Rezumat A fost studiat procesul de extragere a uleiului de alge marine prin tehnologia de îmbunătățire cu ultrasunete. Au fost discutate efectele dozării solventului de extracție, temperatura de extracție, timpul de extracție, modul de acțiune cu ultrasunete, puterea ultrasonică și frecvența asupra extracției cu ultrasunete a uleiului de alge marine (EPA ca indicator). Condițiile de proces adecvate au fost optimizate pentru a oferi o bază teoretică pentru producția industrială și promovarea și aplicarea tehnologiei de îmbunătățire cu ultrasunete.
Algele marine sunt un micro-fitoplancton marin cu multe funcții farmacologice importante și au perspective largi de dezvoltare în domeniile alimentației și medicinei. Uleiul său de alge marine, acizi grași polinesaturați, nu este doar o componentă importantă a celulelor animale superioare, dar are și efecte speciale preventive și terapeutice asupra bolilor cardiovasculare. Are antiateroscleroză, scăderea lipidelor din sânge, inhibarea agregării plachetare, scăderea tensiunii arteriale, antiinflamație, reglarea funcției imune, reacție antialergică, efecte antitumorale și anticancerigene, printre care acidul eicosapentaenoic (EPA) și acidul docosahexaenoic (DHA) sunt deosebit de importante.
În prezent, procesul de extragere a uleiului de alge marine prin tehnologia de îmbunătățire cu ultrasunete a primit o atenție și cercetare extinse. Unda ultrasonică este o undă sonoră cu o frecvență de 2×10⁴～2×10°Hz, care are efect termic, efect mecanic și efect de cavitație. Unda cu ultrasunete poate îmbunătăți procesul de extracție cu solvent, poate scurta timpul de extracție, poate reduce capacitatea solventului și poate îmbunătăți rata de extracție. Este o tehnologie nouă cu potențial de dezvoltare pentru a îmbunătăți extracția prin utilizarea câmpului de forță extern (4). Această lucrare studiază procesul de extracție îmbunătățită cu ultrasunete a uleiului de alge marine pentru a promova progresul procesului de extracție a uleiului de alge marine și dezvoltarea tehnologiei îmbunătățite cu ultrasunete.
1 Parte experimentală
1.1 Materiale și instrumente
Chlorella sp.: achiziționat de la Institutul de Biologie Marină, n-hexan: Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.
Transmițător cu ultrasunete PTS-300: Fabrica de echipamente cu ultrasunete Guangzhou Dongfang, baie de apă electrică cu temperatură constantă HSG-IIB-6: Compania de aprovizionare și marketing de instrumente Shanghai, evaporator rotativ: Fabrica de instrumente de sticlă Shanghai, cuptor de uscare în vid DZ-80: Fabrica de instrumente Shanghai Nanhui Laogang, Fabrica de instrumente analitice GC-112. Fabrica de instrumente analitice din Shanghai. 1.2 Fluxul procesului
Fluxul procesului de extracție a uleiului de alge este următorul:
Recuperarea solventului reziduurilor filtrului de solvent
↓ ↑
Alge marine → extracție cu ultrasunete → filtrare → concentrare → uscare → ulei de alge marine → detectarea conținutului de EPA
1.3 Determinarea EPA
Cromatograful de gaze GC-112 a fost utilizat pentru determinare. Parametrii au fost: coloană cromatografică (HP-WAX, 30m×0,25m×0,25μm), temperatura coloanei de 195℃, temperatura de detecție de 250℃, purtător de azot pur și debit de 37 mL/min. Conținutul de EPA a fost calculat prin metoda normalizării.
2 Rezultate și discuții
2.1 Relația dintre rata de extracție a uleiului de alge marine și temperatura de extracție
Când cantitatea de materii prime a fost constantă, raportul material: lichid a fost 1:1, iar extracția a fost efectuată în condiții de ultrasunete de 25 kHz, 300 W timp de 20 de minute. Temperatura de extracție a fost modificată pentru experiment, iar rezultatele au fost prezentate în Figura 1. După cum se poate vedea din figură, odată cu creșterea temperaturii de extracție, rata de extracție a uleiului de alge marine a crescut și ea, dar când temperatura a fost mai mare de 50℃, rata de extracție practic nu a crescut.
2.2 Relația dintre rata de extracție a uleiului de alge marine și doza de solvent (raport material-lichid)
În condiții de ultrasunete (50℃) și 25 kHz, 300W, doza de solvent (material: lichid) a fost modificată pentru experimente, iar rezultatele sunt prezentate în Figura 2. Curba 1 este sub acțiune ultrasonică; Curba 2 este fără acțiune ultrasonică. Se poate observa din figură că utilizarea extracției îmbunătățite cu ultrasunete poate îmbunătăți semnificativ rata de utilizare a solventului, reducând astfel cantitatea de solvent; rata de extracție a uleiului de alge marine crește odată cu creșterea dozei de solvent. Când doza de solvent atinge de 3 ori cantitatea de materii prime (material: lichid = 1:3), viteza de extracție crește încet, iar creșterea cantității de solvent n-hexan nu are o semnificație evidentă.
2.3 Relația dintre rata de extracție a uleiului de alge marine și timpul de extracție
Sub (50℃) și 25 kHz, 300 W, au fost utilizați timpi de extracție diferiți pentru experimente, iar rezultatele sunt prezentate în Figura 3. Curba 1 este sub acțiune ultrasonică; Curba 2 este fără acțiune ultrasonică. Rata de extracție sub acțiune ultrasonică este mai mare decât cea fără acțiune ultrasonică, iar timpul de extracție este scurtat semnificativ. Când timpul crește la 40 de minute, viteza de extracție crește încet.
2.4 Efectul modului de acțiune cu ultrasunete asupra ratei de extracție a uleiului de alge marine
Când alte condiții sunt constante (50℃, material: lichid = 1:3, 20 min, 25 kHz300 W), modul de acțiune cu ultrasunete este schimbat: acțiune continuă, prima oprire și apoi acțiune, prima acțiune și apoi oprire, acțiune cu puls și experimentul este efectuat. Rezultatele sunt prezentate în Figura 4. După cum se poate observa din figură, acțiunea continuă este cea mai potrivită.
2.5 Efectul puterii ultrasunetelor și al frecvenței asupra ratei de extracție a uleiului de alge marine
Când alte condiții sunt constante (50℃, material: lichid = 1:3, 20 min, acțiune ultrasonică continuă), condițiile ultrasonice sunt modificate: 25 kHz 300 W, 40 kHz 100 W, 40 kHz50W, 19 kHz50W și experimentul este efectuat. Rezultatele sunt prezentate în Figura 5. După cum se poate vedea din figură, 25 kHz300W este cel mai potrivit.
3 Concluzie
3.1 Experimentul arată că atunci când se utilizează n-hexan pentru a îmbunătăți extracția cu ultrasunete a uleiului de alge marine, cantitatea de solvent de extracție și temperatura de extracție au un efect semnificativ asupra randamentului extractului de ulei de alge marine. Conform rezultatelor experimentale, doza de solvent este de 1:3 (material: lichid) iar temperatura este de 50℃. Timpul de extracție este de preferință de 40 min.
3.2 Modul de acțiune cu ultrasunete, puterea ultrasonică și frecvența au un efect semnificativ asupra ratei de extracție a uleiului de alge marine. Conform rezultatelor experimentale, este adecvată acțiunea continuă, 25 kHz 300 W.
3.3 Comparația experimentală arată că utilizarea ultrasunetelor pentru a îmbunătăți procesul de extracție cu solvent poate scurta timpul de extracție, poate îmbunătăți rata de utilizare a solventului, poate reduce cantitatea de solvent și poate îmbunătăți rata de extracție. Ultrasunetele este o tehnologie nouă cu potențial de dezvoltare care folosește forța externă pentru a îmbunătăți extracția și se recomandă promovarea aplicării acesteia.
