هدف از پژوهش حاضر، مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرایند استخراج اسانس بیدمشک (Salix aegyptiaca L.) با روش تقطیر آبی با کمک فراصوت و مقایسه آن با اسانس به دست آمده با روش‌تقطیر آبی بود. به‌منظور به حداکثر رساندن بازده استخراج، محتوای ‌فنولی‌کل و IC₅₀، زمان فراصوت (45-15 دقیقه)، توان فراصوت (500-100 وات) و نسبت آب به گیاه (10-3 (حجمی/وزنی)) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اثرات زمان و توان فراصوت بر  بازده استخراج، محتوای فنولی کل و IC₅₀ اسانس معنی‎دار بود (05/0˂p). اگرچه افزایش نسبت آب به گیاه به‌طور معنی‌داری منجر به بازده استخراج بیشتر گردید (05/0˂p)؛ با این‌حال، این متغیر تأثیر معنی‌داری بر محتوای ‌فنولی‌کل و IC₅₀ نداشت (05/0˃p). متغیرهای بهینه‌شده زمان فراصوت، توان فراصوت و نسبت آب به گیاه به‌ترتیب برابر 39 دقیقه، 189 وات و 8/6 (وزنی/حجمی) بود. در شرایط بهینه، از هر دو روش تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت برای استخراج اسانس استفاده شد. بازده استخراج تقطیر آبی با کمک فراصوت (009/0±108/0 درصد) به‌طور معنی‌داری بالاتر از روش تقطیر آبی (109/0±081/0 درصد) بود (05/0˂p). در مقایسه با تقطیر آبی، روش تقطیر آبی با کمک فراصوت منجر به زمان استخراج کوتاه‌تر، مصرف انرژی کمتر، خاصیت ضداکسایشی بالاتر و بازده استخراج بالاتر گردید. خصوصیات فیزیکی اسانس روش‌های تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت تفاوت معنی‌داری نداشت (05/0˃p). در میان چهار مدل سینتیکی، مدل سیگموئیدی بهترین مدل انتخاب گردید که می‌تواند برای مدل‌سازی سینتیک استخراج اسانس توسط روش‌های تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت مورد استفاده قرار گیرد.