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蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析随着全球对可持续能源的需求不断增长，秸秆厌氧发酵作为一种绿色能源技术，受到了越来越多的关注和发展。
然而，秸秆作为一种难以降解的生物质，其直接利用效率较低，需要进行预处理以增加厌氧发酵的产气率和稳定性。
蒸汽爆破预处理技术是一种广泛应用于生物质处理的方法，具有高效性、环保性等优势。
本文将从技术和经济两个方面对蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的可行性进行分析。
一、蒸汽爆破预处理技术的原理和优势蒸汽爆破预处理技术是利用高温高压蒸汽对生物质进行处理，使得其纤维素和半纤维素分解产生出易于厌氧发酵的可溶性有机物。
该技术具有以下优势：1、高效性。
蒸汽处理能够在短时间内使得秸秆中的纤维素和半纤维素分解产生大量的可溶性有机物，提高了发酵的产气率和稳定性。
2、环保性。
该技术不需要使用化学药剂，不会产生污染物，对环境无害。
3、适用性强。
蒸汽处理适用于各种类型的生物质，同时可以对不同种类的生物质进行不同的处理方案，以达到最佳处理效果。
二、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的应用蒸汽爆破预处理技术已经被广泛应用于秸秆厌氧发酵中。
其处理流程主要包括将秸秆经过机械粉碎后加入蒸汽处理器中，在高温高压的蒸汽环境下进行处理，处理后得到的秸秆被送入厌氧反应器进行发酵。
该处理流程具有高效性、环保性、稳定性等优势，可以大幅度提高秸秆的发酵效率和产气率。
另外，蒸汽爆破预处理技术还可以与其他预处理技术如碱处理、酸处理等结合使用，以达到更好的处理效果。
比如，在秸秆厌氧发酵中，将蒸汽处理和酸处理结合使用，可以在短时间内大幅度提高发酵的产气率和稳定性，进一步增加该技术在生物质处理中的应用范围。
三、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的经济效益从经济效益方面考虑，秸秆厌氧发酵技术的应用可以减少能源的消耗，降低碳排放量，提高发酵产物的附加值。
同时，将蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵中，可以进一步提高发酵产气率和稳定性，降低发酵成本，进一步增加产生的经济效益。
木质纤维素蒸汽爆破预处理技术的研究进展随着全球能源和环境问题的日趋紧迫，使用可再生、廉价和丰富的生物质资源作为替代能源和替代化学品的需求不断增长，而木质纤维素是其中最重要的资源之一。
木质纤维素是由几乎所有植物组成的多糖复合物，并且它是目前最常见的可再生资源之一。
然而，木质纤维素的高度结晶、结构致密以及层间结合强度较高等特性使其难以高效地分解。
因此，为了改善木质纤维素的分解效率，预处理技术已成为研究重点之一。
在所有的预处理技术中，木质纤维素蒸汽爆破技术是最有前途的。
木质纤维素蒸汽爆破预处理技术是指将木质纤维素与水和蒸汽混合后，在高压高温条件下对其进行短时间处理，从而使木质纤维素的纤维结构产生强烈震荡和破裂，并且造成内部纤维素层的裂解和开放。
这种预处理技术摧毁了木质纤维素的晶体结构，并改变其形态，同时增加了纤维素的可进一步降解性。
到目前为止，此技术已经在多个实验条件下进行了研究，并取得了良好的效果。
在研究中，发现木质纤维素蒸汽爆破预处理技术可以提高纤维素的可降解性和产物的不同程度。
一项研究表明，在使用蒸汽爆破预处理技术时，木质纤维素与降解酶三天后分解率达到70%，而没有预处理的相对分解率仅为37%。
此外，通过蒸汽爆破预处理技术，可以降低木质纤维素颗粒的平均直径、增加颗粒的比表面积和微孔体积，并且也有助于加快生物降解。
此外，研究人员还发现，木质纤维素蒸汽爆破预处理技术对于不同种类的木质纤维素和不同预处理条件存在显著的影响。
例如，预处理压力、温度和处理时间等参数都与预处理效果密切相关。
在预处理温度较低的情况下，预处理时间需要增加以达到相同的效果。
而在预处理压力较低的情况下，达到相同效果可能需要增加预处理温度或预处理时间。
此外，近年来还出现了一些新的改进方法来增强木质纤维素蒸汽爆破预处理技术。
例如，在预处理过程中添加碳酸钠可以增加木质纤维素的易降解性。
另一项改进方法是在预处理前将木质纤维素与离子液体混合，这种方法可以减少预处理所需的时间，同时提高预处理效果。
麻纤维加工5.1.1大麻纤维大麻，在我国有着悠久的栽培历史，属一年生草本植物，学名Cannabis satovat，俗名汉麻、寒麻、线麻、花麻等，英文名hemp 或true hemp或common hemp。
由于大麻纤维具有特殊的保健作用，大麻纤维的纺织品倍受青睐。
大麻主要由纤维素、半纤维素、木质素、果胶物质组成。
其中纤维素具有可纺织性；半纤维素、木质素、果胶物质等统称为非纤维素，不具有纺织性。
在大麻的韧皮纤维中，非纤维素含量比较多，主要是果胶，为使大麻具有可纺性，就应适度除去非纤维素物质，使麻纤维分离，从而得到熟麻。
这个使生麻变为熟麻的过程就叫做大麻的脱胶，脱胶是大麻生产中的一项重要加工技术。
果胶（以果胶酸为主）是一种无定形的物质，遇到酸、碱、或酵素（果胶分解酶）的作用易水解。
根据这一性质，将脱胶分为：化学脱胶法、微生物脱胶法，另外通过外力作用的机械法也可达到脱胶的目的。
化学脱胶法就是利用某种化学药品（如NaOH、Na2CO3）所配制成的水溶液，通过一定的蒸煮处理，使生麻中除纤维以外的共生物质——表皮、内皮、柔膜细胞组织和果胶质等——经分解作用而部分溶除于水溶液中，再经过脱胶后处理，使大麻纤维束相互分离或成为洁净而柔软的熟麻。
化学脱胶的脱胶时间短，加工效率高，纤维分离均匀，品质亦好，同时，加工不受季节限制，工厂占地面积小，可实现机械化生产，并可克服天然脱胶中难以克服的弊病，纤维收获率比天然脱胶略高。
缺点是化工原料及燃料耗用量大，污染严重，脱胶成本与天然脱胶法相比要高一倍。
微生物脱胶法，亦即细菌脱胶法，是应用最普遍、历史最久的一种脱胶方法。
它作为麻类深加工一项重要技术已经引起了不少有关学者的关注，它是利用天然或人工培养的细菌发酵作用产生果胶酶，使果胶类物质水解而获得分离的纤维束。
但是，在发酵过程中，要具有一定的温度，并要适当的控制水质酸度（pH）值变化等一系列的因素，如控制不当，就可能产生其它酶系菌类的破坏作用，而致纤维素的分解。
中科院科技成果——汽爆技术在药用植物生态产业
炼制中的应用
项目简介
中药种类众多，其中植物药占到80%以上，而中药有效成分往往包裹在植物细胞壁内。
植物细胞壁的致密结构是中药提取的主要屏障，在萃取过程中通过细胞壁进行物质交换是个限速步骤。
传统方法一般采用机械粉碎方法对物料进行破碎处理，但由于植物细胞对于外力的作用有很大的抵抗力，因此机械处理对植物细胞的破坏程度有限。
而如果要将植物类中药粉碎到微米级，则能耗增加，成本提高。
本项目将汽爆技术应用于中药炮制，一方面汽爆可以导致果实细胞出现显著的结构变化，细胞壁遭到破坏出现孔洞，组成细胞壁的半纤维素和果胶质在汽爆处理后含量明显减少，植物组织结构出现较大的缝隙。
汽爆处理比机械粉碎更为剧烈，对于植物细胞结构的破坏也更为彻底，不仅减小细胞壁内活性成分提取的阻力，而且提取液的粘稠性减小，有利于产物的分离纯化。
另一方面，汽爆过程中水蒸汽的高温蒸煮可能促进中药化学成分的反应，发挥中药炮制的作用，且有利于缩短中药炮制时间（仅需几分钟）。
因此汽爆有可能成为一种新型的炮制工艺。
蒸汽爆破对从植物中提取的多酚含量及抗氧化活性影响的研究进展作者：夏智慧崔文玉丰程凤罗凯云程安玮来源：《江苏农业学报》2021年第05期摘要：蒸汽爆破是一種新兴的原料预处理技术，通过高温高压和蒸汽瞬间释压作用于生物基质，可实现物料在组分水平、组织水平和细胞水平上的分级分离。
本文简要介绍了蒸汽爆破过程中原料所发生的主要的物理、化学变化，阐述了蒸汽爆破技术对粮油、果蔬和其他原料中提取的植物多酚含量以及体外和细胞内抗氧化活性的影响，并对蒸汽爆破的研究前景进行了展望，以期进一步拓展该技术在食品加工行业的应用范围。
关键词：蒸汽爆破; 植物多酚; 抗氧化活性中图分类号： TS201.1 文献标识码： A 文章编号： 1000-4440（2021）05-1352-09Research progress on the effects of steam explosion on the content and antioxidant activity of polyphenols extracted from plantsXIA Zhi-hui， CUI Wen-yu， FENG Cheng-feng， LUO Kai-yun， CHENG An-wei（College of Food Science and Technology， Hunan Agricultural University/Hunan Rapeseed Oil Nutrition， Health and Deep Development Engineering Technology Research Center， Changsha 410128， China）Abstract： Steam explosion， as a new technology of material pretreatment， can achieve the separation of bioactivity compounds at the component， tissue and cell levels by the instantaneous pressure relief on biomass under the dual action of high temperature and pressure. This paper briefly introduced the main physico-chemical changes of raw materials in the process of steam explosion，expounded the effects of steam explosion on the content of plant polyphenols in grain， oil， fruit and vegetable and other raw materials and their antioxidant activity in vitro and in cells， and prospected the research of steam explosion， in order to further expand the application scope of steam explosion in food processing industry.Key words： steam explosion; plant polyphenols; antioxidant activity植物多酚是植物体中分子结构具有多个羟基的次生代谢物，被称为第七大营养素，多酚的结构和结合方式复杂，种类繁多，主要包括酚类、羟基苯甲酸和肉桂酸衍生物、类黄酮、花青素、香豆素和单宁等 [1] 。
蒸汽爆破蒸汽爆破即汽爆（Steam Explosion），是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。
其技术本质为：将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解。
由于其既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。
中文名：蒸汽爆破外文名：Steam Explosion类型：自然现象发生对象：生物质，植物作用：结构重排主要介绍植物细胞中的纤维为木素所粘结，与高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满压力蒸汽的物料骤然减压时，孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果，可部分剥离木素，并将原料撕裂为细小纤维。
可以认为，在蒸汽爆破过程中存在以下几方面作用：①类酸性水解作用及热降解作用：蒸汽爆破过程中，高压热蒸汽进入纤维原料中，并渗入纤维内部的空隙。
由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解，低分子物质溶出，纤维聚合度下降。
②类机械断裂作用：在高压蒸汽释放时，已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来，纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动，使纤维发生一定程度上的机械断裂。
这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂，还原端基增加，纤维素内部氢键的破坏，还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。
③氢键破坏作用：在蒸汽爆破过程中，水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。
同时高温、高压、含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基，增加了纤维素的吸附能力。
瞬间泄压爆破使纤维素内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中，打断了纤维素内的氢键。
分子内氢键断裂同时纤维素被急速冷却至室温，使得纤维素超分子结构被“冻结”，只有少部分的氢键重组。
蒸汽爆破技术及其应用摘要：基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的低压爆破技术。
在研究秸秆无污染汽爆作用机制的基础上，开发出了无污染汽爆技术清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法。
该技术不仅在秸秆综合利用上得到应用，而且还可应用于烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业。
关键词：汽爆，秸秆综合利用，清洁生产1928 年，美国的 W.H.Mason[1]发明了爆破制浆技术。
该技术使用7~8 MPa 的饱和水蒸汽作为介质进行爆破，只是在纤维板生产中应用。
因该技术爆破压力高，因此难以推广。
几十年来，各国围绕这项技术进行了大量研究与实验。
1980 年加拿大E.A.Delong[2]发明了Iotech专利，使用3.8~5.2 MPa 的饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木片；加拿大的 Stake[3]推出了连续爆破技术，于 1.48~1.76 MPa 下每 4 分钟喷放一次。
其它爆破工艺还有Siropuler，Kokta等。
国内对爆破制浆的研究从80年代中期开始起步，并发表了研究论文。
这些工艺的共同点是针对木材，仍然是先用化学药品预处理木片，再进行爆破。
这样，仍然需加入大量化学药品，造成环境污染。
我们基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的低压汽爆技术。
我们利用汽爆技术开发出了清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法，并研制出3 m、5m具快开门口的汽爆罐，申请了多项国家发明专利。
由于汽爆过程中不添加任何化学药品，消除了污染源；在汽爆过程中所降解的半纤维素，可使之资源化，生产高附加值的双歧生长因子。
因此，从根本上解决汽爆的污染问题。
大幅度降低了生产成本。
目前无污染汽爆技术在秸秆综合利用、烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业应用前景广阔。
1 秸秆汽爆作用机制[7]具有细胞结构的植物原料在高压(1.5 MPa)、高温(190℃)介质下汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖，同时复合胞间层的木质素软化和部分降解，从而削弱了纤维间的粘结。
蒸汽爆破稻草纤维/PVA模压制品的制备与性能研究秸秆是一种丰富的可再生资源,但由于其纤维形态较差,表皮的蜡质和二氧化硅含量较高,限制了秸秆的应用。
因此改善秸秆的表面结构和性能,提高其应用价值具有重要的研究意义。
本文以稻草为研究对象,采用螺杆蒸汽爆破技术破坏了稻草的表面结构,并改善了稻草的纤维形态。
同时,本文提出了一种聚乙烯醇(PVA)的干法施胶方式,在不添加水的条件下,利用植物纤维中自身的水分促进PVA的塑化,实现了PVA和螺杆蒸汽爆破稻草的模压成型。
通过紫外可见吸收光谱、扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、热重分析、成分测试和吸湿性测试表征分析了螺杆蒸汽爆破对稻草结构和性能的影响,结果表明,经过螺杆蒸汽爆破的稻草,粒径尺寸明显降低,表面结构被破坏,蜡质和二氧化硅发生脱落,胞间层的木质素被剥离,纤维束发生分离形成细长的纤维。
木质素和半纤维素均发生了一定程度的降解,这有利于后续无胶板性能的提升。
将经过蒸汽爆破和机械粉碎预处理的稻草分别制备无胶板,研究了两种预处理方式对无胶板性能的影响。
结果表明,稻草碎料粒径尺寸越小,制得无胶板的性能越好,当稻草碎料的粒径尺寸大于100目时,制得无胶板的弯曲强度为15.53 MPa;而由螺杆蒸汽爆破稻草制备的无胶板,其弯曲强度达到了23.04 MPa。
为了进一步提高板材性能,采用PVA干粉与含有一定水分的螺杆蒸汽爆破稻草直接混合制备复合板材,研究了PVA聚合度、PVA醇解度、纤维含水率以及温度对复合板材性能的影响。
结果表明,在热压温度200℃、纤维含水率10%、热压时间7 min和成型压力10 MPa的工艺条件下,醇解度为88%的PVA,其塑化能力优于醇解度为99%的PVA,低聚合度PVA的塑化能力优于高聚合度PVA。
当添加醇解度为99%的PVA时,板材的弯曲性能较差,而当添加醇解度为88%的PVA时,板材的弯曲性能全部达到国家标准。
此外,纤维含水率和热压温度也会影响板材性能,适当提高纤维含水率和热压温度可以增强板材的性能,但纤维含水率和温度过高会分别造成爆板和纤维降解。
蒸汽爆破技术在全谷物食品加工中的应用
田晓红;谭斌;翟小童;汪丽萍;高琨
【期刊名称】《中国粮油学报》
【年(卷),期】2022(37)5
【摘要】蒸汽爆破技术是一种安全高效的纤维预处理技术,主要应用于木质纤维素原料的预处理。
近年来作为一种新兴的麸皮预处理技术在全谷物加工领域得到关注,该技术在对谷物膳食纤维改性和功能性成分提取上取得显著的进展。
本文综述了蒸汽爆破技术的工作原理以及在全谷物加工中的研究进展,重点介绍其在降低麸皮的颗粒度、增加膳食纤维的溶解性、提高酚酸和游离氨基酸含量、钝化内源酶等方面的影响,以及蒸汽爆破后麸皮的微观结构和分子结构的变化,进一步分析了其在全谷物食品加工领域的应用前景。
【总页数】8页(P16-23)
【作者】田晓红;谭斌;翟小童;汪丽萍;高琨
【作者单位】国家粮食和物资储备局科学研究院;江苏省现代粮食物流与安全协同创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】TB41
【相关文献】
1.蒸汽爆破技术在烟梗加工中的应用
2.酶制剂在蛋白食品加工中的应用／酶制剂在谷物食品中的应用
3.蒸汽爆破技术在食品原料预处理中的应用研究进展
4.低温等
离子体技术在全谷物加工中的应用进展5.2011全国米面杂粮营养安全和全谷物食品技术交流暨粮食、食品机械和谷物食品展示会
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中草药加工领域的蒸汽爆破技术中草药加工5.4.1 麻黄空气蒸汽耦合汽爆破壁及麻黄碱的提取麻黄草是一味重要的中草药，在我国具有悠久的药用历史，多用于治疗风寒感冒、胸闷喘咳、风水肿、支气管哮喘等病症，其中起主要活性作用的成分是麻黄碱。
麻黄碱属苯异丙胺衍生物，可溶于水、乙醇、乙醚等溶剂中，因此可采用水提、醇提、醚提等方法。
传统的提取和精制方法是水煮、碱化、甲苯萃取、草酸萃取、脱色、精制等步骤，提取步骤繁多，复杂，提取率低。
麻黄草属草本植物，具有草本植物的纤维结构特点，细胞壁主要成分为纤维素、木质素、半纤维素，较适宜于汽爆。
汽爆能够破坏麻黄草的细胞壁，有望提高对麻黄碱的提取率。
5.4.1.1 麻黄草汽爆条件的确定传统的汽爆方式是植物原料在高压(0.8-3.4 MPa)、高温(180-240 ℃)介质下汽相蒸煮，而麻黄碱具有挥发性，在此条件下易随蒸汽挥发损失。
为避免如此剧烈的处理条件，陈洪章等采用先通入空气至一定压力，然后迅速通入蒸汽至设定压力的汽爆处理方法对麻黄草进行了处理。
麻黄草汽爆条件见表 4.4.1。
这种汽爆方法降低了蒸汽的温度，同时保持了汽爆时的压力。
另外，在相同的汽爆压力下，此方法所含的蒸汽较少，避免较多冷凝水。
麻黄汽爆后通过后续的提取工艺，确定较佳的汽爆参数。
表4.4.1 麻黄草汽爆条件样品汽爆条件温度(℃)1号样通空气至压力为8 kg/cm2，然后迅速通13 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟2号样通12 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟1883号样通空气至压力为8 kg/cm2，然后迅速通15 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟对麻黄草及上述经过汽爆处理过的麻黄草进行浸取处理，草∶水=1∶8，浸取时间为70 min，浸取温度为90 ℃，浸取次数为一次，然后进行麻黄碱提取收率的测定。
图4.4.1 不同汽爆条件处理麻黄草后麻黄碱的提取收率从图4.4.1中可以得出：三种汽爆处理后麻黄草中麻黄碱的提取收率均比未汽爆的高，其中3号样最高为0.35%，占麻黄碱含量的33.65%。
说明汽爆对麻黄草的组织结构造成了一定的破坏，在相同的提取条件下麻黄碱提取收率较高。
在汽爆的麻黄草中，采用第三种汽爆工艺（3号样）的提取收率明显高于另外两种。
说明单纯采用蒸汽作为汽爆介质（2号样）可能造成易挥发的麻黄碱的损失，而空气蒸汽耦合汽爆，可控制较低的汽爆温度。
同时，压力的大小也影响汽爆的效果，通空气至压力为8 kg/cm2，然后迅速通15 kg/cm2蒸汽为较佳汽爆条件。
蒸汽的加入是使汽爆介质的穿透性更强，且因为蒸汽的存在使麻黄草细胞壁中的半纤维素自体水解，纤维素部分键断裂，即水参与了化学反应，从而更有效地达到汽爆效果。
爆破时间也是重要参数，时间过短高压介质未能完全渗入麻黄草细胞内部，时间过长浪费能源且水蒸汽易因散热而冷凝，汽爆效果不好。
从经验及预试得出麻黄草爆破时间以3分钟为最佳。
三种汽爆样品外观上1号样和3号样外观相似，与未处理的麻黄草比较，颜色略深，表观显得粗糙，并有部分蓬松化，纤维破裂卷曲。
2号样颜色更深，略现黑色，部分蓬松化且黏附在一起（图4.4.2）。
A B图4.4.2汽爆前后麻黄照片A: 麻黄草 B: 汽爆麻黄草(3号样)通过电镜对麻黄汽爆前后的组织变化进行观察，见图 4.4.3。
对比图中的A和B不难发现未汽爆的麻黄草表面的孔小且稀，而经过汽爆处理的麻黄草表面的孔大且较未汽爆的密。
对比C和D可以发现经过汽爆的麻黄草表面纤维和纤维束明显卷曲折叠，变得柔软，有的纤维断裂。
A BC D图4.4.3麻黄汽爆前后的组织变化照片A、未汽爆麻黄草电镜照片（400倍）B、汽爆麻黄草电镜照片（400倍）C、未汽爆麻黄草电镜照片（2200倍）D、汽爆麻黄草电镜照片（2000倍）5.4.1.2 汽爆后麻黄碱最佳提取工艺的确定麻黄草汽爆后，细胞壁受到破坏，使后续提取工艺参数可能受到影响。
麻黄碱提取过程主要参数有提取温度、时间及提取次数。
实验发现温度的升高、浸提时间的延长、浸提次数的增加，均能够增加麻黄碱的质量提取收率。
正交实验表明在影响麻黄碱提取收率的各因素中，提取次数起主要的影响作用，其次是提取时间及温度。
最佳的提取工艺为浸取温度100 ℃，浸取时间90 min，浸取次数3次。
在此工艺下麻黄碱的提取收率为0.98%，占麻黄碱含量的94.23%。
5.4.1.3 麻黄草汽爆破壁机理汽爆是采用空气、水蒸汽等介质对植物进行爆破。
由于植物细胞壁由纤维素等物质组成，易受高压空气膨胀时的冲击而破裂，同时水蒸汽易浸入植物细胞中，使成分软化，产生一系列的化学变化。
汽爆的机理分析：具有细胞结构的植物原料在一定压力、温度的介质下汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖，同时复合胞间层的木质素软化和部分降解，从而削弱了纤维间的粘结。
然后突然减压，介质和物料共同作用完成物理的能量释放过程。
物料内的汽相介质喷出瞬间急速膨胀，同时物料内的介质迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，产生的爆破力使得细胞的组织结构破坏，细胞壁被撕裂成小的片段，木质素重新分布，纤维素充分暴露，变成结构疏松、柔软的立体状组织。
膨胀的气体以冲击波的形式作用于物料，使物料在软化条件下产生剪切力变形运动。
由于物料变形速度较冲击波速度小得多，使之多次产生剪切，使纤维有目的分离。
汽爆是半纤维素自体水解作用，纤维断裂，细胞壁被破坏。
5.4.1.4 汽爆麻黄中麻黄碱提取动力学方程称取一定量的汽爆麻黄，用蒸馏水在100℃下分别提取20 min 、30 min 、40 min 、50 min 、60 min 、70 min 、80 min ，提取一次，过滤后，测定滤液中麻黄碱的含量。
采用统计软件Origin6.1，以提取时间为x 轴，t 时刻麻黄碱的提取量为y 轴绘出提取量－时间曲线图，并以Boxlucasl 指数函数)1(bt e a y --=进行非线性拟合，得到汽爆麻黄中麻黄碱提取动力学曲线（图3.7）。
t 时刻每克汽爆麻黄中麻黄碱提取量y 的计算：从拟合的曲线可以得出方程)1(kt t t e V V -∞-=中∞t V =7.39, k =0.02, 在100 ℃，提取一次情况下，汽爆麻黄中麻黄碱的提取动力学方程为)1(39.702.0t e y --=，相关系数R 2＝0.99109，说明试验数据基本吻合一级速率方程。
随时间的延长麻黄碱的提取量增加。
100 ℃，提取一次，每克汽爆麻黄中所能提取的麻黄碱的理论量为7.39 mg ，占麻黄碱含量的71.06%。
5305.3)30(⨯-滴定值＝汽爆麻黄的质量时刻麻黄碱的提取质量＝t y5.4.1.5 麻黄草汽爆前后色素提取量的变化称取麻黄草段(1~2 cm)及汽爆麻黄各5 g ，加50 mL 蒸馏水加热100 ℃，提取1 h 。
提取液过滤，稀释10倍，在535 nm 下进行色素测定。
以公式RA E nm .%1535=计算色价（A:样品溶液的ABS 值；R:稀释倍数）。
%1535nmE 为色价，反应色素的相对含量。
麻黄草提取液色价：10.1100.101.%1535=⨯==R A E nm 汽爆麻黄提取液色价：30.1100.130.%1535=⨯==R A E nm 从实验结果可以看出，汽爆麻黄提取液中色素含量高于麻黄草提取液中的，说明汽爆麻黄后不仅提高了麻黄碱的提取收率，而且其它非目标成分的提取量也随之增加。
汽爆技术适用于植物的根、茎、皮、叶等多纤维植物，目前主要应用于木材制浆方面，对草类植物汽爆处理的研究也有较大的发展，但在中草药有效成分的提取方面还未见报道。
本试验证明麻黄草经过汽爆处理比未经汽爆处理的麻黄碱提取收率明显提高。
由于麻黄碱有易挥发性，本试验采用空气蒸汽耦合汽爆，即先通入空气再迅速通入蒸汽，以达到设定的汽爆压力且保持较低的汽爆温度。
另外，在相同的汽爆压力下，此方法所含的蒸汽较少，避免形成过多的冷凝水，从而减少麻黄碱的损失。
麻黄草汽爆处理参数为：通空气至压力为8 kg/cm2，然后迅速通15 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟。
经过汽爆的麻黄草表面纤维和纤维束明显卷曲折叠，变得柔软，有的纤维断裂。
说明汽爆确实使麻黄草的细胞壁发生破坏。
汽爆处理后明显提高了麻黄草中麻黄碱的提取收率。
在影响麻黄碱提取收率的各因素中，提取次数起主要的作用，其次是提取时间及温度。
麻黄碱的理论最佳提取工艺为：100 ℃，90 min，提取3次，提取收率为0.98%，占麻黄碱含量的94.23%。
汽爆技术投资少且操作简单，随着研究的深入，此技术在中草药有效成分提取的工业生产中有广阔的发展前景。
5.4.2灵芝蒸汽爆破工艺及应用灵芝孢子是灵芝子实体生长成熟时弹射出的灵芝“种子”。
灵芝孢子粉是灵芝孢子的集合体。
灵芝孢子是灵芝子实体的精华，所含有效成份及药用价值、营养价值是灵芝子实体数倍。
但因其外部包裹着两层坚硬的细胞壁外壳，阻碍了人体对其内含物的完全消化吸收。
只有破壁的灵芝孢子的有效成分才能易于人体吸收利用，才体现出其独有的药物价值和营养价值，因此，破壁是提高灵芝孢子有效物质溶出率的关键，目前国内外常用的破壁方法有五种，均存在一定不足。
（1）发酵法，是将灵芝孢子堆积发酵到70℃时，其孢子壁开始胀破。
此法简单，但内含物的有效成份大部分被水解破坏，且破壁率低，有污染。
（2）酶解法，是采用多种溶壁酶混合，在水中将灵芝孢子壁溶解掉。
由于溶壁酶的活性受温度湿度等外界因子的影响较大，所以，实际操作中适宜的溶壁时间很难掌握，时间过短，壁难以破坏，时间过长，其有效溶解物会溶解。
（3）高频超声波法，是采用湿法破壁，耗能大，烘干成本高。
（4）高功率高速气流磨法，该法投资大，噪音高，破壁后的灵芝孢子需低温储藏。
（5）微波负压法，也是采用湿法破壁，抽气降压，生产量小，投资大，生产成本高。
针对上述灵芝孢子破壁方法的技术不足，陈洪章等采用二氧化碳汽爆技术生产的缓释长效型破壁灵芝孢子粉，提高了生产质量使破壁率大于98%；使破壁成本较高速气流磨法降低50%；符合无公害农产品的加工方法，符合传统灵芝煎剂工艺。
产品在5000倍电镜下观察，灵芝孢子破壁不破膜（见图1），保证了灵芝孢子功效成分的完整性和天然性；破壁率大于98%；破壁成本降低50%；能常温储藏。
该工艺的具体操作方法是：将灵芝孢子置于高压容器罐中，其体积约占高压容器罐体积的10%-25%，将罐密封后，向其中通入等量的二氧化碳气体和高压蒸汽，使罐中压力达到0.5-1.5Mpa，保持1-15min，然后快速泻压，放掉高压容器罐中气体，并将其中处理的精品好文档，推荐学习交流灵芝孢子释放到常压容器中，即得到二氧化碳汽爆破壁的灵芝孢子粉原料。
将汽爆破壁灵芝孢子粉原料置于干燥机中，50-80℃干燥5-12h，至干透疏松，然乎分装，用钴60在5-15KGY吸收剂量条件下，进行辐射灭菌1-3h，即得到产品。
