微波萃取簡介

1 微波萃取機理

微波萃取的機理可從兩方面考慮，一方面微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質，到達物料的內部維管束和腺胞系統。由于吸收微波能，細胞內部溫度迅速上升，使其細胞內部壓力超過細胞壁膨脹承受能力，細胞破裂。細胞內有效成分自由流出，在較低的溫度條件下萃取介質捕獲并溶解。通過進一步過濾和分離，便獲得萃取物料。

另一方面，微波所產生的電磁場加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴散速率，用水作溶劑時，在微波場下，水分子高速轉動成為激發態，這是一種高能量不穩定狀態，或者水分子汽化，加強萃取組分的驅動力；或者水分子本身釋放能量回到基態，所釋放的能量傳遞給其他物質分子，加速其熱運動，縮短萃取組分的分子由物料內部擴散到萃取溶劑界面的時間，從而使萃取速率提高數倍，同時還降低了萃取溫度，最大限度保證萃取的質量。 還有的文獻是這樣描述的：由于微波的頻率與分子轉動的頻率相關連，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動引起分子運動的非離子化輻射能。當它作用于分子上時，促進了分子的轉動運動，分子若此時具有一定的極性，便在微波電磁場作用下產生瞬時極化，并以2.45億次/秒的速度做極性變換運動，從而產生鍵的振動、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進分子活性部分（極性部分）更好地接觸和反應，同時迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出來并擴散到溶劑中。

2 微波萃取優點

傳統熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式由外向里進行，而微波萃取是通過偶極子旋轉和離子傳導兩種方式里外同時加熱。

傳統熱萃取和傳統熱萃取相比，微波萃取具有以下特點： ａ、質量高，可有效地保護食品、藥品以及其他化工物料中的功能成分； ｂ、產量大； ｃ、對萃取物具有高選擇性； ｄ、省時，可節省50％～90％的時間； ｅ、溶劑用量少（可較常規方法少50％～90％）； ｆ、低耗能。

微波輻射技術在食品萃取工業和化學工業上的應用研究雖然起步只有短短幾年的時間，但已有的研究成果和應用成果已足以顯示其以下優越性： ａ、反應或萃取快； ｂ、產率高，產品質量好； ｃ、后處理方便； ｄ、安全； ｅ、無污染，屬于綠色工程； f 、生產線組成簡單，節省投資； 微波萃取技術是食品和中藥有效成分提取的一項新技術。

據報道微波萃取較超臨界萃取起步晚，微波技術應用于有機化合物萃取的第一篇文獻發表于1986年，R.NGEDYE 等人將樣品放置于普通家用微波爐里通過選擇功率檔、作用時間和溶劑類型，只需短短的幾分鐘就可萃取傳統加熱需要幾個小時甚至十幾個小時的目標物質。1987年GANGLER曾從棉籽中提取棉實糖，從豆類中提取豆堿。九十年代初，由加拿大環境保護部和加拿大CWT-TRAN 公司攜手開發了微波萃取系統 Microwave Assisted Process 簡稱MAP ） 現已廣泛應用到香料、調味品、天然色素、中草藥、化妝品和土壤分析等領域，并且于1992年開始陸續取得了美國、墨西哥、日本、西歐、韓國的ZL許可。并用大生產線在薄荷、海藻中提取有效物質均獲得成功。 微波萃取效率高、純度高、能耗小、產生廢物少、操作費用少、符合環境保護要求。可廣泛用于中草藥、香料、保健食品、化妝食品、化妝品、茶飲料、調味料、果膠、高粘度殼聚糖等行業，目前在我國微波萃取已經用于多項中草藥的侵取生產線之中，如葛根、茶葉、銀杏等。微波萃取已列為我國二十一世紀食品加工和中藥制藥現代化推廣技術之一。某中藥研究機構的科研工作者，已經用微波萃取方法處理上百種中藥。無論是萃取速度、萃取效率還是萃取質量均取比常規工藝優秀得多的結果。

3 微波萃取與其它萃取方法的比較

微波萃取技術與現有其他的萃取技術相比有明顯的優勢。化學溶劑萃取法耗能大、耗材多，耗時長，提取效率低，工業污染量大。超臨界流體提取在提取效率上得到大大提高，但其方法要求的裝備復雜，溶劑選擇范圍窄，需高壓力容器和高壓泵，故投資成本較高，建立大規模提取生產線有工程難度。 國外有關科研人員研究了從植物樣品中微波輔助提取多種殺蟲劑的適用性。在10min微波照射，50%最大功率的優化條件下，微波萃取與傳統的超臨界萃取(SFE)殺蟲劑的回收率無多大差別，但明顯節省溶劑和時間，且可同時處理多個樣品。同時研究表明，微波提取的最佳回收率與提取溫度，植物樣品的基體及殺蟲劑類型密切相關，針對不同的樣品，不同的殺蟲劑，采用相應的提取溫度及時間，獲得比超臨界萃取高的回收率是完全可行的。 傳統方法與微波輔助提取的回收率和時間的比較 化合物 回收率/% 所需時間 傳統 微波 傳統 微波 天然脂肪(食物) 100 98 ＞3h ＜5min antinutritives 40 100 ≥3h ＜5min 殺蟲劑(土壤) 90 100 ＜1.5h ＜1min 微波萃取粗略工藝流程： 選料——清洗——粉碎——微波萃取——分離——濃縮——干燥——粉化——產品

4 微波萃取設備概況簡介

從用于微波萃取的設備分兩類：一類為微波萃取罐，另一類為連續微波萃取線。兩者主要區別一個是分批處理物料，類似多功能提取罐，另一個是以連續方式工作的萃取設備，具體參數一般由生產廠家根據使用廠家要求設計。使用的微波頻率一般有兩種：2450MHz 915MHz 目前南京三樂微波技術發展有限公司已經研制出用于微波萃取的系列產品。微波 功率從1KW～100KW，容積從0.1立方到3立方。萃取溶劑可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、丙酮等強極性溶劑。根據不同物料與工藝也可以使用用弱極性溶劑。經多家食品生產廠家和制藥廠家應用，效果良好。該系列產品性能穩定，自動化程度高，環境適應性強，操作簡單，并符合GMP標準。該系列設備微波泄漏指標低于1mw/cm2，與歐美指標接軌。