Abstrakt Byl studován proces extrakce oleje z mořských řas technologií ultrazvukového vylepšení. Byly diskutovány vlivy dávkování extrakčního rozpouštědla, extrakční teploty, doby extrakce, režimu působení ultrazvuku, výkonu a frekvence ultrazvuku na extrakci oleje z mořských řas ultrazvukem (EPA jako indikátor). Vhodné podmínky procesu byly optimalizovány tak, aby poskytly teoretický základ pro průmyslovou výrobu a propagaci a aplikaci technologie ultrazvukového vylepšení.
Mořské řasy jsou mořský mikrofytoplankton s mnoha důležitými farmakologickými funkcemi a mají široké vyhlídky na rozvoj v oblasti potravin a medicíny. Její olej z mořských řas, polynenasycené mastné kyseliny, je nejen důležitou součástí vyšších živočišných buněk, ale má i speciální preventivní a léčebné účinky na kardiovaskulární onemocnění. Má antiaterosklerózu, snižuje krevní lipidy, inhibuje agregaci krevních destiček, snižuje krevní tlak, působí protizánětlivě, reguluje imunitní funkce, antialergické reakce, protinádorové a protirakovinné účinky, mezi nimiž jsou zvláště významné kyselina eikosapentaenová (EPA) a kyselina dokosahexaenová (DHA).
V současné době je procesu extrakce oleje z mořských řas pomocí technologie ultrazvukového vylepšení věnována rozsáhlá pozornost a výzkum. Ultrazvuková vlna je zvuková vlna o frekvenci 2×10⁴～2×10°Hz, která má tepelný účinek, mechanický účinek a kavitační účinek. Ultrazvuková vlna může zlepšit proces extrakce rozpouštědlem, zkrátit dobu extrakce, snížit kapacitu rozpouštědla a zlepšit rychlost extrakce. Jde o novou technologii s vývojovým potenciálem pro posílení extrakce pomocí vnějšího silového pole (4). Tento dokument studuje proces ultrazvukové vylepšené extrakce oleje z mořských řas s cílem podpořit pokrok v procesu extrakce oleje z mořských řas a vývoj technologie vylepšené ultrazvukem.
1 Experimentální část
1.1 Materiály a nástroje
Chlorella sp.: zakoupena od Institute of Marine Biology, n-hexan: Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.
Ultrazvukový vysílač PTS-300: Guangzhou Dongfang Ultrasonic Equipment Factory, elektrická vodní lázeň s konstantní teplotou HSG-IIB-6: Shanghai Instrument Supply and Marketing Company, rotační výparník: Shanghai Glass Instrument Factory, vakuová sušicí pec DZ-80: Shanghai Nanhui Laogang Tool Factory112tical Ghangochromatický přístroj Ghangochromatický Továrna. 1.2 Průběh procesu
Proces extrakce oleje z řas je následující:
Regenerace zbytku rozpouštědla na filtru rozpouštědla
↓ ↑
Mořské řasy → extrakce ultrazvukem → filtrace → koncentrace → sušení → olej z mořských řas → detekce obsahu EPA
1.3 Stanovení EPA
Pro stanovení byl použit plynový chromatograf GC-112. Parametry byly: chromatografická kolona (HP-WAX, 30 m × 0,25 m × 0,25 μm), teplota kolony 195 °C, teplota detekce 250 °C, nosič čistého dusíku a průtok 37 ml/min. Obsah EPA byl vypočten normalizační metodou.
2 Výsledky a diskuse
2.1 Vztah mezi rychlostí extrakce oleje z mořských řas a teplotou extrakce
Když bylo množství surovin konstantní, poměr materiál: kapalina byl 1:1 a extrakce byla prováděna za podmínek ultrazvuku 25 kHz, 300 W po dobu 20 minut. Pro experiment byla změněna teplota extrakce a výsledky jsou uvedeny na obrázku 1. Jak je vidět z obrázku, se zvýšením teploty extrakce se také zvýšila rychlost extrakce oleje z mořských řas, ale když byla teplota vyšší než 50℃, rychlost extrakce se v podstatě nezvýšila.
2.2 Vztah mezi rychlostí extrakce oleje z mořských řas a dávkováním rozpouštědla (poměr materiál-kapalina)
Při (50 °C) a 25 kHz, 300 W ultrazvukových podmínkách byla dávka rozpouštědla (materiál: kapalina) pro experimenty změněna a výsledky jsou uvedeny na obrázku 2. Křivka 1 je pod působením ultrazvuku; Křivka 2 je bez působení ultrazvuku. Z obrázku je vidět, že použití ultrazvukově zesílené extrakce může významně zlepšit míru využití rozpouštědla, a tím snížit množství rozpouštědla; rychlost extrakce oleje z mořských řas se zvyšuje se zvyšující se dávkou rozpouštědla. Když dávka rozpouštědla dosáhne trojnásobku množství surovin (materiál: kapalina = 1:3), rychlost extrakce se pomalu zvyšuje a zvýšení množství rozpouštědla n-hexanu nemá zjevný význam.
2.3 Vztah mezi rychlostí těžby oleje z mořských řas a dobou extrakce
Při (50 °C) a 25 kHz, 300 W, byly pro experimenty použity různé doby extrakce a výsledky jsou znázorněny na obrázku 3. Křivka 1 je pod působením ultrazvuku; Křivka 2 je bez působení ultrazvuku. Rychlost extrakce při působení ultrazvuku je vyšší než rychlost bez působení ultrazvuku a doba extrakce je výrazně zkrácena. Když se čas prodlouží na 40 minut, rychlost extrakce se pomalu zvyšuje.
2.4 Vliv režimu působení ultrazvuku na rychlost těžby oleje z mořských řas
Když jsou ostatní podmínky konstantní (50 ℃, materiál: kapalina = 1:3, 20 min, 25 kHz 300 W), režim ultrazvukové akce se změní: kontinuální akce, nejprve zastavení a poté akce, nejprve akce a poté zastavení, pulzní akce a experiment se provede. Výsledky jsou znázorněny na obrázku 4. Jak je z obrázku patrné, nejvhodnější je kontinuální působení.
2.5 Vliv výkonu a frekvence ultrazvuku na rychlost těžby oleje z mořských řas
Když jsou ostatní podmínky konstantní (50 °C, materiál: kapalina = 1:3, 20 min, kontinuální působení ultrazvuku), změní se ultrazvukové podmínky: 25 kHz 300 W, 40 kHz 100 W, 40 kHz 50 W, 19 kHz 50 W a experiment se provádí. Výsledky jsou znázorněny na obrázku 5. Jak je z obrázku patrné, nejvhodnější je 25 kHz300W.
3 Závěr
3.1 Experiment ukazuje, že při použití n-hexanu pro posílení ultrazvukové extrakce oleje z mořských řas má množství extrakčního rozpouštědla a teplota extrakce významný vliv na výtěžnost extraktu oleje z mořských řas. Podle experimentálních výsledků je dávkování rozpouštědla 1:3 (materiál: kapalina) a teplota je 50℃. Doba extrakce je výhodně 40 minut.
3.2 Ultrazvukový akční režim, ultrazvukový výkon a frekvence mají významný vliv na rychlost extrakce oleje z mořských řas. Podle experimentálních výsledků je vhodné trvalé působení, 25 kHz 300 W.
3.3 Experimentální srovnání ukazuje, že použití ultrazvuku ke zlepšení procesu extrakce rozpouštědlem může zkrátit dobu extrakce, zlepšit rychlost využití rozpouštědla, snížit množství rozpouštědla a zlepšit rychlost extrakce. Ultrazvuk je nová technologie s vývojovým potenciálem, která využívá vnější sílu ke zlepšení extrakce a doporučuje se propagovat její aplikaci.
