جهاز وطريقة للاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية من السكريات الأعشاب البحرية

تكنولوجيا الخلفية

تعدد السكريات الأعشاب البحرية هي نوع من الخليط متعدد المكونات. تختلف تكوين ونشاط السكريات التي تم الحصول عليها من الأعشاب البحرية المختلفة بواسطة طرق استخراج مختلفة إلى حد كبير. تعدد السكاريدات الأعشاب البحرية عبارة عن مركبات جزيئية قطبية تحتوي على عدد كبير من مجموعات الهيدروكسيل وهي قابلة للذوبان بسهولة في الماء. في الوقت الحاضر ، يتبنى استخراج السكريات الخام للأعشاب البحرية في الداخل والخارج بشكل أساسي طريقة تخفيف القلويات وحمضًا مخففًا وماء ساخن. تتمثل مزاياها في عملية بسيطة ، وتشغيل مريح وتكلفة منخفضة ، ولكنها لديها أيضًا عيوب مثل انخفاض معدل الاستخراج ، وفقدان النشاط الكبير وصعوبة الترشيح والتنقية ، مما يحد بشكل كبير من الإنتاج الصناعي على نطاق واسع من السكريات الأعشاب البحرية.

الطرق التقليدية لاستخراج السكريات الأعشاب البحرية هي بشكل أساسي استخراج الحمض ، واستخراج القلويات ، واستخراج الإنزيم ، وما إلى ذلك. يستخدم استخراج الحمض لاستخراج السكريات القابلة للذوبان في محلول مائي حمض مخفف ، ويمكن أن تتجنب قيمة درجة الحموضة المنخفضة حل الجينات ؛ غالبًا ما يتم استخدام استخراج القلويات لاستخراج السكريات القلوية القلوية والسكريات الصوديوم. ظروف استخراج الإنزيم خفيفة ويمكن أن تحافظ بشكل فعال على طبيعية السكريات الأعشاب البحرية. ومع ذلك ، فإن جميع طرق الاستخراج المذكورة أعلاه لها عيوب معينة: طريقة استخراج الحمض تسبب بسهولة التحلل المائي للسكريات ، والطريقة القلوية ، تتسبب بسهولة في انخفاض النشاط البيولوجي للسكريات ، وتتطلب التكلفة عالية.

يكشف براءة الاختراع الصينية CN102850410A عن طريقة لاستخراج السكريات الأعشاب البحرية من Waste Beer Heast ، والتي تنتمي إلى فئة التكنولوجيا الحيوية. تستخدم هذه الطريقة خميرة البيرة النفايات كمواد خام لإعداد السكريات الأعشاب البحرية. تتمثل العملية الرئيسية في معالجة خميرة البيرة المسبقة لإزالة الشوائب ثم تجفيفها وتنشيطها للإنزيم ، ثم استخدام استخراج Soxhlet للحصول على مستخلص السكاريد الأعشاب البحرية ، وزيادة اللون مع الكربون المنشط ، والترسب والقيادة مع الخلاطات المعدنية Alkali ، وإزالة التشوهات مع التبادل الأيوني ، وتجفيفها وتجفيفها. تصل النقاء إلى أكثر من 98.5 ٪ ، والتي يمكن استخدامها في مجالات الطب ومستحضرات التجميل والطعام. يتمتع الاختراع الحالي بخصائص استخدام المواد الخام العالية ، والتكلفة المنخفضة ، والعملية البسيطة ، والطريقة السهلة ، والتشغيل الآمن ، ونقاء المنتج العالي ، وسهلة التصنيع. ومع ذلك ، فإن الوقت المطلوب للعملية بأكملها لا يزال طويلًا نسبيًا ، وهناك عيوب مثل المستهلكة للوقت وتستغرق العمل.

محتوى الاختراع

من أجل التغلب على أوجه القصور في الفن السابق ، يوفر الاختراع الحالي جهازًا وطريقة لاستخراج السكريات التي يتم بمساعدة الموجات فوق الصوتية.

الجهاز الذي يتكون من مفاعل استخراج ، جهاز استخراج الموجات فوق الصوتية وجهاز التحكم في درجة الحرارة ، يتم تزويد مفاعل الاستخراج مع أنبوب الاستخراج ، يتم توفيره مع وجود أنبوب من المولد الموجات فوق الصوتية ، يتم تزويد الجدار في أنبوب الاستخراج ، وهو عبارة عن أنبوب من المولد الموجات فوق الصوتية ، يتم تزويده بدرجة المولد المولد في كل من أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب أنبوب من خلال الثقوب ، يتم تزويد الجهاز مفاعل الاستخراج من خلال مسبار بالموجات فوق الصوتية المقابلة ، يتم ترتيب التحقيق بالموجات فوق الصوتية بالتساوي في مفاعل الاستخراج وخارج أنبوب الاستخراج ؛ يشتمل جهاز التحكم في درجة الحرارة على وحدة تحكم في درجة الحرارة ، ومسبار استشعار درجة الحرارة وأنبوب التدفئة ، ومسبار استشعار درجة الحرارة وأنبوب التدفئة متصلون على التوالي بوحدة التحكم في درجة الحرارة ، ويتم ترتيب مسبار استشعار درجة الحرارة وأنبوب التدفئة في أنبوب الاستخراج ؛ يتم توصيل الجزء السفلي من التجويف الداخلي لمفاعل الاستخراج بمضخة.

يمكّن تصميم الفتحة من خلال الاختراع الحالي السائل الاستخراج ليس فقط التسلل إلى السائل الاستخراج لتحقيق استخراج فعال ، ولكن أيضًا يمنع حطام السائل الاستخراج من الخلط في السائل الاستخراج ، وهو مريح للخطوة التالية للمعالجة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يساعد السائل في أنبوب الاستخراج والسائل في مفاعل الاستخراج لتحقيق التناوب الدوري. عندما يكون تركيز السائل في أنبوب الاستخراج مرتفعًا ، يبدأ في التدفق إلى مفاعل الاستخراج خارج أنبوب الاستخراج. في الوقت نفسه ، يدخل السائل في مفاعل الاستخراج خارج أنبوب الاستخراج إلى أنبوب الاستخراج ، وتجنب تأثير اللزوجة العالية على كفاءة الاستخراج. بعد الانتهاء من الاستخراج ، يمكن ضخ المستخلص بواسطة مضخة متصلة بأسفل التجويف الداخلي لمفاعل الاستخراج ، وهو أكثر مواتية للأتمتة.

في الاختراع الحالي ، يتم ترتيب أكثر من مسبار الموجات فوق الصوتية بالتساوي في مفاعل الاستخراج ، بحيث يكون الإجراء بالموجات فوق الصوتية موحدة وتأثير الاستخراج أفضل. يتم ترتيب مسبار استشعار درجة الحرارة وأنبوب التدفئة في أنبوب الاستخراج ، والذي يمكن أن يتحكم بشكل أكثر فعالية في درجة الحرارة.

على نحو مفضل ، يشتمل الجهاز أيضًا على جهاز تحريك ، ويشمل جهاز التحريك محركًا ومضربًا تحريكًا ، ويتم توصيل مجداف التحريك بمحرك ، ويمتد مجداف التحريك من أعلى مفاعل الاستخراج ويقع في أنبوب الاستخراج. مزيد من تحسين كفاءة الاستخراج.

على نحو مفضل ، يتم فصل الطرف العلوي والنهاية السفلية لأنبوب الاستخراج على التوالي عن الطرف العلوي والنهاية السفلية لمفاعل الاستخراج. بحيث يمكن إجراء الطاقة بالموجات فوق الصوتية للمستخلص المراد معالجتها بالتساوي وسلاسة ، ويتم تحسين كفاءة الاستخراج.

على نحو مفضل ، يكون أنبوب الاستخراج موجودًا بشكل مركز في مفاعل الاستخراج.

تشتمل طريقة الاستخراج المدعوم بالموجات فوق الصوتية للسكريات الأعشاب البحرية على الخطوات التالية:

(1) سحق عشب البحر أو الهجيكي أو Wakame ، مروراً عبر غربال 60 شبكة ، ووضع عشب البحر في حقيبة ورق مرشح أو شاش للحصول على مستخلص ؛

(2) وضع المستخلص في أنبوب استخراج ، وإضافة حجم معين من الماء إلى مفاعل استخراج ، واستخراج عن طريق سحق الموجات فوق الصوتية لفترة من الوقت للحصول على مستخلص ؛ حيث يتم التحكم في الشروط المختلفة في مفاعل الاستخراج على التوالي على النحو التالي: نسبة الكتلة السائلة المادية من 1: 32-46 ، وتردد بالموجات فوق الصوتية من 20-100 كيلو هرتز ، وقوة بالموجات فوق الصوتية من 120-200 واط ، ودرجة حرارة استخراج من 25-55 درجة مئوية ، ووقت استخراج من 22-28 دقيقة ؛

(3) يتم الطرد المركزي بشكل إضافي ، مركّز ، ترسب الإيثانول ، ويتم ترشيحه للحصول على عدد السكريات الأعشاب البحرية الخام ؛

(4) تنقية السكاريدات الأولية للأعشاب البحرية الخام بواسطة كروماتوجرافيا عمود السليلوز DEAE ، وأخيراً رش التجفيف أو التجفيف للحصول على عديد السكاريد النقي للأعشاب البحرية.

على نحو مفضل ، في الخطوة (2) ، تكون نسبة الكتلة السائلة المادية هي 1: 35-38 ، وتردد الموجات فوق الصوتية هي 35-60 كيلو هرتز ، وتكون الطاقة بالموجات فوق الصوتية 145-167W ، ودرجة حرارة الاستخراج هي 30-40 درجة مئوية ، ووقت الاستخراج 23-26 دقيقة.

على نحو مفضل ، في الخطوة (3) ، يتركز المستخلص بعد الطرد المركزي على 1/5-1/7 من الحجم الأصلي ، ونسبة حجم التركيز إلى الإيثانول هي 1: 3.2-3.7.

على نحو مفضل ، في الخطوة (4) ، فإن Eluent هو درجة الحموضة 7.2 ، 0.01mol/l nah2po4-nahpo4 العازلة.

يمكن استخراج الخطوة (2) من الاختراع الحالي مرارًا وتكرارًا أكثر من مرتين وفقًا للظروف الفعلية. عند استخدام كروماتوجرافيا عمود السليلوز DEAE لتنقية في الخطوة (4) ، يمكن تعديل معدل الشطف وفقًا للظروف الفعلية.

يعد الاختراع الحالي مناسبًا للإنتاج الصناعي ، ويمكن أن يحافظ إنتاجه المقوس على تأثير استخراج جيد ، مما لا يقلل من درجة حرارة الاستخراج ويحسن معدل الاستخراج فحسب ، بل يقلل أيضًا من وقت الاستخراج بشكل كبير.

يستخدم الاستخراج المدعوم بالموجات فوق الصوتية التجويف والتأثيرات الميكانيكية والحرارية الناتجة عن التذبذب عالي التردد للموجات فوق الصوتية لتشكيل درجة حرارة عالية وبيئة عالية الضغط داخل الكائن ، مما يسبب تشوه ودماء أنسجة الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية ، وتعزيز حل المكونات الفعالة في الخلايا. لديها مزايا فقدان أقل للمكونات النشطة وكفاءة استخراج عالية.

عندما يتم تصرف كائن بواسطة الموجات فوق الصوتية بنفس الطاقة ولكن الترددات المختلفة ، قد تكون النتائج مختلفة. بطبيعة الحال ، فإن نتائج الموجات فوق الصوتية مع نفس التردد ولكن القوى المختلفة ، أي ، طاقات مختلفة ، مختلفة أيضًا.

يمكن تطوير السكريات الأعشاب البحرية المستخرجة من الاختراع الحالي إلى مشروبات ، والسوائل الفموية ، والكبسولات وغيرها من المنتجات.

طريقة الاختراع الحالي بسيطة وسهلة التشغيل. تعدد السكريات الأعشاب البحرية المستخرجة من طريقة الاختراع الحالي قصير في الوقت المناسب وارتفاع في النقاء ، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 98 ٪ ؛ لا يمكنها توفير التكاليف فحسب ، وتقليل استهلاك الطاقة ، وتسهيل الأتمتة ، ولكن أيضًا تحسين كفاءة الاستخراج.