微波提取技术在食品行业的应用

　　一、 微波提取机理

　　溶剂提取法是根据天然植物中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对活性成分溶解度大，对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从物料组织内溶解出来的方法。当溶剂加到原料(需适当粉碎)中时，溶剂由于扩散、渗透作用逐渐通过细胞壁透入到细胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差，于是细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入药材组织细胞中，如此多次往返，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出。

　　微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂。细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下提取介质捕获并溶解。通过进一步过滤和分离，便获得提取物料。

　　微波能是一种能量形式，它在传输过程中能对许多由极性分子组成的物质产生作用，微波电磁场使物质的分子产生瞬时极化。当我们用频率为2450MHz的微波能作萃取时，溶质或溶剂的分子并以24.5亿次/秒的速度做极性变换运动，从而产生分子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分(极性部分)更好地接触和反应，同时迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出来并扩散到溶剂中。用溶剂提取天然植物有效成分常用浸渍法、渗漉法、回流提取法及连续回流提取法等、从原理上来讲均可以加入微波进行辅助提取，使之成为高效提取设备。

　　二、 微波提取在食品行业的应用范围

　　1、微波提取工艺流程大致如下：原料清洗-切片或粉碎-溶剂与物料混合-微波提取-过滤-浓缩-分离-得到提取组分

　　2、微波提取香精油—应用微波提取法可以从茄茴香、薄荷、丁香、玫瑰、大葱、百里草等中提取香精油，提取率普遍高于常规提取法。

　　3、微波提取营养成分—微波提取法提取油脂比传统法出油率提高近两成。而且可以抑止酶的活力，利于储存。此外还可以从天然物中提取氨基酸、维生素和其他营养成分等。

　　4、微波提取法还可以提取色素、果胶、壳聚糖、大豆蛋白和各种天然食品添加剂。

　　下面是我公司自行开发的微波专用提取设备所作的试验,用含醇10%的水为溶媒，从甘草中提取甘草酸的检测结果。

　　微波提取技术在食品工业、制药工业和化学工业上的应用研究虽然起步只有短短几年的时间，但已有的研究成果和应用成果已足以显示其优越性：在实验室中已经完成香料、调味品、天然色素、中草药、化妆品、保健食品、饮料制剂等产品微波萃取工艺的研究。目前微波萃取已经用于多项天然物的侵取生产线之中，如大蒜、茶叶、银杏、和甘草等。微波辅助提取已列为我国二十一世纪食品加工和中药制药现代化推广技术之一。研究机构用微波提取方法处理了上百种天然植物。无论是提取速度、提取效率还是提取品质均取比常规工艺优秀得多的结果。

　　二、微波辅助提取优点

　　1、传统热萃取是以热传导、热辐射等方式由外向里进行，而微波辅助提取是里外同时加热。没有高温热源，消除了热梯度，从而使提取质量大大提高，有效地保护食品、药品以及其他化工物料中的功能成分;

　　2、由于微波可以穿透式加热，提取的时间大大节省。根据大量的现场数据统计，常规的多功能萃取罐8小时完成的工作，用同样大小的微波动态提取设备只需几十分钟便可完成。

　　3、微波能有超常的提取能力，同样的原料用常规方法需两、三次提净，在微波场下可一次提净。大大简化工艺流程。

　　5、微波提取没有热惯性，易控制，所有参数可数据化，使食品加工技术与现代化接轨。

　　6、微波提取物纯度高，可水提、醇提。适用广泛。

　　7、提取温度低，不易糊化，分离容易，后处理方便。节省能源.

　　8、溶剂用量少(可较常规方法少50%～90%);

　　9、微波设备是用电设备，不需配备锅炉，无污染、安全、属于绿色工程;

　　10、生产线组成简单，节省投资;目前已经开发出来的微波提取设备完全适应于我国各类

　　大、中、小企业的食品和制药工程。

　　(微波法与烘箱法)所需时间的比较

1立方微波提取罐与常规1立方提取罐提取运行成本比较：

　　三、微波萃取设备概况

　　目前我公司通过广泛的国际学术交流，根据国内外萃取市场需求，吸取、引进国外微波应用专业的最新技术，已开发出5种不同类型微波辅助萃取的设备，现简单介绍如下：

　　1、小型微波萃取实验设备

　　拥有独立知识产权，自行开发的专利产品，面向大专院校、科研单位和各类企事业单位实验室。此设备为开放型微波加热装置，物料不需向常规微波炉那样被放置在微波加热腔体内。如同将一只锅放在电炉上，在微波萃取过程中，操作者可以方便的、直接的、毫无障碍的观察物料变化、添加物料或溶剂、随机提取样品，测量温度、搅拌物料。而微波泄漏量绝对低于家用微波炉泄漏量。它另一特点是可安全的用于醇类物料处理，这是常规微波炉所不能比拟的。

　　2、微波低温萃取中试设备

　　这是一款两用机型，既可以作为实验设备，供大专学校、科研单位和各类食品、制药、化工开展微波萃取实验工作之用，又可以作微波萃取中试设备，为大型微波萃取生产线摸索准确的工艺数据。此设备又四个鲜明特点：

　　l 作为中试设备，用它作出的萃取工艺参数实用价值高，可准确的用于大型微波萃取设备的设计。

　　l 采用独特处理技术，将低了萃取过程的物料温度、增强了微波对物料作用，其萃取效果远远超出常规微波炉所作的实验结果，属于超强微波萃取设备。

　　l 可直接作为小规模或小批量微波萃取生产设备过使用。

　　l 可的用于水、醇类物料处理。

　　3、微波真空萃取设备：

　　根据不同气压下液体沸点不同的原理，将微波萃取真空和真空技术结合起来，最低可在20～30℃室温条件下进行微波萃取，设备规格较全，从10公升到3立方米。小型设备供院校、科研所和各类实验室作试验，大型设备供生产 单位使用。

　　设备特点：

　　l 实现低温超强萃取。有利于提高提取纯度。

　　l 避免物料在萃取过程中的氧化反映。

　　l 增加相应的附件，可对物料进行真空浓缩、蒸馏、分离等。

　　l 可用于水、醇类溶媒的物料处理。

　　4、微波动态萃取设备

　　这是一款根据我国国情设计的微波设备，可以替换现在广泛使用的各类多功能提取罐，是技术更新换代产品。各类食品、制药、化工企业均可使用。现已经配备多种规格，完全满足各种物料提取需求。可在常压下进行水提、醇提处理。微波萃取罐和常规提取罐相比，能提高近十倍的效率。

　　5、连续式微波萃取设备

　　我公司从国外引进技术，自行研发的一种新型微波萃取设备，可处理颗粒状、粉状物料，最大特点是实现了连续萃取，适用连续萃取工程的生产线，各类食品、制药、化工企业均可使用。此设备采用进口微波S波段专用输料软管，可抗300℃高温，理化参数非常稳定，均超过F4材料，管径大小是根据微波介质特性确定。同时此设备还可以作为各种液体灌前灭菌使用。是食品和中药制药现代化技术更新优选项目。

　　四、结束语

　　新型系列微波辅助萃取设备的微波功率从700W～100KW，容积从2升～3立方米，萃取温度

　　可以从30～100℃任意设定。萃取溶剂可以是水、醇、脂。根据不同物料与工艺也可以使用弱极性溶剂。可根据需要配备回流、冷凝装置。经多家食品、制药厂家应用效果良好。并有部分出口至日本、韩国、台湾等地。该系列产品采用了多种现代化传感器技术，自动化程度高，性能稳定，环境适应性强，操作与维护简单，并符合GMP标准。微波泄漏指标与国际指标接轨。今年一月国内首台微波提取生产线通过了省级鉴定，来自清华、北大、中国农大等单位的专家教授组成鉴定委员会对微波提取工艺给予高度评价。大家一致认为微波萃取技术是一个急需转化为生产力的高新技术，是食品、农副产品深加工、制药行业现代化值得大力推广的项目。微波萃取设备工业化生产技术近两年得到完善，目前已经由前期开发阶段转为应用推广、普及阶段。希望学术界、科技界有识之士给予关注、关心和支持。