Позадинска технологија
Полисахариди морских алги су врста вишекомпонентне мешавине. Састав и активност полисахарида добијених из различитих морских алги различитим методама екстракције веома варирају. Полисахариди морских алги су поларна макромолекуларна једињења која садрже велики број хидроксилних група и лако су растворљиви у води. Тренутно, екстракција сирових полисахарида морских алги у земљи и иностранству углавном усваја методу разблажене алкалије, разблажене киселине и екстракције топле воде. Његове предности су једноставан процес, погодан рад и ниска цена, али има и недостатке као што су ниска брзина екстракције, велики губитак активности и потешкоће у филтрацији и пречишћавању, што у великој мери ограничава индустријску производњу полисахарида морских алги великих размера.
Традиционалне методе за екстракцију полисахарида морских алги су углавном кисела екстракција, алкална екстракција, екстракција ензима, итд. Екстракција киселине се користи за екстракцију полисахарида растворљивих у разблаженом киселом воденом раствору, а нижа пХ вредност може избећи растварање алгината; алкална екстракција се често користи за екстракцију полисахарида растворљивих у алкалијама и натријум алгината; услови екстракције ензима су благи и могу ефикасно да одрже природност полисахарида морских алги. Међутим, све горе наведене методе екстракције имају одређене недостатке: метода екстракције киселине лако изазива хидролизу полисахарида, метода алкалне екстракције лако узрокује смањење биолошке активности полисахарида, метода екстракције ензима је дуготрајна, индустријска производња захтева велику количину ензима, а цена је висока.
Кинески патент ЦН102850410А открива методу за екстракцију полисахарида морских алги из отпадног пивског квасца, који спада у категорију биотехнологије. Ова метода користи отпадни пивски квасац као сировину за припрему полисахарида морских алги. Главни процес је претходно третирање отпадног пивског квасца да би се уклониле нечистоће и затим сушење и инактивација ензима, а затим употреба Сокхлет екстракције за добијање полисахаридног екстракта морске алге и даље обезбојавање активним угљем, таложење и депротеинизација соли алкалних метала, уклањање нечистоћа помоћу јонске измене, кристализовање и концентровање. Чистоћа достиже више од 98,5%, што се може користити у области медицине, козметике и хране. Овај проналазак има карактеристике високог коришћења сировина, ниске цене, једноставног процеса, лаког поступка, безбедног рада и високе чистоће производа, и лако се индустријализује. Међутим, време које је потребно за цео процес је и даље релативно дуго, а постоје недостаци као што су дуготрајни и напорни.
Садржај проналаска
Да би се превазишли недостаци претходног стања технике, овај проналазак обезбеђује уређај и поступак за ултразвучну екстракцију полисахарида морских алги.
Уређај за ултразвучну екстракцију полисахарида морских алги, уређај који се састоји од реактора за екстракцију, ултразвучног генератора и уређаја за контролу температуре, реактор за екстракцију је опремљен цевчицом за екстракцију за постављање екстракта, зид цеви за екстракцију је опремљен са више пролазних отвора, број ултразвучног генератора је повезан са више од једног ултразвучног генератора. шупљина реактора за екстракцију кроз одговарајућу ултразвучну сонду, ултразвучна сонда је равномерно распоређена у реактору за екстракцију и изван цеви за екстракцију; уређај за контролу температуре садржи регулатор температуре, температурну сензорску сонду и грејну цев, сонда за детекцију температуре и цев за грејање су респективно повезане са регулатором температуре, сонда за сензор температуре и цев за грејање су распоређени у цеви за екстракцију; дно унутрашње шупљине реактора за екстракцију је повезано са пумпом.
Дизајн пролазног отвора према овом проналаску омогућава течности за екстракцију не само да инфилтрира течност за екстракцију како би се постигла ефикасна екстракција, већ и да спречи мешање остатака течности за екстракцију у течности за екстракцију, што је погодно за следећи корак обраде. Поред тога, помаже течности у цеви за екстракцију и течности у реактору за екстракцију да остваре циркулацију. Када је концентрација течности у цеви за екстракцију висока, она почиње да тече у реактор за екстракцију изван цеви за екстракцију. Истовремено, течност у реактору за екстракцију изван цеви за екстракцију улази у цев за екстракцију, избегавајући утицај високог вискозитета на ефикасност екстракције. Након што је екстракција завршена, екстракт се може испумпати пумпом спојеном на дно унутрашње шупљине реактора за екстракцију, што је погодније за аутоматизацију.
У предметном проналаску, више од једне ултразвучне сонде је равномерно распоређено у реактору за екстракцију, тако да је ултразвучно дејство уједначено, а ефекат екстракције бољи. Сонда за сензор температуре и цев за грејање су распоређени у цеви за екстракцију, што може ефикасније контролисати температуру.
Пожељно, уређај такође укључује уређај за мешање, уређај за мешање укључује мешалицу и лопатицу за мешање, лопатица за мешање је повезана са мешалицом, а лопатица за мешање се пружа од врха реактора за екстракцију и налази се у цеви за екстракцију. Даље побољшајте ефикасност екстракције.
Пожељно је да су горњи и доњи крај цеви за екстракцију одвојени од горњег и доњег краја реактора за екстракцију. Тако да се ултразвучна енергија екстракта који се третира може да се спроводи равномерно и глатко, а ефикасност екстракције је побољшана.
Пожељно, цев за екстракцију је концентрично смештена у реактору за екстракцију.
Метода за ултразвучну екстракцију полисахарида морских алги обухвата следеће кораке:
(1) дробљење морске алге, хиђики или вакаме, пропуштање кроз сито од 60 месх, и стављање келпа у филтер папирну врећу или газу да се добије екстракт;
(2) стављање екстракта у цев за екстракцију, додавање одређене запремине воде у реактор за екстракцију и екстраховање ултразвучним дробљењем током одређеног временског периода да би се добио екстракт; при чему се различити услови у реактору за екстракцију контролишу на следећи начин: масени однос материјал-течност од 1:32-46, ултразвучна фреквенција од 20-100 кХз, ултразвучна снага од 120-200 В, температура екстракције од 25-55°Ц и време екстракције од 22-28 мин;
(3) екстракт се даље центрифугира, концентрише, исталожи етанол и филтрира да би се добили сирови полисахариди морске алге;
(4) пречишћавање сирових полисахарида морских алги хроматографијом на колони ДЕАЕ целулозе и коначно сушење распршивањем или сушење замрзавањем да би се добили чисти полисахариди морске алге.
Пожељно, у кораку (2), масени однос материјал-течност је 1:35-38, ултразвучна фреквенција је 35-60кХз, ултразвучна снага је 145-167В, температура екстракције је 30-40°Ц, а време екстракције је 23-26мин.
Пожељно, у кораку (3), екстракт се након центрифугирања концентрише на 1/5-1/7 првобитне запремине, а запремински однос концентрата према етанолу је 1:3,2-3,7.
Пожељно, у кораку (4), елуент је пХ 7,2, 0,01 мол/Л НаХ2ПО4-НаХПО4 пуфер.
Корак (2) овог проналаска може се више пута екстраховати више од 2 пута у складу са стварним условима. Када се ДЕАЕ целулозна колонска хроматографија користи за пречишћавање у кораку (4), брзина елуирања се може подесити у складу са стварним условима.
Овај проналазак је погодан за индустријску производњу, а његова увећана производња и даље може да одржи добар ефекат екстракције, који не само да смањује температуру екстракције и побољшава брзину екстракције, већ и значајно скраћује време екстракције.
Ултразвучна потпомогнута екстракција користи кавитацију, механичке и термичке ефекте генерисане високофреквентним осцилацијом ултразвука да би се формирало локално окружење високе температуре и високог притиска унутар објекта, изазивајући деформацију и руптуре ткива биљних и животињских ћелија, и промовишући растварање ефикасних састојака у ћелијама. Има предности мањег губитка активних састојака и високе ефикасности екстракције.
Када ултразвук делује на објекат са истом енергијом али различитим фреквенцијама, резултати могу бити различити. Наравно, резултати ултразвука са истом фреквенцијом, али различите снаге, односно различите енергије, такође су различити.
Полисахариди морских алги екстраховани овим проналаском могу се развити у напитке, оралне течности, капсуле и друге производе.
Метода овог проналаска је једноставна и лака за руковање. Полисахариди морске алге екстраховани поступком овог проналаска су краткотрајни и високе чистоће, која може достићи више од 98%; не само да може уштедети трошкове, смањити потрошњу енергије и олакшати аутоматизацију, већ и побољшати ефикасност екстракције.
