微波萃取

　　微波是指频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波。微波萃取是利用电磁场的作用使固体或半固体物质中的某些有机物成分与基体有效的分离，并能保持分析对象的原本化合物状态的一种分离方法。[1]

　　微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：

　　①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。

　　②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。

　　③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24．5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。[2]

　　微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点：

　　1 试剂用量少，节能，污染小。

　　2 加热均匀，且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种“体加热”过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。

　　3 微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。

　　4 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。

　　5 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高，省时。与传统的溶剂提取法相比，可节省50%~90%的时间。

　　6微波萃取的选择性较好。由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。

　　7微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收率较高。

　　基于以上特点，微波萃取常被誉为“绿色提取工艺”。

　　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。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。

　　CEM MARS是具备精确化学反应过程控制的微波加速反应系统,控制, 显示和操作系统一体化集成, 具有可靠的整机防腐设计, 节省空间, 同时仪器一机多能, 可用于分析化学的样品消解, 萃取, 蛋白水解, 浓缩, 干燥,实验化学的有机/无机合成, 以及化学工艺模拟数据条件中试等各种微波化学应用。

　　CEM MARS微波萃取系统是唯一获得加拿大环保署MAP专利授权的微波萃取仪器,并且是唯一通过EPA认证,符合25200.1.5安全及环保法的萃取仪器:

　　1.智能化专家系统: 内存100种国际通用标准应用方法, 用户也可以编辑、存储、修改和删除特定样品的应用方法

　　2.安全泄压方式: 非金属聚合材料防爆膜和自动泄压双重安全机制专利设计, 确保操作安全性和样品完整性 (保证元素回收率)

　　3.多重主动安全控制: 专利的非脉冲自动微波能量控制, 精确的温/压实时监控, 全罐温/压监控, 功频匹配设计和微波场谐振均衡技术等确保对反应过程精确控制

　　4.多重被动安全保障: 专利的高安全宇航复合纤维耐压外套(垂直定向防爆设计), 全自动安全感应门以及在任何异常情况下自动切断微波源等多重安全机制, 确保安全

　　5.批处理量大: (已有大量客户实际应用) 高压容器最多可达40个样品/批, 且所有样品独立密闭, 确保无交叉污染和样品损失

　　1萃取溶剂—通常是以“相似相溶”方式进行选择

　　2萃取温度—不高于溶剂沸点

　　3萃取时间—累计辐射时间对提高萃取效率只是在刚开始是有利，经过一段时间后萃取效率不再增加，因此每次辐射时间不宜过长

　　4 溶液的PH—溶液的PH值也会对微波萃取的效率产生一定的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳的用于萃取的酸碱度。

　　在天然中的应用：

　　如从植物中提取茜素

　　在环境分析中的应用：

　　如对土壤，沉积物和水中各种污染物的萃取

　　在化学分析中的应用：

　　在石油化工中，微波萃取用于对聚合物及其添加物进行过程监控和质量控制