¿Cuál es el principio de extracción por microondas?
La extracción asistida por microondas es una nueva tecnología de extracción desarrollada sobre la base de la extracción con disolventes orgánicos tradicional. Tiene las siguientes características: rápido, tarda sólo unos minutos; ahorra energía; este es otro método de extracción con selectividad de extracción;
; Puede prevenir la descomposición de muchos componentes de la muestra; es fácil de operar y la tasa de recuperación de extracción es alta.
2. Principio del método:
El microondas, como tipo de onda electromagnética, tiene propiedades absorbentes, penetrantes y reflectantes, es decir, puede ser absorbido selectivamente por sustancias polares como el agua. y calentado no es absorbido por materiales no polares como vidrio y cerámica, y es penetrable. El metal debe reflejar las microondas.
Las moléculas absorben selectivamente las microondas. Las moléculas polares pueden absorber la energía de las microondas y luego relajarse, liberando energía en forma de energía térmica, o porque los dipolos de las moléculas polares se encuentran en el campo electromagnético de la frecuencia más baja de las microondas. Habrá tiempo para llegar a un acuerdo con el campo eléctrico externo y oscilar, pero la frecuencia de las microondas es más rápida que la frecuencia de rotación molecular, lo que obliga a las moléculas a orientarse demasiado rápido durante el proceso de rotación, liberando energía mediante colisión y fricción para generar calor. Las moléculas tienen diferentes capacidades de absorción de microondas a diferentes frecuencias. La irradiación del agua con microondas produce un mayor aumento de temperatura en comparación con las soluciones acuosas que contienen iones metálicos. Esto puede explicarse por el mecanismo de conducción de microondas: los iones en la solución migran bajo la acción de un campo eléctrico alterno, generando energía térmica debido a las constantes colisiones. El agua debe absorber las microondas. Bajo la acción de la sal, la temperatura de la salmuera después de absorber las microondas aumenta aún más. Desde un punto de vista experimental, en comparación con las fuentes de calor generales, las microondas tienen la ventaja de aumentar rápidamente la temperatura del objeto calentado. Por ejemplo, los recipientes utilizados para calentar, como el vidrio y el plástico, no se calientan, pero las sustancias que contienen agua en su interior se calientan rápidamente. Antes de calentar, asegúrese de raspar los objetos no porosos de la superficie (como los huevos) y luego caliéntelos en el microondas; de lo contrario, los objetos no porosos de la superficie se expandirán y explotarán cuando se calienten. Utilice cinta plástica para sujetar objetos llenos de agua. Cuando los caliente con microondas, asegúrese de abrirlos, de lo contrario, el gas se expandirá y explotará cuando se calienten los objetos llenos de agua. Estos hechos muestran que el calentamiento por microondas es "calor interno". El calentamiento por horno eléctrico utiliza la convección del aire y la conducción de calor de la cristalería, lo que genera grandes pérdidas de energía.
El grado en que una sustancia absorbe selectivamente microondas se puede describir mediante la tangente de pérdida dieléctrica Tanδ de la sustancia:
tanδ= ε''/ε'
donde ε "′ es el factor de pérdida dieléctrica del material, y ε′ es la constante dieléctrica del material. Los experimentos muestran que las constantes dieléctricas de la acetona y el etanol son las mismas, pero sus factores de pérdida dieléctrica por microondas son diferentes. El aumento de temperatura del etanol es mucho mayor que el de la acetona.
3. Precauciones de operación
Mi país estipula que la energía de fuga de los equipos de microondas de alta potencia a una distancia de 5 cm de la carcasa del equipo no puede exceder 1 mw/cm2. Las fugas de microondas pueden causar daños al cuerpo humano. La densidad de potencia por debajo de 10 mw/cm2 no excederá la capacidad compensatoria de la regulación de la temperatura corporal del animal, lo que resultará en un aumento significativo de la temperatura.
Durante la extracción asistida por microondas se deben tener en cuenta las siguientes operaciones:
a) Mantener limpia la puerta y el marco de la puerta del horno, y no poner trapos o papel entre la puerta del horno y marco de la puerta. Encienda la estufa para evitar fugas de microondas.
b) No olvide abrir el horno microondas a voluntad para evitar dañar el instrumento durante el funcionamiento sin carga.
c) No utilice recipientes metálicos en hornos microondas, de lo contrario el efecto de calentamiento se debilitará e incluso se producirá una descarga en el horno o se dañará el magnetrón.
d) Mantener despejadas la entrada y salida de aire para evitar que el calefactor se sobrecaliente, provocando que se active el dispositivo de protección térmica y cierre el calefactor. El tiempo de calentamiento del microondas no debe ser demasiado largo y se requiere más observación para evitar el sobrecalentamiento y el incendio, especialmente con solventes inflamables.
e) Si hay un incendio en el horno, no abra la puerta del horno y corte el suministro de energía inmediatamente. El fuego se apagará naturalmente.
f) Si el horno se cae y las bisagras o la carcasa de la puerta se dañan, se deben reparar inmediatamente, de lo contrario se pueden producir fugas excesivas de microondas.
g) No coloque un termómetro de mercurio común en el horno para medir la temperatura para evitar chispas o daños.
4. Factores que afectan la extracción asistida por microondas
Además de los disolventes, algunas sustancias extraídas pueden absorber las microondas. Por lo tanto, cuando se utiliza el mismo disolvente, se diferencia la extracción por radiación por microondas. La extracción tradicional es La selectividad es diferente (es decir, el extracto contiene diferentes componentes). En aplicaciones prácticas, es necesario investigar en la práctica los disolventes utilizados en la extracción asistida por microondas.
La propagación de las microondas en las muestras es reflectante, por lo que la forma y el tamaño de las partículas de la muestra a extraer afectarán a la absorción de las microondas y a los efectos del calentamiento.
Después de que el microondas ingresa a la muestra, la energía se absorbe gradualmente y la intensidad del campo y la potencia se atenúan. El grado de atenuación se puede describir mediante la profundidad de penetración a media potencia D1/2 (la distancia correspondiente a cuando la potencia se atenúa a la mitad de potencia en la superficie del suelo).
D1/2=3λ0 / (8.686π tanδ)
(donde λ0 es la longitud de onda de la onda electromagnética utilizada, es la constante dieléctrica relativa del objeto iluminado y Tanδ es la tangente del valor del ángulo de pérdida)
Cuanto mayor sea Tanδ, menor será D1/2. Por lo tanto, para muestras de extracción que absorben fácilmente las microondas, la dosis no debe ser demasiado grande, debido a la. Pequeña profundidad de penetración de media potencia, la parte media no será irradiada por microondas, caliéntela de la manera tradicional.
Debido al problema de la atenuación de la potencia de las microondas, también es importante seleccionar adecuadamente la potencia de las microondas al realizar la extracción asistida por microondas. Si eliges uno grande, desperdicias energía; si eliges uno más pequeño, la muestra no se calentará lo suficiente y se utilizará el método tradicional de forma interna.
En definitiva, preste atención a seleccionar estas condiciones mediante la experimentación.
5. Conclusión
En la actualidad, se utiliza principalmente la extracción de ingredientes activos asistida por microondas, y también se pueden utilizar microondas para digerir muestras. Si la extracción de iones metálicos con ácido no tiene éxito (o la materia orgánica de la muestra interfiere con la determinación), es necesario digerir la muestra para destruir la materia orgánica y liberar los iones metálicos unidos naturalmente. La digestión por microondas es eficiente, práctica y conveniente.
Con la investigación y el desarrollo de la tecnología de extracción por microondas, la extracción por microondas se ha utilizado ampliamente en muchas industrias. Hasta ahora, la tecnología de extracción por microondas reportada se utiliza principalmente en análisis de suelos, química de alimentos, extracción de pesticidas, extracción de medicina tradicional china, química ambiental, fundición de minerales y otros campos. Debido a las características de separación rápida y eficiente y calentamiento selectivo, la extracción por microondas se ha desarrollado gradualmente desde un método analítico hasta la preparación de producción.