Ultrahangos növénytermelő berendezés rendszer fejlesztése

A növényekben a legtöbb hatékony összetevő a sejtekben található. Hogyan lehet ezeket hatékonyan kivonni, és olyan iparágakban alkalmazni, mint a biogyógyászat és az élelmiszer-vegyipar. Ebben a szakaszban ez a tudományos kutatási témák egyik kutatási hotspotja. A fejlett extrakciós folyamatok feltárása és a hatékony növénykivonó berendezések fejlesztése kulcsfontosságú a hatékony összetevők növényi kivonásának tanulmányozásában.

Az ultrahangos megszakítás hatékony módszer a sejtek vagy organellumok megbontására. Mechanizmusa a kavitációs jelenség a buborékképződéstől, növekedéstől a buborékok töredezettéig, amikor ultrahang hat az oldatra. A kavitációs jelenség okozta lökéshullám és nyíróerő hatására a sejtek lizálódnak, és a sejtekben lévő hatékony összetevők azonnal az oldószerbe kerülnek, ezáltal javul az extrakció hatékonysága és lerövidül az extrakciós idő. Az ultrahangos megszakítási technológia növénykitermeléshez való alkalmazása a gyors extrakciós sebesség, a magas extrakciós sebesség és a jó szelektivitás jellemzői. Ezenkívül az ultrahangos extrakció előnyei a nagy egyszeri feldolgozási mennyiség, a jó ismételhetőség és az egyszerű működés. Ezért az ultrahangos extrakciós technológiát széles körben alkalmazzák a növények hatékony összetevőinek kinyerésére. Ez a technológia bizonyos eredményeket ért el, és fontos szerepet játszott a növénykitermelés területén.

Ultrahangos növénytermesztő berendezés fejlesztése

A laboratóriumi méretű ultrahangos extrakciós berendezések főként vízfürdős ultrahangos extraktorokat és szondás ultrahangos extraktorokat tartalmaznak, nevezetesen ultrahangos tisztítókat és ultrahangos cellatörőket. Az ultrahangos tisztító ultrahangos átalakítója a rozsdamentes acél fürdő alján van adszorbeálva. Jellemzője, hogy több jelátalakító kombinációját használja a működéshez, és a teljes ultrahangteljesítmény viszonylag nagy lehet, de az egységnyi térfogatra jutó teljesítmény kicsi. Az ultrahangos cellatörő szonda átalakítója bármilyen szükséges extraháló tartályba behelyezhető. Jellemzője, hogy egyetlen nagy teljesítményű ultrahangos jelátalakítót használ, amely az egységnyi térfogatra eső teljesítmény növelésére fókuszál, de a teljes teljesítmény viszonylag kicsi. Az ultrahangos szonda extrakciós hatása jobb, mint a vízfürdős ultrahangos extraktoré.

A Kínában meglévő növénykivonó berendezések mindegyike ipari termelési típusú, és az elszívó tartály kapacitása nagy, ami nem alkalmas oktatásra és tudományos kutatásra. A vizsgálat révén megértjük a növényi hatóanyag-kivonási technológia és berendezések jelenlegi helyzetét és fejlődési trendjét itthon és külföldön egyaránt. A Huaqiao Egyetem Vegyészmérnöki Karának sajátos helyzetére és aktuális igényeire tekintettel terveztünk egy külső fűtési cirkulációt, ultrahangos zúzó- és elektromos keverőberendezéseket ötvöző elszívó tartályt a meglévő feltételekkel és berendezési erőforrásokkal kombinálva, valamint egy fűtőberendezésből, egy elszívó berendezésből és egy vezérlőberendezésből álló, szonda típusú ultrahangos növényeltávolító berendezés rendszert készítettünk. Az elszívó tartály kialakítása a kulcsa ennek a berendezésnek a fejlesztéséhez.

1.1 Fűtőberendezés

A legtöbb kereskedelemben kapható szonda típusú ultrahangos elszívó berendezés légfürdős fűtést és állandó hőmérsékletet használ. A fűtési hőmérséklet egyenetlen, és nem könnyű fenntartani a stabilitást. Nagyon könnyen előidézhető helyi túlmelegedés, kokszolás, kötés, ami nagyban befolyásolja a kivonat minőségét és a növénykivonás hatékonyságát. Külső fűtésre szuperállandó hőmérsékletű vízfürdőt használnak, vízfürdős keringető szivattyúval pedig forró vizet vezetnek be az elszívó tartály köpenyébe az elszívó tartályban lévő anyag felmelegítésére, így az anyag gyorsan felmelegszik és állandó a kívánt extrakciós hőmérsékleten; ezáltal elkerülhető a kokszosodás és a magváltozás jelensége, amelyet az extraháló tartályban lévő szilárd anyag és a fűtőhenger fala és feneke közötti közvetlen érintkezés okoz.

1.2 Elszívó berendezés

A hagyományos statikus extrakciós tartállyal vagy a keverős extrakciós tartállyal szemben ez az extraháló berendezés az ultrahangos készüléket és az elektromos keverőt egyesíti, ami nem csak a berendezés egyszerűsítését és helytakarékosságát teszi lehetővé, hanem az ultrahangos extrakció és az elektromos keverés fejlett eljárásának szinergikus hatását is kihasználja az anyag egyenletes felmelegítésére, elkerülve a kivonat túlzott hőmérsékleti érzékenységének tönkretételét a hő hatására.

Az ebben a cikkben szereplő elszívó tartály rozsdamentes acélból készült, és a tartály teste 20 cm átmérőjű, 50 cm magasságú, 2:5 átmérő-magasság arányú, 15 literes térfogatú, burkolattal ellátott hengeres hordóval rendelkezik. Az elszívó tartály felső fedelét ultrahangos szonda behelyező furattal (40) és elektromos keverő keverőrúd hozzáférési nyílásával (26) tervezték. Ugyanakkor egy hőmérséklet-érzékelő összekötő cső, egy mintavevő cső és egy légtelenítő cső (egyenként 10-es átmérőjű interfészek) az extrakciós hőmérséklet és az extrakciós hatás valós idejű monitorozására szolgál. Az elszívó tartály kis kapacitású, egyszerű felépítésű, könnyen kezelhető. Kísérleti oktatásra és tudományos kutatási kísérletekre alkalmas.

1.3 Vezérlőeszköz

A szuperállandó hőmérsékletű vízfürdő és a keringető vízszivattyú szinergikus hatását a kivonat keringési hőmérsékletének automatikus szabályozására használják; az automatikus lépésenkénti kollektor és a keringető szivattyú rendszer a kivonat automatikus mintavételére szolgál, így figyelemmel kíséri az extrakciós folyamat paramétereit és biztosítja az extrakciós hatékonyságot.

2 A berendezésrendszer összetétele és működési elve

Az ebben a cikkben szereplő extrakciós berendezés rendszere elsősorban szuperállandó hőmérsékletű vízfürdőt, növényi extrakciós tartályt, ultrahangos celladarálót, elektromos keverőt, automatikus részleges kollektort és egyéb alkatrészeket tartalmaz.

A berendezésrendszer ultrahangos extrakciós technológiát alkalmaz a növénykitermeléshez. Működési elve, hogy az ultrahang kavitációs jelenségét, mechanikai hatását és termikus hatását felhasználva elősegíti a kivonat hatékony összetevőinek gyors felszabadulását az oldószerbe a gyors extrakció céljának elérése érdekében. Az ultrahangos zúzás hatékonysága a hangfrekvenciától, a hangenergiától, a feldolgozási időtől, a sejtkoncentrációtól és a sejttípustól függ.

A berendezésrendszer munkafolyamata során szuperállandó hőmérsékletű vízfürdőt használnak a felmelegítésre és a szükséges extrakciós hőmérséklet pontos szabályozására. Az előmelegített vízfürdőt az elszívó tartály köpenyébe vezetjük, és az anyagot a keringtető vízfürdő gyorsan felmelegíti és automatikusan szabályozza. Mivel a vízfürdő hőmérséklete széles szabályozható tartományban van, alkalmasabb természetes termékek alacsony hőmérsékletű extrakciójára. A burkolattal ellátott, rozsdamentes acél elszívótartály kialakítását alkalmazzák, és az anyagot a burkolattal ellátott vízfürdő melegíti, ami elősegíti az anyag egyenletes felmelegedését és elkerüli a helyi kokszosodást. Ultrahangos szonda hozzáadásával a tartály tetejéhez, ultrahangos sejttörővel pedig ultrahangos extrakcióhoz, nagymértékben javítható a növény hatóanyagainak extrakciós hatékonysága. Ezzel egyidejűleg egy elektromos keverőt adnak az extrakciós tartályhoz, amely folyamatosan keveri és forgatja az elszívó tartályban lévő anyagot, ami elősegíti az extrakciós hatékonyság javítását. Automatikus részkollektor segítségével időosztásos mintavételt állítanak be, a növény hatóanyagait elemzik, nyomon követik az extrakciós hatást, és valós időben vezérelhetővé teszik az extrakciós folyamatot.

3 Növénytermelő berendezés rendszer jellemzői

1) Ez a berendezésrendszer olyan elszívótartály kialakítást alkalmaz, amely egyesíti a külső vízfürdős keringető fűtést, az ultrahangos zúzást és az elektromos keverőberendezést. Előnye a magas hőhatékonyság, az alacsony energiafogyasztás, a jó kivonatminőség és a magas extrakciós sebesség. Megoldja az alacsony extrakciós hatásfok, a hosszú extrakciós idő, az alacsony hozam és a magas energiafogyasztás problémáit a hagyományos extrakciós eljárásokban, mint például az extrakció, a préselés, az extrakció és a reflux extrakció.

2) A jelenleg a piacon értékesített kisméretű ultrahangos extrakciós berendezések általában drágák, a legalacsonyabb ára 50 000 jüan egységenként. Ezenkívül mindegyik légfürdőt használ az anyagok melegítésére, és a stabilitás nem garantálható; vagy mivel az elszívó tartály mérete és űrtartalma nagy (több mint 40L), sok helyet foglal és sok anyagot használ, ami nem alkalmas laboratóriumi használatra. Ennek az elszívóberendezés-rendszernek az elszívótartálya kis méretű, egyszerű felépítésű és könnyen kezelhető. Alkalmasabb kísérleti oktatásra és tudományos kutatási kísérletekre, tükrözve az alacsony ár és a jó minőség előnyeit.

3) Az eredeti szuperállandó hőmérsékletű vízfürdő, az ultrahangos cellatörő, az automatikus lépcsős gyűjtő és a perisztaltikus szivattyú és egyéb berendezések erőforrásainak felhasználásával, valamint egyes tartozékok, például hulladék elektromos keverők felhasználásával a feldolgozás, átalakítás, kombinálás és illesztés után ezt az extrakciós berendezés rendszert tervezték és gyártják; nemcsak a tervezés célját és követelményeit valósítja meg, hanem teljes mértékben kihasználja a hulladék berendezések effektív értékét, kísérleti forrásokat takarít meg és növeli a beruházást.

Következtetés

Az ultrahangos technológiával kombinált külső fűtési cirkulációs rendszerrel természetes termékek hatékony összetevőinek kinyerésére alkalmas kísérleti berendezéseket terveznek és gyártanak, a hőhatékonyság javítása, az extrakciós sebesség gyorsítása és az extrakciós sebesség növelése érdekében. Valójában a tea polifenol extrakciós kísérletében alkalmazták, és jó eredményeket ért el, és bizonyos gyakorlati értéke is van. Várhatóan ennek a berendezésrendszernek széles körű alkalmazási lehetőségei lesznek a poliszacharidok, polifenolok és flavonoidok növényekből történő extrakciójában.