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中药提取技术中浸出中药材的传质原理

编辑:DH    发布时间:2015/11/19 14:04:47

目前有关中药提取技术中药浸出过程的传质理论很多,有双模理论、扩散边界层理论、溶质渗透理论、表明更新理论、相际湍动理论等。这些理论把相际表面(药材的固相与浸液相接触的表面)假定为不同状态来说明物质通过相际表面的传递机理。被浸出的物质(溶质)传送机理与一般传质过程相似,但也有它本身的特点。

本质上,中药提取技术中浸取是一种处理固体混合物的固-液萃取,根据应用场合不同,也称浸出、浸滤。当溶剂为水,被分离的溶质为人们不希翼要的组分时,则可称为洗涤。而中药提取技术中的中药材看成由可溶物(溶质)和惰性载体(药渣)所组成。浸出过程就是将固体药材中的可溶物由固相转移到液相中来,得到含有溶质的浸出液。因此中药提取浸出技术实质就是溶质由固相传递到液相的传质过程,它以扩散理论为基础。

在中药提取技术浸取操作中可以假定惰性固体与溶质之间无物理和化学作用,而且溶质量相对于溶剂量而言未达饱和溶解度。这样,当固体与溶剂经过充分长时间的接触后,溶质完全溶解,固体空隙中液体的浓度将等于固体周围液体的浓度,液体的组成将不再随接触时间延长而改变,即可达到了平衡。一般认为这一过程包括以下三个步骤:

①溶剂到药材组织细胞内;

②细胞内的溶质解析、溶解于溶媒(溶剂);

③溶质从细胞内部向外扩散。

1)浸润渗透

提取溶媒药材表明的浸润渗透效果与溶剂性质和药材的状态有关,取决于固液接触面吸附层的特性。如果药材与溶剂之间的附着力大于溶剂分子间的内聚力,则药材易被浸润;反正,则药材不易被浸润湿。

2)解吸与溶解

由于药材的各种成分并非独立存在,而是彼此有着一定的吸附作用(亲和力),需要首先解除彼此的吸附作用,才能使其溶解,此即所谓的解吸。要选用具解吸作用的溶媒,如水、乙醇等,必要时可于溶媒中加入适量的酸、碱、甘油、表面活性剂以助解吸,强化有效成分的溶解。

3)浸出成分扩散阶段

研究表明,扩散阶段包含两个过程,即内扩散和外扩散。内扩散就是溶质溶于进入细胞组织的溶剂中,并通过细胞壁扩散转移到固液接触的;外扩散就是边界层内的溶质进入溶剂主体中。

由于细胞内外溶剂溶质浓度的差异而产生了渗透压,一方面溶质将进入周围含有溶质的低浓度的溶剂中,在另一方面溶剂本身将透入高浓度的溶液中,因而引起被浸出物从高浓度的部位向低浓度部位扩散。因此扩散作用就是物质经过界层转移到不含这种物质的分散介质的过程,也就是溶质从高浓度向低浓度方向渗透过程。至内外浓度相当,渗透趋于平衡时,扩散进程终止。

总之,中药材浸提示多因素影响的复杂过程,其中包括润湿、渗透、解吸、溶解、扩散等几个相互联系、彼此交错的阶段。扩散公式虽然从理论上对提取能起到引导作用,仍应该看到其不足,同时还受到实际个产条件的限制。

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