微波协助萃取法的用和发展进程.doc

微波协助萃取法的应用和发展进程 摘要：微波萃取技术作为一种新的萃取分离技术，为样品预处理方法带来了许多新的思维，已收到国内外许多行业科研工作者的广泛关注，具有很大的发展潜力和应用前景。文章综合概述了微波萃取技术的发展过程及其应用。 关键词：微波；微波萃取；应用；发展进程 萃取是分离和提纯物质的一种常用方法, 是制药、食品及化工生产中广泛采用的一种单元操作。当前, 现代化的制药、食品加工等行业中, 萃取技术是否先进, 萃取工艺合理与否, 直接关系到生产的物耗、能耗, 还影响到产品的质量和品质。传统的萃取方法有索氏萃取、搅拌萃取和超声波萃取等, 但由于具有费时、费试剂、效率低、重现性差等缺点, 近年来已不能满足发展的需要, 因而先后出现了超临流体萃取( SFE) 、微波萃取( MAE) 和加速溶剂萃取(ASE)[1] 。 1.概述 微波萃取技术(Microwave- Assisted Extraction Technique)是将被萃取的原料浸于某选定的溶剂中，通过微波反应器发射微波能，使原料中的化学成分迅速溶出的技术。 1.1发展概况 1986年，匈牙利学者Ganzler等『2』报道了微波能应用于分析试样的预处理，并提出一种新的萃取方法――微波萃取法，为有机分析特别是环境有机分析的式样预处理开辟了一条新的路子。微波萃取作为一种新的萃取分离技术，已受到国内外许多行业科研工作者的广泛关注。与传统的萃取方法如蒸馏、索氏抽提、有机溶剂萃取等比较,微波萃取技术具有操作简便、经济、省时等优点，同时可以提高收率和提纯物质的纯度. 微波萃取法虽然还很年轻，但它为样品预处理带来了许多新的思维，具有很大的发展潜力和应用前景。进入到二十世纪九十年代之后，特别是在最近七八年中，微波萃取法得到了环境分析科研人员的极大关注，成为环境有机分析试样预处理方法研究的一个新的热点。 1.2微波 微波是一种波长在1mm～lm(其相应的频率为300～30万MHz)的电磁波，它介于红外线和无线电波之间。微波的频率很高，所以在某些场合也称为超高频。 微波萃取的特点可涉及两个方面【3】: 微波辐射能穿透萃取介质, 可到达物料的内部, 由于吸收微波能, 内部温度迅速上升, 增大被分离物质在介质中的溶解度; 微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散, 用水作溶剂时, 在微波场下, 水分子高速转动成为激发态, 这是一种高能量不稳定状态, 或者水分子汽化, 加强萃取组分的驱动力; 或者水分子本身释放能量回到基态, 所释放的能量传递给其他物质分子, 加速其热运动, 缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间, 从而使萃取速率提高数倍, 同时还降低了萃取温度, 最大限度保证萃取的质量。 1.3 设备和工艺流程 1965年，美国Crydry公司研制成功第一台用于干燥马铃薯片的隧道式工业微波干燥设备，并通过了美国食品与药物管理局的鉴定，批准在食品工业上应用微波，从此微波在工业上应用的价值引起了人们的广泛关注。随着微波技术的研究，科学家发现利用微波进行微波萃取，具有较大的应用空间，目前应用主要体现在食品分析(包括水分、农药残留、食品中的营养成分等)的样品制备；植物天然成分(包括黄酮、多糖、油脂和色素等)的提取以及与其它技术的结合使用，如微波辅助萃取与气相色谱- 质谱联用检测农药残留等【4】 1.3.1工艺流程 微波萃取主要经过以下步骤: 原料预处理→溶剂与物料混合→微波辐照→过滤→滤液→除去溶剂→萃取组分.其大致工艺流程见图1[5]。 1.3.2微波萃取的试样制备系统 微波的发生和试样的萃取都是在微波试样的制备系统中进行的, 故微波萃取装置一般要求为带有功率选择和控温、控压、控时附件的微波制样设备。一般由聚四氟乙烯材料制成专用密闭容器作为萃取罐, 它能允许微波自由通过、耐高温高压且不与溶剂反应。用于微波萃取的设备分两类: 一类为微波萃取罐, 另一类为连续微波萃取线。两者主要区别: 一个是分批处理物料, 类似多功能提取罐, 另一个是以连续方式工作的萃取设备, 具体参数一般由生产厂家根据使用厂家要求设计。使用的微波频率一般有两种: 2 450 MHz 和915 MHz。萃取罐结构见图2【6】。微波萃取罐结构组成: 内萃取腔、进液口、回流口、搅拌装置、微波加热腔、排料装置、微波源、微波抑制器。 2. 微波萃取技术的机理 微波萃取法是微波技术与萃取技术相结合产生的新技术, 在萃取过程中用微波来提高萃取效率。在微波场中, 由于不同物质的介电常数不同, 吸收微波能的程度各不相同, 其产生的热能及传递给周围环境的热能也不同, 这种差异使得萃取体系中的某些组分或基体物质的某些区域受热不均衡, 一类物质( 如水、乙醇、某些酸、碱、盐类) 可以将微波转化为热能, 这类物质