항오드 계기 15리터 용적 초음파 추출기의 조작 원리

주로 초음파가 액체 매체에서 전파될 때 발생하는 여러 가지 물리적 효과에 기초하는데, 이러한 효과는 목표 성분의 추출 효율을 가속화하고 향상시키기 위해 협동작용을 한다.핵심 원리는 기계 효과, 공화 효과와 열 효과를 포함한다.‌

‌기계적 효과‌: 초음파가 매체에서 전파될 때 매체의 질점에 고속진동과 가속도 (중력가속도의 수천배에 달함.) 를 산생하게 되는데 이런 기계진동은 세포구조를 파괴하고 유효성분이 약재기체에서 방출되여 용제에 용해되도록 촉진한다.‌

‌공화 효과‌: 초음파는 액체에서 미소한 기포 (공혈) 를 형성하는데 이런 기포는 음압작용하에 신속하게 팽창하고 페합되여 순간적인 고압 (수천대기압에 달함.) 과 충격파를 산생하여 세포벽을 뚫고 성분의 용출을 가속화한다.‌

‌열 효과‌: 초음파 에너지는 매체에 흡수된 후 부분적으로 열에너지로 전환되어 국부 온도를 순식간에 높여 목표 성분의 용해도와 확산 속도를 증가시키는 동시에 저온 조건(예를 들어65°C이하)는 생물의 활성을 유지하는 데 도움이 된다.‌

이러한 효과는 효율적이고 저온의 추출 과정을 함께 실현하여 다양한 한약재와 화합물에 적용된다.‌

원리

초음파 추출은 초음파가 가지고 있는 기계적 효과, 공화 효과와 열 효과를 이용하여 매체 분자의 운동 속도를 높이고 매체의 투과력을 증가시켜 생물 유효 성분을 추출한다.[2]

기계적 효과

초음파가 매체에서 전파되면 매체의 질점이 그 전파공간에서 진동을 일으켜 매체의 확산, 전파를 강화할수 있는데 이것이 바로 초음파의 기계효과이다.초음파는 전파과정에서 일종의 복사압이 강하고 음파방향을 따라 전파되며 재료에 강한 파괴작용을 하여 세포조직을 변형시키고 식물단백질을 변성시킬수 있다.이와 동시에 매체와 부유체에 부동한 가속도를 줄수 있으며 매체분자의 운동속도는 부유체분자의 운동속도보다 훨씬 크다.그리하여 량자간에 마찰이 생기는데 이런 마찰력은 생물분자를 분해시켜 세포벽의 유효성분을 더욱 빨리 용제에 용해시킬수 있다.

공화 효과

일반적으로 매체 내부에는 초음파의 작용으로 진동이 일어나는 미세 기포가 많거나 적게 용해되며, 음압이 일정치에 도달하면 기포가 정방향으로 확산됩니다 (rectieddiffvsion은) 커지면 공진강이 형성되고 갑자기 닫히는데 이것이 초음파의 공화효과이다.이 기포는 폐합할 때 그 주위에 수천 개의 대기압의 압력을 발생시켜 미세 격파를 형성하는데, 이는 식물 세포벽과 전체 생물체의 파열을 초래할 수 있으며, 전체 파열 과정은 순식간에 완성되어 유효 성분의 용출에 유리하다.

열 효과

다른 물리파와 마찬가지로 초음파가 매체에서의 전파과정도 하나의 에네르기의 전파와 확산과정이다. 즉 초음파는 매체의 전파과정에서 그 음향에네르기가 끊임없이 매체의 질점에 흡수되고 매체가 흡수한 에네르기를 전부 또는 대부분 열에네르기로 전환시켜 매체 자체와 약재조직의 온도를 높이고 약물유효성분의 용해속도를 증가시킨다.이런 음향 흡수로 인한 약물 조직 내부 온도의 상승은 순간적이기 때문에 추출된 성분의 생물 활성을 일정하게 유지할 수 있다.