)和微波辅助提取(微波直提、微波-传统提取)不同工艺,进行了正交实验、对比实验和提取动力学实验研究; 针对微波预处理-回流提取工艺,建立了提取动力学方程,结合山楂中芦丁的提取工艺进行方程求解,定量分析了微波功率、微波时间对动力学方程参数的影响,综合探讨了微波强化中草药有效成分提取的作用机理,并进行了仿真实验。 正交实验表明,各个实验因素与水平的选择对实验结果有很大影响。对于微波-索氏法,甘草、黄连和赤芍提取的主要影响因素是药材粒度,而山楂和丹参的主要影响因素是提取时间。对比实验表明,微波辅助提取具有提取时间短、提取速率快、温度低、纯度高等优点。如甘草酸微波直提的提取速率是索氏提取的27.7倍,是回流提取的19.4倍。提取动力学实验表明,提取工艺及实验参数水平不同,目标成分提取过程的动态特征不同。 建立的微波预处理-回流提取动力学方程,反映了提取过程中溶液主体的浓度随提取时间、液固比、粒度及其它工艺参数的变化规律。结合实验研究、模型计算,对微波强化中草药提取的传质机理的研究表明,低功率区和高功率区微波强化目标成分提取的作用机理有所不同。本文实验条件下,对于山楂芦丁提取,低功率(65W)和高功率(455W)均能达到较好的提取效果; 低功率微波作用主要表现为温升引起的热力作用及非热效应,水分汽化量很少; 高功率微波作用还包括水分强烈汽化所带来的作用。 微波技术运用于中草药有效成分的提取,可以强化中草药提取的传质过程,是一种优质高效的提取方法。


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