تطوير نظام معدات استخراج النباتات بمساعدة الموجات فوق الصوتية

معظم المكونات الفعالة في النباتات موجودة في الخلايا. كيفية استخلاصها بكفاءة وتطبيقها على الصناعات مثل الطب الحيوي والمواد الكيميائية الغذائية. هذه واحدة من النقاط الساخنة للبحث في مواضيع البحث العلمي في هذه المرحلة. استكشاف عمليات الاستخراج المتقدمة وتطوير معدات استخراج النباتات الفعالة هي مفتاح دراسة استخراج المكونات الفعالة في النباتات.

تعطل الموجات فوق الصوتية هو وسيلة فعالة لتعطيل الخلايا أو العضيات. آليتها هي ظاهرة التجويف من توليد الفقاعات ، النمو ، إلى تفتت الفقاعات عندما تعمل الموجات فوق الصوتية على الحل. تسبب موجة الصدمة وقوة القص الناتجة عن ظاهرة التجويف في أن تصل الخلايا إلى LYSE ، ويتم إطلاق المكونات الفعالة في الخلايا على الفور في المذيب ، وبالتالي تحسين كفاءة الاستخراج وتقصير وقت الاستخراج. إن استخدام تقنية اضطراب الموجات فوق الصوتية لاستخراج النبات له خصائص سرعة الاستخراج السريعة ، ومعدل الاستخراج العالي ، والانتقائية الجيدة. علاوة على ذلك ، فإن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية لديه مزايا حجم المعالجة الكبير لمرة واحدة ، وتكرار جيد ، والتشغيل البسيط. لذلك ، تستخدم تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في استخراج المكونات الفعالة في النباتات. حققت هذه التكنولوجيا نتائج معينة ولعبت دورًا مهمًا في مجال استخراج النبات.

تطوير معدات استخراج النباتات بمساعدة الموجات فوق الصوتية

تشمل معدات الاستخراج بالموجات فوق الصوتية على نطاق المختبر بشكل رئيسي مستخلصات بالموجات فوق الصوتية حمام المياه والمستخرجات بالموجات فوق الصوتية المسبقة ، وهي المنظفات بالموجات فوق الصوتية وسحق الخلايا بالموجات فوق الصوتية. يتم امتصاص محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية للنظافة بالموجات فوق الصوتية في الجزء السفلي من حمام الفولاذ المقاوم للصدأ. خاصته هو أنه يستخدم مزيجًا من محولات الطاقة المتعددة للعمل ، ويمكن أن تكون الطاقة بالموجات فوق الصوتية الكلية كبيرة نسبيًا ، ولكن الطاقة لكل وحدة حجم صغيرة. يمكن إدراج محول التحقيق في كسح الخلية بالموجات فوق الصوتية في أي حاوية استخراج مطلوبة. خاصتها هي أنه يستخدم محولًا بالموجات فوق الصوتية عالي الطاقة ، والذي يركز على جعل الطاقة لكل وحدة حجم أكبر ، ولكن الطاقة الكلية صغيرة نسبيًا. تأثير استخراج المستخرج بالموجات فوق الصوتية التحقيق أفضل من تأثير مستخرج الموجات فوق الصوتية للموجات فوق الصوتية.

إن معدات استخراج المصانع الحالية في الصين هي كل أنواع الإنتاج الصناعي ، وقدرة خزان الاستخراج كبيرة ، وهي غير مناسبة للتدريس والبحث العلمي. من خلال التحقيق ، نتفهم الوضع الحالي وتطوير الاتجاه لتكنولوجيا استخراج المكونات النشط للمكونات والمعدات في الداخل والخارج. في ضوء الوضع المحدد والاحتياجات الفعلية لمدرسة الهندسة الكيميائية في جامعة Huaqiao ، قمنا بتصميم خزان استخراج يجمع بين الدورة الدموية للتدفئة الخارجية ، والسحق بالموجات فوق الصوتية ، وأجهزة التحريك الكهربائي مع الظروف الحالية وموارد المعدات ، وأنتجت جهازًا للمكافحة من نوع الموجات فوق الصوتية. تصميم خزان الاستخراج هو مفتاح تطوير هذا الجهاز.

1.1 جهاز التدفئة

تستخدم معظم معدات الاستخراج بالموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق المتاحة تجارياً تسخين حمام الهواء ودرجة حرارة ثابتة. درجة حرارة التدفئة غير متساوية وليس من السهل الحفاظ على الاستقرار. من السهل جدًا التسبب في ارتفاع درجة الحرارة المحلية ، والكوك ، والترابط ، مما يؤثر بشكل كبير على جودة المستخلص وكفاءة استخراج النبات. يتم استخدام حمام ماء ثابت في درجة الحرارة للتدفئة الخارجية ، ويتم استخدام مضخة تدوير حمام الماء لإدخال الماء الساخن في سترة خزان الاستخراج لتسخين المادة في خزان الاستخراج ، بحيث ترتفع المواد بسرعة وتسخين في درجة حرارة الاستخراج المطلوبة ؛ وبالتالي تجنب ظاهرة الكوك والتغير النووي الناجم عن التلامس المباشر بين المادة الصلبة في خزان الاستخراج وجدار أسطوانة التدفئة والسفلي.

1.2 جهاز الاستخراج

بالمقارنة مع خزان الاستخراج الثابت التقليدي أو خزان الاستخراج مع التحريك ، فإن معدات الاستخراج هذه تجمع بين الجهاز بالموجات فوق الصوتية وجهاز التحريك الكهربائي ، الذي لا يقلل من المعدات ويحفظ المساحة فحسب ، بل يستخدم أيضًا التأثير التآزري للعملية المتقدمة للاستخراج المحلي المفرط والتحريك الكهربائي لتسخين المادة بالتسخين المتزايد ، وتجنب تدمير هذا النشاط. يستخرج.

يتكون خزان الاستخراج في هذه المقالة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ويعتمد جسم الخزان تصميم برميل أسطواني مغلف بقطر برميل يبلغ 20 سم ، وارتفاع 50 سم ، ونسبة قطر إلى ارتفاع من 2: 5 ، وحول حجم حوالي 15 لتر. تم تصميم الغطاء العلوي لخزان الاستخراج مع فتحة إدخال مسبار بالموجات فوق الصوتية (40) ومنفذ الوصول إلى قضيب التحريك الكهربائي (26). في الوقت نفسه ، تم تصميم أنبوب توصيل درجة الحرارة وأنبوب أخذ العينات وأنبوب تنفيس (واجهات بقطر 10 لكل منهما) لمراقبة درجة حرارة الاستخراج وتأثير الاستخراج في الوقت الفعلي. يحتوي خزان الاستخراج على سعة صغيرة ، وهيكل بسيط ، ويسهل تشغيله. إنه مناسب لتجارب التدريس التجريبية والبحث العلمي.

1.3 جهاز التحكم

يتم استخدام التأثير التآزري لحمام ماء درجة الحرارة الثابتة ومضخة المياه المتداولة لتحقيق التحكم التلقائي في درجة حرارة التداول للمستخلص ؛ يتم استخدام جامع خطوة بخطوة أوتوماتيكي ونظام المضخة المتداولة لتجربة المستخلص تلقائيًا ، وذلك لمراقبة معلمات عملية الاستخراج وضمان كفاءة الاستخراج.

2 تكوين ومبدأ العمل لنظام المعدات

يشمل نظام معدات الاستخراج في هذه الورقة أساسًا حمام ماء ثابت في درجة الحرارة ، وخزان استخراج النبات ، ومهاجمة الخلايا بالموجات فوق الصوتية ، ومركبة كهربائية ، ومجمع جزئي تلقائي ومكونات أخرى.

يستخدم نظام المعدات تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية لاستخراج النبات. يتمثل مبدأ العمل في استخدام ظاهرة التجويف ، والعمل الميكانيكي والتأثير الحراري للموجات فوق الصوتية لتعزيز الإفراج السريع عن المكونات الفعالة للمستخلص إلى المذيب لتحقيق الغرض من الاستخراج السريع. تعتمد كفاءة التكسير بالموجات فوق الصوتية على تردد الصوت والطاقة الصوتية ووقت المعالجة وتركيز الخلية ونوع الخلية.

أثناء عملية عمل نظام المعدات ، يتم استخدام حمام ماء ثابت في درجة الحرارة للتسخين والتحكم بدقة في درجة حرارة الاستخراج المطلوبة. يتم إدخال حمام الماء المذرع مسبقًا في سترة خزان الاستخراج ، ويتم تسخين المادة بسرعة وتسيطر عليها تلقائيًا بواسطة حمام الماء المتداول. نظرًا لأن درجة حرارة حمام الماء لها نطاق واسع يمكن التحكم فيه ، فهي أكثر ملاءمة لاستخراج المنتجات الطبيعية المنخفضة. تم اعتماد تصميم خزان استخراج الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للصدأ ، ويتم تسخين المادة بواسطة حمام الماء المغطى ، والذي يفضي إلى التدفئة الموحدة للمادة وتجنب الكوك المحلي. عن طريق إضافة مسبار بالموجات فوق الصوتية إلى أعلى الخزان واستخدام كسارة الخلايا بالموجات فوق الصوتية لاستخراج الموجات فوق الصوتية ، يمكن تحسين كفاءة استخراج المكونات النشطة للنبات إلى حد كبير. في الوقت نفسه ، تتم إضافة ضجة كهربائية إلى خزان الاستخراج لتحريك المواد بشكل مستمر وتحويلها في خزان الاستخراج ، وهو ما يفضي إلى تحسين كفاءة الاستخراج. يتم استخدام جامع جزئي أوتوماتيكي لتعيين أخذ عينات من الوقت ، وتحليل المكونات النشطة للمصنع ، ومراقبة تأثير الاستخراج ، وجعل عملية الاستخراج قابلة للتحكم في الوقت الحقيقي.

3 خصائص نظام معدات استخراج النبات

1) يعتمد نظام المعدات هذا تصميم خزان استخراج يجمع بين تسخين الدورة الدموية الخارجية للاستحمام المائي ، والسحق بالموجات فوق الصوتية وجهاز التحريك الكهربائي. لديها مزايا الكفاءة الحرارية العالية ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وجودة استخراج جيدة ومعدل استخراج مرتفع. إنه يحل مشاكل انخفاض كفاءة الاستخراج ، ووقت الاستخراج الطويل ، وانخفاض العائد ، واستهلاك الطاقة العالية في طرق الاستخراج التقليدية مثل الاستخراج ، والضغط ، والاستخراج واستخراج الارتجاع.

2) معدات الاستخراج بالموجات فوق الصوتية الصغيرة التي يتم بيعها حاليًا في السوق باهظة الثمن بشكل عام ، بأقل سعر قدره 50000 يوان لكل وحدة. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدمون جميعًا حمامات الهواء لتسخين المواد ، ولا يمكن ضمان الاستقرار ؛ أو لأن خزان الاستخراج كبير في الحجم والسعة (أكثر من 40 لتر) ، فإنه يشغل مساحة كبيرة ويستخدم الكثير من المواد ، وهو أمر غير مناسب للاستخدام المختبري. خزان الاستخراج لنظام معدات الاستخراج هذا صغير الحجم ، وبسيط في الهيكل ، وسهل التشغيل. إنه أكثر ملاءمة للتجارب التجريبية والبحث العلمي ، مما يعكس مزايا انخفاض السعر والجودة الجيدة.

3) الاستفادة من حمام مياه درجة حرارة الفائقة الأصلي ، ومهاجمة الخلايا بالموجات فوق الصوتية ، ومجمع الخطوة التلقائي والمضخة التمعجية وغيرها من موارد المعدات ، واستخدام بعض الملحقات مثل النفايات الكهربائية ، بعد معالجة وتحول ومجموعة ومطابقة ، تم تصميم نظام معدات الاستخراج هذا وتصنيعه ؛ إنه لا يحقق الغرض من التصميم ومتطلباته فحسب ، بل يستفيد أيضًا من القيمة الفعالة لمعدات النفايات ، ويوفر الأموال التجريبية ويزيد من الاستثمار.

خاتمة

يتم استخدام نظام الدوران الخارجي للتدفئة إلى جانب التكنولوجيا المدعومة بالموجات فوق الصوتية لتصميم وتصنيع المعدات التجريبية المناسبة لاستخراج المكونات الفعالة للمنتجات الطبيعية ، وتحقيق أهداف تحسين الكفاءة الحرارية ، وتسريع سرعة الاستخراج وزيادة معدل الاستخراج. لقد تم تطبيقه فعليًا على تجربة استخراج البوليفينول في الشاي في الشاي ، وقد حقق نتائج جيدة وله قيمة عملية معينة. من المتوقع أن يكون لهذا نظام المعدات آفاق تطبيق واسعة في استخراج السكريات والبوليفينول والفلافونويد من النباتات.