Развој система опреме за екстракцију биљака уз помоћ ултразвука

Већина ефикасних састојака у биљкама постоји у ћелијама. Како их ефикасно извући и применити у индустријама као што су биомедицина и хемикалије за храну. Ово је једно од истраживачких жаришта научноистраживачких тема у овој фази. Истраживање напредних процеса екстракције и развој ефикасне опреме за екстракцију биљака су кључ за проучавање екстракције ефикасних састојака у биљкама.

Ултразвучни поремећај је ефикасан метод за ометање ћелија или органела. Његов механизам је појава кавитације од стварања мехурића, раста, до фрагментације мехурића када ултразвук делује на раствор. Ударни талас и сила смицања изазвана феноменом кавитације узрокују лизу ћелија, а ефикасни састојци у ћелијама се тренутно ослобађају у растварач, чиме се побољшава ефикасност екстракције и скраћује време екстракције. Употреба ултразвучне дисрупционе технологије за екстракцију биљака има карактеристике велике брзине екстракције, високе брзине екстракције и добре селективности. Штавише, ултразвучна екстракција има предности великог обима једнократне обраде, добре поновљивости и једноставног рада. Због тога се технологија ултразвучне екстракције широко користи у екстракцији ефикасних састојака у биљкама. Ова технологија је постигла одређене резултате и одиграла важну улогу у области екстракције биљака.

Развој опреме за екстракцију биљака уз помоћ ултразвука

Опрема за ултразвучну екстракцију у лабораторији углавном укључује ултразвучне екстракторе у воденом купатилу и ултразвучне екстракторе сонде, односно ултразвучне чистаче и ултразвучне дробилице ћелија. Ултразвучни претварач ултразвучног чистача је адсорбован на дну каде од нерђајућег челика. Његова карактеристика је да за рад користи комбинацију више претварача, а укупна ултразвучна снага може бити релативно велика, али је снага по јединици запремине мала. Сонда сонде ултразвучне дробилице ћелија може се уметнути у било који потребан контејнер за екстракцију. Његова карактеристика је да користи један ултразвучни претварач велике снаге, који је фокусиран да повећа снагу по јединици запремине, али је укупна снага релативно мала. Ефекат екстракције ултразвучног екстрактора сонде је бољи од ултразвучног екстрактора у воденом купатилу.

Постојећа опрема за екстракцију биљака у Кини је све врсте индустријске производње, а капацитет резервоара за екстракцију је велики, што није погодно за наставу и научна истраживања. Кроз истрагу разумемо тренутно стање и тренд развоја технологије и опреме за екстракцију активних састојака биљака у земљи и иностранству. Имајући у виду специфичну ситуацију и стварне потребе Факултета хемијског инжењерства Универзитета Хуакиао, дизајнирали смо резервоар за екстракцију који комбинује екстерну циркулацију грејања, ултразвучно дробљење и електрично мешање у комбинацији са постојећим условима и ресурсима опреме и произвели систем опреме за ултразвучну екстракцију постројења типа сонде који се састоји од уређаја за грејање, уређаја за екстракцију и контролног уређаја. Дизајн резервоара за екстракцију је кључ за развој ове опреме.

1.1 Уређај за грејање

Већина комерцијално доступне опреме за ултразвучну екстракцију типа сонде користи загревање ваздушног купатила и константну температуру. Температура грејања је неуједначена и није лако одржавати стабилност. Веома је лако изазвати локално прегревање, коксовање и везивање, што у великој мери утиче на квалитет екстракта и ефикасност екстракције биљака. Водено купатило супер константне температуре се користи за спољно грејање, а циркулациона пумпа воденог купатила се користи за увођење топле воде у омотач резервоара за екстракцију за загревање материјала у резервоару за екстракцију, тако да се материјал брзо загрева и константан је на потребној температури екстракције; чиме се избегава појава коксовања и нуклеарне промене изазване директним контактом између чврстог материјала у резервоару за екстракцију и зида и дна грејног цилиндра.

1.2 Уређај за екстракцију

У поређењу са традиционалним статичким резервоаром за екстракцију или резервоаром за екстракцију са мешањем, ова опрема за екстракцију комбинује ултразвучни уређај и електрични уређај за мешање, који не само да поједностављује опрему и штеди простор, већ такође користи синергистички ефекат напредног процеса ултразвучне екстракције и електричног мешања како би се материјал равномерно загрејао, избегавајући активност локалног екстракције због вишка топлоте. обезбеђивање квалитета екстракта.

Резервоар за екстракцију у овом чланку је направљен од нерђајућег челика, а тело резервоара има обложени цилиндрични дизајн цеви са пречником цеви од 20 цм, висином од 50 цм, односом пречника и висине од 2: 5 и запремином од око 15 Л. Горњи поклопац резервоара за екстракцију је дизајниран са рупом за уметање ултразвучне сонде (40) и прикључком за приступ шипки за мешање електричне мешалице (26). Истовремено, цев за повезивање детектора температуре, цев за узорковање и цев за одзрачивање (интерфејси са пречником од 10 сваки) су дизајнирани да прате температуру екстракције и ефекат екстракције у реалном времену. Резервоар за екстракцију има мали капацитет, једноставну структуру и једноставан је за руковање. Погодан је за експерименталну наставу и научно-истраживачке експерименте.

1.3 Контролни уређај

Синергистички ефекат воденог купатила супер константне температуре и циркулационе пумпе воде се користи за постизање аутоматске контроле циркулационе температуре екстракта; аутоматски колектор корак по корак и систем циркулационе пумпе се користе за аутоматско узорковање екстракта, како би се пратили параметри процеса екстракције и осигурала ефикасност екстракције.

2 Састав и принцип рада система опреме

Систем опреме за екстракцију у овом раду углавном укључује водено купатило супер константне температуре, резервоар за екстракцију биљака, ултразвучну ћелијску дробилицу, електричну мешалицу, аутоматски делимични колектор и друге компоненте.

Систем опреме користи технологију ултразвучне екстракције за екстракцију биљака. Његов принцип рада је да користи феномен кавитације, механичко дејство и термални ефекат ултразвука како би се промовисало брзо ослобађање ефикасних састојака екстракта у растварач како би се постигла сврха брзе екстракције. Ефикасност ултразвучног дробљења зависи од фреквенције звука, енергије звука, времена обраде, концентрације ћелије и типа ћелије.

Током процеса рада система опреме, водено купатило супер константне температуре користи се за загревање и прецизну контролу потребне температуре екстракције. Претходно загрејано водено купатило се уводи у омотач резервоара за екстракцију, а материјал се брзо загрева и аутоматски контролише циркулишућим воденим купатилом. Пошто температура воденог купатила има широк опсег контроле, погоднија је за нискотемпературну екстракцију природних производа. Усвојен је дизајн резервоара за екстракцију од нерђајућег челика, а материјал се загрева у воденом купатилу са омотачем, што погодује равномерном загревању материјала и избегава локално коксовање. Додавањем ултразвучне сонде на врх резервоара и коришћењем ултразвучне дробилице ћелија за ултразвучну екстракцију, ефикасност екстракције активних састојака биљке може се знатно побољшати. У исто време, у резервоар за екстракцију се додаје електрична мешалица за континуирано мешање и окретање материјала у резервоару за екстракцију, што доприноси побољшању ефикасности екстракције. Аутоматски делимични колектор се користи за подешавање узорковања са временском поделом, анализу активних састојака биљке, праћење ефекта екстракције и омогућавање контроле процеса екстракције у реалном времену.

3 Карактеристике система опреме за екстракцију биљака

1) Овај систем опреме усваја дизајн резервоара за екстракцију који комбинује спољно грејање циркулације воденог купатила, ултразвучно дробљење и електрични уређај за мешање. Има предности високе топлотне ефикасности, ниске потрошње енергије, доброг квалитета екстракта и високе стопе екстракције. Решава проблеме ниске ефикасности екстракције, дугог времена екстракције, ниског приноса и велике потрошње енергије у традиционалним методама екстракције као што су екстракција, пресовање, екстракција и рефлукс екстракција.

2) Мала ултразвучна опрема за екстракцију која се тренутно продаје на тржишту је генерално скупа, са најнижом ценом од 50.000 јуана по јединици. Поред тога, сви они користе ваздушне купке за загревање материјала, а стабилност се не може гарантовати; или зато што је резервоар за екстракцију велике величине и капацитета (више од 40Л), заузима пуно простора и користи много материјала, што није погодно за лабораторијску употребу. Резервоар за екстракцију овог система опреме за екстракцију је мале величине, једноставне структуре и једноставан за руковање. Погоднији је за експерименталну наставу и научно-истраживачке експерименте, одражавајући предности ниске цене и доброг квалитета.

3) Користећи оригинално водено купатило са супер константном температуром, ултразвучну ћелијску дробилицу, аутоматски степенасти колектор и перисталтичку пумпу и друге ресурсе опреме, и користећи неке додатке као што су отпадне електричне мешалице, након обраде, трансформације, комбинације и усклађивања, овај систем опреме за екстракцију је дизајниран и произведен; не само да постиже сврху и захтеве дизајна, већ и у потпуности користи ефективну вредност отпадне опреме, штеди експериментална средства и повећава инвестиције.

Закључак

Систем екстерне циркулације грејања у комбинацији са ултразвучном потпомогнутом технологијом се користи за пројектовање и производњу експерименталне опреме погодне за екстракцију ефективних компоненти природних производа, постижући циљеве побољшања топлотне ефикасности, убрзања брзине екстракције и повећања брзине екстракције. Он је заправо примењен у експерименту екстракције полифенола из чаја у чају и постигао је добре резултате и има одређену практичну вредност. Очекује се да ће овај систем опреме имати широку перспективу примене у екстракцији полисахарида, полифенола и флавоноида из биљака.