Tanque de extração de microondas de condimentos

Princípios e mecanismos da extração de microondas

O princípio da extração de microondas é que, no campo de microondas, a diferença na capacidade de absorção de microondas faz com que certas áreas da substância da matriz ou certos componentes do sistema de extração sejam aquecidos seletivamente, permitindo que a substância extraída seja separada da matriz ou do sistema para entrar em um extrator com uma constante dielétrica menor e capacidade de absorção de microondas relativamente pobre; A extração de microondas tem características de equipamento simples, ampla aplicação, alta eficiência de extração, boa reprodutividade, poupança de tempo, poupança de reagentes e pequena poluição. Atualmente, além de ser usado principalmente para pré-tratamento de amostras ambientais, ele também é usado em áreas como bioquímica, alimentos, análise industrial e extração de produtos naturais.

O mecanismo de extração de microondas pode ser obtido a partir dos seguintes3Um aspecto para analisar:

① O processo de radiação de microondas é o processo em que as ondas eletromagnéticas de alta frequência penetram no meio de extração para chegar ao sistema de microtubos e glândulas dentro do material. Devido à absorção de energia de microondas, a temperatura dentro da célula aumentará rapidamente, fazendo com que a pressão dentro da célula exceda a capacidade de suportar a expansão da parede celular, o resultado é que a célula se rompe e seus ingredientes ativos fluem livremente e se dissolvem no meio de extração a temperaturas mais baixas. Através de filtração e separação adicionais, o extrato necessário é obtido.

Os campos eletromagnéticos gerados pelas microondas podem acelerar a taxa de difusão das moléculas dos componentes extraídos do interior do sólido para a interface sólido-líquido. Por exemplo, quando a água é usada como solvente, as moléculas de água passam de um estado de rotação de alta velocidade para um estado de excitação, um estado instável de alta energia. Neste momento, a molécula de água se vaporiza para reforçar a força motriz do componente de extração ou libera sua energia em excesso de volta ao estado básico, a energia liberada será transferida para as moléculas de outras substâncias para acelerar seu movimento térmico, reduzindo o tempo em que as moléculas do componente de extração se espalham do interior do sólido para a interface sólido-líquido, o que aumenta a taxa de extração várias vezes e reduz a temperatura de extração para garantir ao máximo a qualidade do extrato.

Como a frequência de microondas está relacionada com a frequência de rotação da molécula, a energia de microondas é uma energia de radiação não ionizada causada pelo movimento molecular pela migração de íons e pela rotação do diópolo, quando atua sobre a molécula, pode promover o movimento de rotação da molécula, se a molécula tem uma certa polaridade, pode produzir polarização instantânea sob o efeito do campo de microondas e24．5Milhões de vezes/svelocidade do movimento de transformação polar, gerando assim a chaveAtrito e colisão entre vibrações, rasgos e partículas e geração rápida de grandes quantidades de energia térmica que provocam a ruptura celular, levando o líquido celular a derramar e se espalhar para o solventeNa extração de microondas, a diferença na capacidade de absorção de microondas pode fazer com que certas áreas da substância do matriz ou certos componentes do sistema de extração sejam aquecidos seletivamente, separando a substância extraída do matriz ou sistema para entrar em solventes de extração com uma constante dielétrica menor e capacidade de absorção de microondas relativamente pobre.

Características da extração de microondas e aplicações relacionadas

Microondas são comprimentos de onda de 1-1000 milímetrosFrequência em300～300000MHzondas eletromagnéticas. Está entre o infravermelho e as ondas de rádio. O processo de acumulação e penetração de energia durante a extração convencional ocorre de forma irregular.,Máia seletividade da extração. A seletividade limitada só pode ser obtida alterando as propriedades do solvente ou prolongando o tempo de extração do solvente.,O primeiro devido às limitações da capacidade de solubilidade e do fator de difusão simultaneamente,A seleção é estreita.;Este último reduz significativamente a eficiência e a velocidade de extração.

O aquecimento de microondas, devido à sua especificidade, tem as seguintes características e aplicações relacionadas:

Alta seletividade Porque as microondas apenas aquecem seletivamente as moléculas polares, todo o processo de extração pode penetrar no meio pela radiação de microondas, chegando ao interior do material, fazendo com que a temperatura interna da matriz aumente rapidamente, aumentando a solubilidade dos componentes de extração no meio, em seguida, as microondas no campo eletromagnético gerado aceleram a difusão do objeto alvo para o solvente, portanto, os ingredientes ativos do produto natural têm uma forte dissolução seletiva, quanto maior a polaridade dos ingredientes ativos, maior a seletividade.O núcleo do processo de extração de microondas é um processo de controle em série de desabsorção e difusãoA rapidez da desabsorção e da difusão determinam a velocidade do processo de extração. Muitas pessoas atribuem o processo de extração reforçada assistida por microondas à ruptura celular causada por microondas, na verdade, a ruptura celular aumenta principalmente a difusão dos ingredientes ativos. Em outros casos de quantidade constante, com o aumento do tempo de extração e da potência de microondas, a concentração de extração aumenta, ou seja, a quantidade de desabsorção aumenta, e a quantidade de desabsorção aumenta rapidamente ao longo do tempo no início e, posteriormente, aumenta constantemente ao longo do tempo; A quantidade de desabsorção aumenta com o aumento da potência de microondas. Além disso, no campo de microondas, se a polarização de deslocamento for a mesma ou se a polarização de deslocamento for negligente em relação à polarização, a matéria molecular polar obtém mais energia do que a matéria molecular não polar, e as microondas são mais eficientes na extração de matéria molecular polar. Jiou Shuqing mencionou que, em comparação com o método de extração de solventes tradicionais, a tecnologia de microondas extrai o pigmento da flor vermelha. Tem poupança de tempo e alta taxa de extração de pigmento fácil de operar; Utilizando o método combinado de extração de células de ruptura de microondas e solventes para extrair o tintidino de tintidino do tecido ferido de tintidino da montanha alta, depois de 1 minuto de tratamento de microondas, extrair a água a temperatura ambiente10Por exemplo, a tianina vermelha pode ser extraída completamente, em comparação com os métodos de extração tradicionais, a primeira tem as vantagens de curto tempo, sem aquecimento, menos impurezas no líquido de extração; Aplicações de extração de microondas como a flavona total e a gergenina no gergen, os resultados mostram que a eficiência da extração melhorou significativamente, o tempo de extração foi significativamente reduzido e a taxa de obtenção de ingredientes eficazes melhorou significativamente; Utilizando a tecnologia de extração de microondas para extrair o poliaçúcar de hawthorn, os resultados mostram que a taxa de extração pode ser feita por métodos de extração tradicionais.10．05% aumentado para16．07% e o tempo de extração é3 horasEncurtar para20 minutosUtilizando a tecnologia de extração de microondas para extrair o precursor do carro polysaccharide e comparado com a extração de água, os resultados mostram que o tempo de extração é65 anose30 minutosAs taxas de extração são respectivamente1．867porcentagem,1．764O tempo de extração do método de extração de microondas visíveis é o mais curto e a seletividade do alvo é a taxa de extração mais alta. Extração de flavona total de trópio com etanol como solvente, através do tempo de extração, potência de microondas, concentração de etanol, relação sólido-líquido e temperatura de extração sobre a taxa de extração de flavona total de trópio, os resultados indicam que a taxa de extração de flavona total de trópio auxiliada por microondas é93．2% maior do que a extração de aquecimento convencional17．4Porcentagem.

Na extração do mesmo objeto, o uso de métodos tradicionais leva de algumas horas a dezenas de horas, enquanto a extração de microondas leva apenas alguns segundos a alguns minutos para ser concluída, e a taxa de extração do componente alvo é maior, visível, a taxa de extração de microondas aumentou dezenas a centenas de vezes, ou até milhares de vezes, reduzindo significativamente o tempo de extração. Os resultados do teste comparativo mostraram que, em comparação com a imersão em solvente, o tempo de extração do colorante da flor vermelha extraído pela técnica de microondas20 horasReduzir para30 segundosO teor de pigmento é próximo e a taxa de extração é melhorada; O método mencionado em comparação com o método de extração tradicional, tem uma grande vantagem, principalmente se manifesta na poupança de tempo de extração, melhorar a taxa de extração de clorofila do produto em relação aos métodos de extração tradicionais.20％左右。

A extração de microondas, devido à menor potência de microondas e ao curto tempo de radiação, é dezenas ou até centenas ou milhares do consumo de energia dos métodos tradicionais. Isso ocorre porque a imersão de microondas pode melhorar significativamente o processo de imersão de líquidos sólidos e sua eficiência de imersão é muito maior do que a eficiência de imersão dos métodos tradicionais. Por outro lado, devido à menor limitação da afinidade do solvente, há mais solventes disponíveis para escolher, e ao mesmo tempo pode reduzir a sua dose ao escolher solventes não tóxicos ou pouco tóxicos. Desta forma, a tecnologia economiza materiais e energia, além de ser ecológica. A extração de ácido frutico urso com a tecnologia de microondas, reduziu drasticamente o tempo de extração, economizou solventes e obteve uma taxa de extração mais elevada concluiu: o método de extração de microondas e o método de extração de refluxo para extrair gengibre fresco, extraído6-O teor de gengibre é semelhante, mas no extrato de gengibre obtido pela extração de microondas6-A pureza do gengibre é alta, e o uso de extração de refluxo para extrair o tempo longo, baixa eficiência, problemas de operação, o extrato de gengibre obtido6-A pureza do gingerol é baixa e muitas impurezas. O método de extração de microondas é superior ao método de extração de refluxo em termos de eficiência de extração e poupança de energia.

Aquecimento uniforme Aquecimento convencional, para melhorar a velocidade de aquecimento, é necessário aumentar a temperatura de aquecimento, facilmente produzir fenômenos endogênicos externos. Todas as partes do objeto aquecido por microondas geralmente são capazes de penetrar uniformemente as ondas eletromagnéticas e gerar calor, o que melhora significativamente a uniformidade.