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昆山禾创-超声波辅助清洗中药材黄芪试验参数确定

[导读]影响超声波辅助清洗效果的主要因素是超声频率、超声功率 (声强或声压)、清洗介质温度和清洗时间等.黄芪的清洗目的是清洁其表面附着异物, 保持其有效成分和营养成分.防止根体内部所含水分不足以引起组织中大量细胞因胞内空化而破裂, 组织成分或营养流失量

1.1 超声波辅助清洗黄芪试验的频率确定黄芪主要洗涤对象为泥土和表面的病原生物及虫卵等附着异物, 异物与药材表面结合力较弱, 因此超声波辅助清洗时应选择空化阈值低、超声波频率范围为介于20 k Hz~50 k Hz间的低频清洗;且超声波频率20 k Hz~50 k Hz的范围内, 频率接近40 k Hz时, 在相同声强的条件下产生的空化泡数量较多、穿透力强, 适宜于表面形状复杂或有盲孔的工件的清洗、污物与被清洗件表面结合力较弱的情况[10,11], 中药材黄芪类似于此类工件, 故干燥黄芪根超声波辅助清洗应选择频率40 k Hz.1.2 清洗液温度选择液体都有其空化活跃的温度, 黄芪作为中药材, 应以水作为清洗剂, 水超声空化最活跃温度, 文献报道各有不同:超声波清洗温度通常在40℃~60℃[12]、60℃左右[13]、30℃~40℃[14]时空化效果最好.总体在30℃~60℃范围内有较好的空化效果.试验分别以25℃ (室温) 、30℃、40℃、50℃和60℃为水温进行黄芪超声波辅助清洗试验, 进而确定最佳清洗水温以及水达到最佳空化效果时的最低水温.1.3 功率确定超声波空化作用的产生与超声波强度有关, 而超声清洗效果主要取决于空化作用.功率密度ρ=发射功率 (W) /发射面积 (cm2) , 通常要求功率密度超过0.3 W/cm2, 此时, 超声波强度越大, 空化作用越明显, 清洗作用越好;实际应用时其超声功率须依清洗对象的形状复杂程度, 在0.3~2.0 W/cm2功率密度范围内选择.依黄芪的根型特点:黄芪直根圆柱形、有的有分枝, 上端较粗, 有不整齐的纵皱纹或纵沟质, 本实验使用的GVT-30 L 160~480 W功率可调数控超声波清洗机, 工作频率为40 k Hz, 功率为600 W (清洗面积为500 mm×300 mm) , 经计算得功率密度为0.4 W/cm2, 满足通常要求, 为了确保达到净洗效果, 本试验选择清洗功率为100%进行实验.1.4 清洗时间的确定清洗时间长, 洗净效果好, 但时间不宜更长, 以免造成黄芪中有效成分和营养成分的流失以及能源浪费.据文献报道, 在超声波清洗机功率满足的情况下, 清洗玻璃、金属工件的时间仅需1.5~5.0min[15].而中药材黄芪吸声大、超声波传导时会引起延迟和衰减或有驻波的影响, 本实验使用超声波清洗机的功率密度为0.4 W/cm2, 因此在前期试验的基础上选择清洗时间在10 min以上.

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