減壓水提工藝中真空度的影響因素考察
目的:研究減壓水提取工藝中沸點與真空度的相關(guān)性,并比較不同藥材加入量對真空度及摩爾汽化熱的影響。
方法:采用理論計算和減壓試驗測定相結(jié)合的方法,獲取不同沸點下真空度,計算該體系飽和蒸汽壓值和平均摩爾汽化熱。
結(jié)果:純?nèi)軇┱婵斩葘崪y值較理論值有變化;加入藥材后真空度實測值較純?nèi)軇┱婵斩葘崪y值偏小,平均摩爾汽化熱實測值較純?nèi)軇⿲崪y值。凰幉募尤肓繉φ婵斩葘崪y值無顯著影響。
結(jié)論:加入藥材對水減壓提取工藝中真空度的控制不會產(chǎn)生實質(zhì)性影響。
常用中藥提取技術(shù)有浸漬、滲漉、煎煮、回流等。室溫提取屬靜態(tài)過程,周期長、效率低;回流提取屬動態(tài)過程,溫度要求較高,一些熱不穩(wěn)定性成分易被分解破壞;而減壓低溫沸騰動態(tài)提取,既能保證有效成分最大溶出、防止高溫分解破壞、減少雜質(zhì)溶出,還能保持一定濃度梯度,有利于有效成分的溶出。水為中藥常用提取溶媒,減壓條件下水的沸點與系統(tǒng)真空度相關(guān),體系真空度改變會引起沸點變化。因此,本實驗對減壓水提工藝中沸點與真空度相關(guān)性進(jìn)行分析,并比較不同藥材加入量對真空度及摩爾汽化熱的影響,為減壓提取工藝過程的控制提供實驗依據(jù)。
1、材料
DZKW-4型電子恒溫水浴鍋(北京中興偉業(yè)儀器有限公司),梔子、紅花、白芍均購于四川科倫天然藥業(yè)有限公司,經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院盧先明教授鑒定為茜草科植物梔子GardeniajasminoidesEllis的干燥成熟果實,菊科植物紅花CarthamustinctoriusL.的干燥花,毛茛科植物芍藥PaeonialactifloraPall.的干燥根。
2、方法與結(jié)果
2.1、飽和蒸汽壓與真空度的測定液體的溫度與飽和蒸汽壓的函數(shù)關(guān)系服從克勞修斯-克拉貝龍方程,積分形式為lnP1/P2=ΔβαHm(T2-T1)/RT1T2。式中,P1,P2為液體的飽和蒸汽壓;T1,T2為對應(yīng)P1,P2的絕對溫度;ΔβαHm為液體的摩爾汽化熱;R為氣體常數(shù)。已知水的摩爾汽化熱為40.67kJ·mol-1,在飽和蒸汽壓101325Pa時沸點為373.15K,通過計算出不同沸點下對應(yīng)的飽和蒸汽壓(絕對壓力),折合成真空度,即得。見表1。
表1 水對應(yīng)沸點下真空度、飽和蒸汽壓,1/T及l(fā)nP理論值
2.2、真空度實驗值的測定量取水500mL,置于三口瓶中,加熱,調(diào)節(jié)系統(tǒng)真空度,讀取真空度和沸點,記錄(n=6),即得。見表2。
表2 水對應(yīng)沸點下真空度、飽和蒸汽壓,1/T及l(fā)nP實測值
2.3、藥材對真空度的影響藥材質(zhì)地各異,加入后對系統(tǒng)真空度可能會有影響因此,本試驗選用紅花、白芍、梔子粗粉為研究對象,考察其對真空度的影響。稱取紅花、白芍、梔子粗粉各25.0g,分別置于三口瓶中,加水500mL,加熱,調(diào)節(jié)系統(tǒng)真空度,讀取真空度和沸點,記錄,見表3。
2.4、藥材加入量對真空度的影響稱取梔子粗粉10.0,12.5,25.0,50.0,100.0g,分別置于三口瓶中,各加水500mL,加熱,調(diào)節(jié)系統(tǒng)真空度,讀取真空度和沸點,記錄,重復(fù)測定6次,見表4。
2.5、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)真空度與飽和蒸汽壓(絕對壓力)符合一定關(guān)系,系統(tǒng)飽和蒸汽壓=[(0.1-真空度)/0.1]×外界大氣壓,見表2~4。
討論
減壓提取時溫度為溶媒在該真空條件下的沸點,物質(zhì)的沸點與系統(tǒng)真空度存在一定對應(yīng)關(guān)系,系統(tǒng)真空度改變,沸點也會發(fā)生變化,因而,系統(tǒng)真空度是影響沸點的關(guān)鍵因素。大氣壓隨地勢的升高而減小,成都平均海拔為500m,大氣壓<標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。試驗測得真空度為相對真空度,表示被測對象的壓力低于測量地點大氣壓,而真空度理論值將外界大氣壓作為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓來計算,因而實測值與理論值存在一定差異。試驗中發(fā)現(xiàn),加入不同藥材、不同藥材量后,真空度實測值較純?nèi)軇⿲崪y值偏小,可能是加入藥材后引起了溶液表面張力改變,導(dǎo)致系統(tǒng)真空度和沸點變化。試驗溫度范圍對應(yīng)系統(tǒng)真空度總體約在0.09~0MPa(0表示常壓),容器承受系統(tǒng)內(nèi)外壓力差9119.35~0Pa,不會影響設(shè)備安全性。
摩爾汽化熱是1mol物質(zhì)由液體轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤瑴囟鹊恼羝麜r吸收的熱量,表征物質(zhì)分子蒸發(fā)時克服分子間引力和反抗大氣壓做功的能力。摩爾汽化熱越小,相同溫度相同加熱條件下,轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟姆肿訑?shù)越多,溶液蒸汽壓越大,越容易達(dá)到飽和蒸汽壓而沸騰。加藥材后摩爾汽化熱實測值較純?nèi)軇⿲崪y值小,說明加藥材后溶液較純?nèi)軇└菀追序v,可為減壓提取過程的監(jiān)控起到一定提示作用。