Abstract È stato studiato il processo di estrazione dell'olio di alghe mediante tecnologia di potenziamento ad ultrasuoni. Sono stati discussi gli effetti del dosaggio del solvente di estrazione, della temperatura di estrazione, del tempo di estrazione, della modalità di azione degli ultrasuoni, della potenza degli ultrasuoni e della frequenza sull'estrazione ad ultrasuoni dell'olio di alghe (EPA come indicatore). Le condizioni di processo appropriate sono state ottimizzate per fornire una base teorica per la produzione industriale e la promozione e l'applicazione della tecnologia di miglioramento degli ultrasuoni.
Le alghe marine sono un microfitoplancton marino con molte importanti funzioni farmacologiche e hanno ampie prospettive di sviluppo nel campo dell'alimentazione e della medicina. Il suo olio di alghe, acidi grassi polinsaturi, non è solo un componente importante delle cellule animali superiori, ma ha anche speciali effetti preventivi e terapeutici sulle malattie cardiovascolari. Ha proprietà antiaterosclerotiche, abbassa i lipidi nel sangue, inibisce l'aggregazione piastrinica, abbassa la pressione sanguigna, ha proprietà antinfiammatorie, regola la funzione immunitaria, ha effetti antiallergici, ha effetti antitumorali e antitumorali, tra cui spiccano in particolare l'acido eicosapentaenoico (EPA) e l'acido docosaesaenoico (DHA).
Allo stato attuale, il processo di estrazione dell'olio di alghe mediante la tecnologia di potenziamento ad ultrasuoni ha ricevuto ampia attenzione e ricerca. L'onda ultrasonica è un'onda sonora con una frequenza di 2×10⁴～2×10°Hz, che ha effetto termico, effetto meccanico ed effetto cavitazione. L'onda ultrasonica può migliorare il processo di estrazione del solvente, abbreviare il tempo di estrazione, ridurre la capacità del solvente e migliorare la velocità di estrazione. Si tratta di una nuova tecnologia con potenziale di sviluppo per migliorare l'estrazione utilizzando un campo di forza esterno (4). Questo articolo studia il processo di estrazione potenziata ad ultrasuoni dell'olio di alghe per promuovere il progresso del processo di estrazione dell'olio di alghe e lo sviluppo della tecnologia potenziata ad ultrasuoni.
1 Parte sperimentale
1.1 Materiali e strumenti
Chlorella sp.: acquistata dall'Istituto di biologia marina, n-esano: Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.
Trasmettitore a ultrasuoni PTS-300: Guangzhou Dongfang Ultrasonic Equipment Factory, bagnomaria elettrico a temperatura costante HSG-IIB-6: Shanghai Instrument Supply and Marketing Company, evaporatore rotante: Shanghai Glass Instrument Factory, forno di essiccazione sotto vuoto DZ-80: Shanghai Nanhui Laogang Tool Factory, gascromatografo GC-112: Shanghai Analytical Instrument Factory. 1.2 Flusso del processo
Il flusso del processo di estrazione dell'olio di alghe è il seguente:
Recupero solvente residuo filtro solvente
↓ ↑
Alghe → estrazione ad ultrasuoni → filtrazione → concentrazione → essiccazione → olio di alghe → rilevamento del contenuto di EPA
1.3 Determinazione dell'APE
Per la determinazione è stato utilizzato il gascromatografo GC-112. I parametri erano: colonna cromatografica (HP-WAX, 30m×0,25m×0,25μm), temperatura della colonna di 195℃, temperatura di rilevamento di 250℃, vettore di azoto puro e portata di 37 mL/min. Il contenuto di EPA è stato calcolato mediante il metodo di normalizzazione.
2 Risultati e discussione
2.1 Relazione tra velocità di estrazione dell'olio di alghe e temperatura di estrazione
Quando la quantità di materie prime era costante, il rapporto materiale: liquido era 1:1 e l'estrazione è stata effettuata in condizioni ultrasoniche di 25 kHz, 300 W per 20 minuti. La temperatura di estrazione è stata modificata per l'esperimento e i risultati sono stati mostrati nella Figura 1. Come si può vedere dalla figura, con l'aumento della temperatura di estrazione, anche la velocità di estrazione dell'olio di alghe è aumentata, ma quando la temperatura era superiore a 50 ℃, la velocità di estrazione sostanzialmente non è aumentata.
2.2 Relazione tra velocità di estrazione dell'olio di alghe e dosaggio del solvente (rapporto materiale-liquido)
In condizioni ultrasoniche (50 ℃) e 25 kHz, 300 W, il dosaggio del solvente (materiale: liquido) è stato modificato per gli esperimenti e i risultati sono mostrati nella Figura 2. La curva 1 è sotto azione ultrasonica; La curva 2 è senza azione ultrasonica. Dalla figura si può vedere che l'uso dell'estrazione potenziata ad ultrasuoni può migliorare significativamente il tasso di utilizzo del solvente, riducendo così la quantità di solvente; la velocità di estrazione dell'olio di alghe aumenta con l'aumento del dosaggio del solvente. Quando il dosaggio del solvente raggiunge 3 volte la quantità di materie prime (materiale: liquido = 1:3), la velocità di estrazione aumenta lentamente e l'aumento della quantità di solvente n-esano non ha alcun significato ovvio.
2.3 Relazione tra velocità di estrazione dell'olio di alghe e tempo di estrazione
Sotto (50 ℃) e 25 kHz, 300 W, per gli esperimenti sono stati utilizzati tempi di estrazione diversi e i risultati sono mostrati nella Figura 3. La curva 1 è sotto azione ultrasonica; La curva 2 è senza azione ultrasonica. La velocità di estrazione sotto azione ultrasonica è superiore a quella senza azione ultrasonica e il tempo di estrazione è notevolmente ridotto. Quando il tempo viene aumentato a 40 minuti, la velocità di estrazione aumenta lentamente.
2.4 Effetto della modalità di azione ad ultrasuoni sulla velocità di estrazione dell'olio di alghe
Quando le altre condizioni sono costanti (50℃, materiale: liquido = 1:3, 20 min, 25 kHz300 W), la modalità di azione degli ultrasuoni viene modificata: azione continua, prima arresto e poi azione, prima azione e poi arresto, azione a impulsi e l'esperimento viene eseguito. I risultati sono mostrati nella Figura 4. Come si può vedere dalla figura, l'azione continua è la più adatta.
2.5 Effetto della potenza e della frequenza degli ultrasuoni sulla velocità di estrazione dell'olio di alghe
Quando le altre condizioni sono costanti (50 ℃, materiale: liquido = 1:3, 20 min, azione ultrasonica continua), le condizioni ultrasoniche vengono modificate: 25 kHz 300 W, 40 kHz 100 W, 40 kHz 50 W, 19 kHz 50 W e l'esperimento viene eseguito. I risultati sono mostrati nella Figura 5. Come si può vedere dalla figura, 25 kHz300W è la più adatta.
3 Conclusione
3.1 L'esperimento mostra che quando si utilizza n-esano per migliorare l'estrazione ad ultrasuoni dell'olio di alghe, la quantità di solvente di estrazione e la temperatura di estrazione hanno un effetto significativo sulla resa dell'estratto di olio di alghe. Secondo i risultati sperimentali, il dosaggio del solvente è 1:3 (materiale: liquido) e la temperatura è 50℃. Il tempo di estrazione è preferibilmente di 40 minuti.
3.2 La modalità di azione degli ultrasuoni, la potenza degli ultrasuoni e la frequenza hanno un effetto significativo sulla velocità di estrazione dell'olio di alghe. Secondo i risultati sperimentali è appropriata l'azione continua, 25 kHz 300 W.
3.3 Il confronto sperimentale mostra che l'uso degli ultrasuoni per migliorare il processo di estrazione del solvente può abbreviare il tempo di estrazione, migliorare il tasso di utilizzo del solvente, ridurre la quantità di solvente e migliorare la velocità di estrazione. Gli ultrasuoni sono una nuova tecnologia con potenziale di sviluppo che utilizza la forza esterna per migliorare l'estrazione e si consiglia di promuoverne l'applicazione.
