恆温

恆温：是一個專業術語，用人工或自動控制方法保持温度值的恆定不變。所設定的温度值不受其它因素的影響，也使初期設定的温度與任何一時刻的温度相同或者相近似。

採用三頻恆温數控超聲輔助提取技術優化了訶子總多酚提取工藝；通過比較試驗和掃描電鏡分析了該技術高效提取的原因；從Fick第一定律出發建立了訶子總多酚擴散動力學方程，並進行了驗證。結果表明，恆温超聲提取訶子總多酚最佳工藝條件為：乙醇體積分數60%、超聲頻率80kHz、超聲功率180W、提取温度70℃；該工藝提取效率顯著高於水浴振盪提取工藝( P<0.001)；掃描電鏡觀察發現，恆温超聲提取技術對原料粉末微觀結構破壞更嚴重。結合Fick第一定律及超聲提取動力學推導了恆温超聲輔助提取訶子總多酚動力學方程；驗證試驗表明，在相應的範圍內，提取時間對數和提取功率對數均與訶子總多酚濃度對數呈正比關係。結果表明：恆温超聲輔助技術可用於訶子總多酚高效提取。 ^[1] 

前階段訶子總多酚質量比隨提取時間的延長而升高，當提取時間達到9min時質量比達到最大值，此後隨着提取時間的延長總多酚質量比逐漸減少。可能是隨着加熱時間延長導致提取出的一些熱敏性成分轉化降解所致。故選定提取時間7、9和11min做正交試驗。 ^[1] 

隨着超聲頻率增大提取液總多酚質量比逐漸降低。超聲波頻率與波長成反比，隨着頻率增加，其波長隨之減小，造成聲波在傳播過程中衰減加快，進而影響到對細胞的破碎效率。同時，頻率升高將導致空化作用的閾值升高，導致空化效果減弱。基於以上原因，造成總多酚質量比隨頻率升高而下降。 ^[1] 

在超聲功率120～210W範圍內，提取液總多酚質量比隨着超聲功率的增大逐漸增大。當提取功率大於210W 以後，總多酚質量比隨着時間的增加反而逐漸降低。因超聲波的空化效應和機械作用有效破壞植物細胞壁，有效成分遊離進入提取溶劑，使一定範圍內隨超聲功率升高而促進總多酚溶出。而當功率過高時，造成温度過高又促使某些總多酚分解。同時，功率越高其聲強也越高，聲強越高產生的空泡越多，空泡越多反射聲波越多，使能量傳遞效率降低，影響總多酚提取率。故試驗選定提取功率180、210和240W做正交試驗。 ^[1] 

在40～70℃温度範圍內，總多酚質量比隨超聲温度升高而逐漸上升，70℃達最高，當超過70℃後反而下降。其原因可能是，在低温時，超聲波未能將細胞徹底破碎。隨着温度升高，分子熱運動加速，進一步破碎細胞結構，從而使總多酚充分溶出。但是，隨温度繼續增加，接近溶劑的沸點，造成溶劑氣化而減少了固-液間的有效接觸面積，提取速率反而下降。此外，高温容易加速熱不穩定活性物質降解。故選定65、70和75℃做正交試驗。 ^[1] 

隨着提取液料比增大，總多酚質量比逐漸增加，當液料比達到20mL/g後，總多酚質量比變化不大。這是因為液料比增大時，浸提劑乙醇可以與訶子粉充分接觸，使總多酚容易溶出。但是當液料比超過一定範圍時，溶液中多酚含量接近飽和，同時也會導致其他雜質溶出較多，與總多酚形成競爭性抑制，從而影響總多酚繼續溶出。因此，綜合考慮生產成本和後續處理，正交試驗選定液料比20mL/g為固定參數。 ^[1] 

在30% ～60%的體積分數範圍內，總多酚質量比隨着乙醇體積分數的增大而快速上升，60%時達最大，在70% ～80%範圍內反而下降較快。植物體內的部分多酚以遊離的形式存在於液泡中，部分與蛋白質、多糖通過氫鍵或疏水鍵以結合的形式存在於細胞壁中。而乙醇體積分數過高會使蛋白質變性，降低與之結合的總多酚溶出效果。同時導致溶劑揮發增大，一些醇溶性雜質溶出增加，而干擾與之結合的總多酚溶出，造成總多酚質量比下降。故選定50%、60%和70%乙醇做正交試驗。 ^[1] 

根據能量守恆定律，證明了土壤恆温層温度等於年均氣温，並且用4座城市的土壤恆温層温度與當地年均氣温進行對比，驗證了此結論。利用土壤自然温度場模 型，推導出土壤恆温層深度的計算公式。定量分析了響土壤恆温層深度的5種因素，得出了土壤恆温層深度主要受大氣温度年振幅(T_amax -T_am)、恆温層温度振幅(ε)及土壤導温係數(a)3 種因素影響的結論。 ^[2] 

土壤恆温層深度受係數、大氣温度年振幅(Tamax -Tam)、恆温層温度振幅ε、土壤導温係數a及年週期時間τ₀ 的影響。係數Φ受土壤導熱係數λ_t、地表與大氣間的表面傳熱係數α2、導温係數a及年週期時間影響。由於年週期 時間是常量，因此土壤恆 温層深度隨(T_amax -T_am)、ε、a、λ_t、α₂等參數而變化。下面分析這5個參數對土壤恆温層深度的影響程度。 ^[2] 

土壤的導温係數與土壤密度、比熱容、土壤種類及含水率有關。不同地點、土質的土壤，其導温係數不同。不同密度、含水率的砂土和粘土的導温係數，當其他因素不變，土壤導温係數從2 ×10^-7 m²∕s 變化到10 ×10^-7m²∕s 時，土壤恆温層深度從7.7m 變化到17.3m，

導温係數對土壤恆温層深度影響很大，導温係數越大，土壤恆温層深度越深。這點可以從導温係數的物理意義上得到解釋，導温係數是材料傳播温度能力大小的指標，故導温係數越大，土壤中温度變化傳播越迅速，大氣温度年週期變化對土壤影響的深度越深，所以土壤恆温層深度越深。 ^[2] 

由於中緯度和內陸區的大氣温度年振幅較大，故一般中緯度地區恆温層的深度較深，極地和赤道較淺，內陸區較深，濱海區較淺。大氣温度年振幅越大，則土壤温度振幅消失的深度越深，恆温層深度越深。恆温層的深度隨大氣温度年振幅的自然對數值呈線性變化。當温度振幅(T_amax -T_am )從10℃變化到40℃，恆温層深度從8.6m變化到11.3m。 ^[2] 

不同的測温儀器、測試條件所能達到的精度是不同的。根據精度的要求及測試條件的限制，可以選擇土壤温度振幅小於不同值視為恆温層。從恆温層的深度隨所選擇振幅倒數的自然對數值呈線性變化。當精度從0.3℃變化到0.05℃，恆温層 深度從8.4變化到11.7m，所選擇恆温層振幅越小，則恆温層深度越深。 ^[2] 

當土壤的導熱係數λ_t 從0.4W∕(m^。K)變化到2.0W∕(m^。K)時，土壤恆温層深度從10.27m變化到10.20m，可見土壤導熱係數對恆温層深度幾乎沒有影響。 ^[2]