超微粉碎技術(shù)
根據(jù)粉碎加工技術(shù)的深度和粉體物料物理化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用性能的變化,一般將細(xì)粉體和微細(xì)粉體分為10—1000μm(細(xì)粉),0.1—10μm(超細(xì)粉)和0.001—0.1μm的細(xì)粉一般采用傳統(tǒng)的粉碎或磨粉設(shè)備及相應(yīng)的分級(jí)設(shè)備等進(jìn)行加工,這種加工技術(shù)稱(chēng)為磨粉;小于0.1μm的超微細(xì)粉目前還難以完全用機(jī)械粉碎的方法加工,需要采用其他物理,化學(xué),方法進(jìn)行加工;一般將加工0.1—10μ的超細(xì)粉體和相應(yīng)的分級(jí)技術(shù)稱(chēng)為超細(xì)粉碎。
主要用于化工、制藥、石油、染料、生化、食品等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)和物料分離、加熱冷卻,液體萃取,氣體吸收等化學(xué)、物理變化過(guò)程。
對(duì)于液體混合物的分離設(shè)備,除可采用蒸餾的方法外,還可采用萃取的方法,即在液體混合物(原料液)中加入一個(gè)與其基本不相混溶的液體作為溶劑,造成第二相,利用原料液中各組分在兩個(gè)液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分離。液-液萃取,亦稱(chēng)溶劑萃取,簡(jiǎn)稱(chēng)萃取或抽提。選用的溶劑稱(chēng)為萃取劑,以S表示;原料液中易溶于S的組分,稱(chēng)為溶質(zhì),以A表示;難溶于S的組分稱(chēng)為原溶劑(或稀釋劑),以B表示。如果萃取過(guò)程中,萃取劑與原料液中的有關(guān)組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),則稱(chēng)之為物理萃取,反之則稱(chēng)之為化學(xué)萃取。
萃取設(shè)備
萃取塔 用于萃取的塔設(shè)備,有填充塔、篩板塔、轉(zhuǎn)盤(pán)塔、脈動(dòng)塔和振動(dòng)板塔等。塔體都是直立圓筒。輕相自塔底進(jìn)入,由塔頂溢出;重相自塔頂加入,由塔底導(dǎo)出;兩者在塔內(nèi)作逆向流動(dòng)。除篩板塔外,各種萃取塔大都屬于微分接觸傳質(zhì)設(shè)備。塔的中部是工作段,兩端是分離段,分別用于分散相液滴的凝聚分層,以及連續(xù)相夾帶的微細(xì)液滴的沉降分離。在萃取用的填充塔和篩板塔中,液體依靠自身的能量進(jìn)行分散和混合,因而設(shè)備效能較低,只用于容易萃取或要求不高的場(chǎng)合。
③振動(dòng)板塔
將篩板連成串,由裝于塔頂上方的機(jī)械裝置帶動(dòng),在垂直方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng),借此攪動(dòng)液流,起著類(lèi)似于脈動(dòng)塔中的攪拌作用。
萃取塔設(shè)計(jì)主要是確定塔的直徑和工作段高度。先從液體流量除以操作速度,得出塔截面,算出塔徑。然后根據(jù)塔的特性以及物系性質(zhì)和分離要求,確定傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù),后兩者相乘即得塔的工作段高度。也有按當(dāng)量高度與理論級(jí)數(shù)計(jì)算工作段高度的。
超聲波是指頻率為20千赫~50兆赫左右的機(jī)械波,需要能量載體—介質(zhì)—來(lái)進(jìn)行傳播。超聲波在傳遞過(guò)程中存在著的正負(fù)壓強(qiáng)交變周期,在正相位時(shí),對(duì)介質(zhì)分子產(chǎn)生擠壓,增加介質(zhì)原來(lái)的密度;負(fù)相位時(shí),介質(zhì)分子稀疏、離散,介質(zhì)密度減小。也就是說(shuō),超聲波并不能使樣品內(nèi)的分子產(chǎn)生極化,而是在溶劑和樣品之間產(chǎn)生聲波空化作用,導(dǎo)致溶液內(nèi)氣泡的形成、增長(zhǎng)和爆破壓縮,從而使固體樣品分散,增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積,提高目標(biāo)物從固相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)速率。
超聲波萃取中藥材的性,是基于超聲波的特殊物理性質(zhì)。(1)加速介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。20 KHz聲波頻率的超聲波的連續(xù)介質(zhì)(例如水)中傳播時(shí),根據(jù)惠更斯波動(dòng)原理,在其傳播的波陣面上將引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)(包括藥材重要效成分的質(zhì)點(diǎn))的運(yùn)動(dòng),使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)獲行的加速度和動(dòng)能。質(zhì)點(diǎn)的加速度經(jīng)計(jì)算一般可達(dá)重力加速度的二千倍以上。由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)將超聲波能量作用于藥材中藥效成分質(zhì)點(diǎn)上而使之獲得的加速度和動(dòng)能,迅速逸出藥材基體而游離于水中。 (2)空化作用。超聲波在液體介質(zhì)中傳播產(chǎn)生特殊的“空化效應(yīng)”,“空化效應(yīng)”不斷產(chǎn)生無(wú)數(shù)內(nèi)部壓力達(dá)到上千個(gè)大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強(qiáng)大沖擊波作用在中藥材上,使其中藥材成分物質(zhì)被“轟擊”逸出,并使得藥材基體被不斷剝蝕,其中不屬于植物結(jié)構(gòu)的藥效成分不斷被分離出來(lái)。加速植物有效成份的浸出提取。 (3)超聲波的振動(dòng)勻化(Sonication)使樣品介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)受到的作用一致,使整個(gè)樣品萃取更均勻。 綜上所述,中藥材中的藥效物質(zhì)在超聲波場(chǎng)作用下不但作為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)獲得自身的加速度和動(dòng)能,而且通過(guò)“空化效應(yīng)”獲得強(qiáng)大的外力沖擊,所以能率并充分分離出來(lái)。