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根类中草药净洗中引进超声波清洗技术的探讨

摘要:超声波清洗技术因其不受清洗件表面复杂形状的限制,清洗时间快、效果好和无污染等特点,而被广泛应用于清洁度要求高的器件清洗.将超声波清洗技术引入根生中药材泥土的净洗,选用适当的频率、功率、掌握恰当的时间,能起到节水环保、快速洗涤,杀死虫卵、抑制病毒和细菌、防止中草药贮藏虫蛀现象,并降低劳动强度的作用;经超声波技术清洗中药材加工成的饮片有利于有效成分的析出,有望提高中药成分利用率.

关键词:超声波清洗技术;根类中草药清洗;节水;抑制病毒和细菌

  定西市盛产中药材,根类中草药当归、黄(红)芪、大黄和党参等种植面积稳定在100~120 亩之间,年产量达20 多万吨. 根类中草药无例外的带有大量泥土、病原生物及虫卵等,在中药材的深加工、贮藏和运销之前都要经过洗涤和晾晒,为防止腐烂、虫蛀甚至要经硫磺熏蒸处理.每年在中药材洗除泥土方面都要耗费相当多的劳动力和大量的水;且仅用水净洗的药材加工成的保健饮片或许存在携带虫卵、细菌等病原生物的可能,也存在为防虫蛀被硫熏造成的二次污染问题.所以,在中药材的净洗方面,有待于探索种既保证安全无污染、大限度减少有效成分散失,又能减少用水量、降低劳动强度、清除附着泥土、杀灭虫卵和杀死病源微生物的技术,而超声波清洗技术的引进和设备开发无疑是根类中草药

实现快速、节水、无污染净洗的条途径.

1. 根类中草药净洗现状

根类中草净洗主要有手工刷洗、旋转容器洗涤、高压喷头冲洗及三种方法相互组合的方法.手工刷洗,耗水量相对较少,洗涤效果好,有效成分流失较少,但劳动强度大,只适应于产量少的药农或者小加工作坊.旋转容器洗涤,是借助于容器内药材的互相撞击使附着根土往水中分散,高压喷头冲洗过程中要不断进行翻动. 旋转容器洗涤与高压喷头冲洗虽然洗涤量大,但断伤量比较大,有死角,不仅洗涤不彻底,且用水量也大.

2. 超声波清洗技术及应用

20 世纪30 年代早期人们已开始超声波在清洗方面的尝试,而超声波清洗技术的实现是在20 世纪50 年代,当时使用的超声波工作频率在20kHz~40 kHz 之间,该范围内的超声波可以对工件施加非常巨大的能量,尤其适用于清除牢固地附着在基底上的污垢和其它清洗手段不能很好发挥作用

的场合,但超声波强大的能量也会损伤粘有污垢而性质脆弱的基底材料.近年来,随着超声波领域中出现的些技术革新和中高频超声波清洗技术的发展,不仅提高了清除敏感基底上的污物的安全系数,而且清洗的领域更加广泛.如,人们发现用高频超声波清洗,可以去除掉半导体材料表面上的超细污垢微粒。

3. 超声波清洗技术引入在根类中草药清洗中的讨论

3.1 根生中药材应用超声波清洗技术清洗的有利方面

3.1.1 根生中药材应用超声波清洗技术清洗,泥土清洗的速度快、不留死角、清洗度高,并且易于实现遥控或自动化清洗.

3.1.2 采取适当频率、功率和时间组合的超声波清洗中药材,中草药中的有机成分不会被破坏.

3.1.3 超声波的空化效应在液体中产生瞬间高温,瞬间高压造成温度和压力变化,使液体中某些细菌致死,病毒失活,甚至使些较小的微生物的细胞壁破坏.

3.1.4 根据超声波清洗豆角研究发现,超声波清洗时间25min 以内,处理25min 的失重大于处理10min 和5min的,可见在定时间内,经超声波清洗的豆角失重程度与处理时间成正相关.因此,适当延长清洗时间助于加快中草药干燥的速度,减少中草药干燥的时间.

3.1.5 超声波空化强度与超声波频率、超声波功率(声强或声压)及处理时间密切相关.低频超声波空化强度高,功率(声强或声压)越强超声波空化强度越高,即声强增加时,空化泡的大半径与起始半径的比值增大,空化强度增大,即声强愈高空化愈强烈,高功率的低频超声波使植物组织细胞内强烈空化、振动、膨胀、压缩和崩溃闭合,使细胞破裂,粗洗后的中药材,再选用适当功率的低频超声波清洗机处理,只要控制好时间,经处理的中药材加工成的饮片,有助于在泡制过程中有效成分的分散和效成分的提取,从而提高药物利用率.

3.2 根生中药材引进超声波清洗技术要解决的矛盾

根生中药材是植物器官,表面粗糙、附着泥土较多,对超声波有较强的吸收功能,可以造成超声波的衰减,而大功率的低中频超声波又会造成药材细胞组织的破坏,引起有效成分的流失.所以,将超声波清洗技术引入根生中药材的净洗,需要解决洗净效果、超声波衰减和中药材植物组织受到破坏造成有效成分流失的问题,这就需要选用空化效应比较强、振幅较大的低中频超声波和适当强度的超声波功率(声强或声压).

3.3 以水为清洗介质,根类中草药清洗中超声波的工艺参数选择的参考依据清洗介质和清洗对象确定的情况下,影响超声波清洗效果的主要因素有频率、超声波功率(声强或声压)、温度和时间等.关于根生中药材超声波清洗的研究目前比较少见,但在些蔬菜,如胡萝卜、芹菜、豆角等的清洗试验中取得了定的研究成果,为根生中药材超声波清洗的研究提供必要的参考和依据.如:

超声波清洗胡萝卜采用:26kHz、0.32 W 处理10 min 超声波清洗条件组合进行清洗,能够有效保证其商品洁净度.30 ℃下用50 W 功率超声波处理10 min 的鲜切芹菜除菌率高,无机械损伤,对Vc 无明显破坏作用,感官品质优良,有利于芹菜的保鲜.25 ℃下、50 kHz 超声波处理鲜切豆角10min,贮藏期间鲜切豆角失重率低,叶绿素损失小、除菌效果显著,感官品质优良.30 ℃下,以功率180 W、频率40 kHz 的超声波处理鲜切豇豆10 min,鲜切豇豆失重率低,除菌率高,机械损伤小,亚硝酸盐含量较低,对Vc 无明显破坏作用,感官品质优良,有利于保鲜.

4. 结论与展望

依据超声波清洗原理,在前人研究超声波清洗与根类中草药组织类似的胡萝卜、豇豆等蔬菜的基础上,经过实验获得超声波清洗根类中草药的声频、功率、时间和温度等相关参数,使根类中草药在确保有效成分不流失、不破坏的前提条件下,使用超声波清洗,实现用水少、洗净度高、易干燥,杀灭虫卵、抑制细菌和病毒、提高药物利用率,降低劳动强度、改善劳动条件的目的.

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