Desenvolvimento de Sistema de Equipamento de Extração de Plantas Assistidas Ultrassônicas

A maioria dos ingredientes eficazes nas plantas existem nas células. Como extraí -los com eficiência e aplicá -los a indústrias como biomedicina e produtos químicos alimentares. Este é um dos pontos de pesquisa de pesquisa de tópicos de pesquisa científica nesta fase. Explorar processos avançados de extração e desenvolver equipamentos de extração de plantas eficientes são a chave para o estudo da extração de ingredientes eficazes nas plantas.

A interrupção ultrassônica é um método eficaz para interromper as células ou organelas. Seu mecanismo é o fenômeno da cavitação da geração de bolhas, crescimento e fragmentação de bolhas quando o ultrassom atua na solução. A onda de choque e a força de cisalhamento causadas pelo fenômeno da cavitação fazem com que as células lisem, e os ingredientes efetivos nas células são instantaneamente liberados no solvente, melhorando assim a eficiência da extração e diminuindo o tempo de extração. O uso da tecnologia de interrupção ultrassônica para extração de plantas tem as características da velocidade de extração rápida, alta taxa de extração e boa seletividade. Além disso, a extração ultrassônica tem as vantagens de grande volume de processamento único, boa repetibilidade e operação simples. Portanto, a tecnologia de extração ultrassônica é amplamente utilizada na extração de ingredientes eficazes nas plantas. Essa tecnologia alcançou certos resultados e desempenhou um papel importante no campo da extração de plantas.

Desenvolvimento de equipamentos de extração de plantas assistidas por ultrassom

O equipamento de extração ultrassônica em escala laboratorial inclui principalmente extratores ultrassônicos de banho de água e extratores ultrassônicos da sonda, limpadores ultrassônicos e trituradores de células ultrassônicas. O transdutor ultrassônico do limpador ultrassônico é adsorvido na parte inferior do banho de aço inoxidável. Sua característica é que ele use uma combinação de múltiplos transdutores para funcionar, e a potência ultrassônica total pode ser relativamente grande, mas a potência por unidade de volume é pequena. O transdutor de sonda do triturador de células ultrassônicas pode ser inserido em qualquer recipiente de extração necessário. Sua característica é que ele usa um único transdutor ultrassônico de alta potência, focado em aumentar a potência por unidade de volume, mas a potência total é relativamente pequena. O efeito de extração do extrator ultrassônico da sonda é melhor que o do extrator ultrassônico do banho -maria.

O equipamento de extração de plantas existente na China é todo tipo de produção industrial, e a capacidade do tanque de extração é grande, o que não é adequado para o ensino e a pesquisa científica. Através da investigação, entendemos o status atual e a tendência de desenvolvimento da tecnologia de extração de ingredientes ativos da planta em casa e no exterior. Tendo em vista a situação específica e as necessidades reais da Escola de Engenharia Química da Universidade de Huaqiao, projetamos um tanque de extração que combina circulação de aquecimento externa, esmagamento ultrassônico e dispositivos de agitação elétrica em combinação com condições existentes e recursos de equipamentos e produziu um dispositivo de extração de equipamentos de extração do tipo de sonda. O design do tanque de extração é a chave para o desenvolvimento deste equipamento.

1.1 Dispositivo de aquecimento

A maioria dos equipamentos de extração ultrassônica do tipo sonda disponível comercialmente utilizam aquecimento do banho de ar e temperatura constante. A temperatura de aquecimento é desigual e não é fácil de manter a estabilidade. É muito fácil causar superaquecimento local, coque e ligação, o que afeta bastante a qualidade do extrato e a eficiência da extração de plantas. Um banho de água de temperatura super constante é usado para aquecimento externo e uma bomba de circulação de banho de água é usada para introduzir água quente na jaqueta do tanque de extração para aquecer o material no tanque de extração, de modo que o material aqueça rapidamente e seja constante na temperatura de extração necessária; Evitando assim o fenômeno da alteração de coque e nuclear causada pelo contato direto entre o material sólido no tanque de extração e a parede do cilindro de aquecimento e o fundo.

1.2 Dispositivo de extração

Compared with the traditional static extraction tank or the extraction tank with stirring, this extraction equipment combines the ultrasonic device and the electric stirring device, which not only simplifies the equipment and saves space, but also utilizes the synergistic effect of the advanced process of ultrasonic extraction and electric stirring to make the material evenly heated, avoiding the destruction of the activity of the heat-sensitive extract due to excessive local temperature, thereby ensuring the qualidade do extrato.

O tanque de extração neste artigo é feito de aço inoxidável, e o corpo do tanque adota um projeto de cilindro cilíndrico com um diâmetro de barril de 20 cm, uma altura de 50 cm, uma proporção de diâmetro / altura de 2: 5 e um volume de cerca de 15l. A tampa superior do tanque de extração foi projetada com um orifício de inserção de sonda ultrassônico (40) e uma porta de acesso à haste de agitador elétrico (26). Ao mesmo tempo, um detector de temperatura que conecta tubo, um tubo de amostragem e um tubo de ventilação (interface com um diâmetro de 10 cada) são projetados para monitorar o efeito de temperatura e extração em tempo real. O tanque de extração tem uma pequena capacidade, uma estrutura simples e é fácil de operar. É adequado para experimentos experimentais de ensino e pesquisa científica.

1.3 Dispositivo de controle

O efeito sinérgico do banho de água de temperatura super constante e a bomba de água circulante é usada para atingir o controle automático da temperatura circulante do extrato; O coletor passo a passo automático e o sistema de bomba circulante são usados ​​para amostrar automaticamente o extrato, de modo a monitorar os parâmetros do processo de extração e garantir a eficiência da extração.

2 Composição e princípio de trabalho do sistema de equipamentos

O sistema de equipamentos de extração neste artigo inclui principalmente banho de água de temperatura super constante, tanque de extração de plantas, triturador de células ultrassônicas, agitador elétrico, coletor parcial automático e outros componentes.

O sistema de equipamentos usa tecnologia de extração ultrassônica para extração de plantas. Seu princípio de trabalho é usar o fenômeno da cavitação, a ação mecânica e o efeito térmico do ultrassom para promover a liberação rápida dos ingredientes efetivos do extrato no solvente para alcançar o objetivo da extração rápida. A eficiência do esmagamento ultrassônico depende da frequência sonora, energia sonora, tempo de processamento, concentração de células e tipo de célula.

Durante o processo de trabalho do sistema de equipamentos, um banho de água de temperatura super constante é usado para aquecer e controlar com precisão a temperatura de extração necessária. O banho de água pré-aquecido é introduzido na jaqueta do tanque de extração e o material é rapidamente aquecido e automaticamente controlado pelo banho de água circulante. Como a temperatura do banho de água tem uma ampla faixa controlável, é mais adequada para a extração de baixa temperatura de produtos naturais. O design do tanque de extração de aço inoxidável é adotado e o material é aquecido pelo banho de água jaqueado, que é propício ao aquecimento uniforme do material e evita o coque local. Ao adicionar uma sonda ultrassônica ao topo do tanque e usar um triturador celular ultrassônico para extração ultrassônica, a eficiência da extração dos ingredientes ativos da planta pode ser bastante aprimorada. Ao mesmo tempo, um agitador elétrico é adicionado ao tanque de extração para mexer e girar continuamente o material no tanque de extração, que é propício para melhorar a eficiência da extração. Um coletor parcial automático é usado para definir amostragem de divisão de tempo, analisar os ingredientes ativos da planta, monitorar o efeito de extração e tornar o processo de extração controlado em tempo real.

3 Características do sistema de equipamentos de extração de plantas

1) Este sistema de equipamentos adota um design de tanque de extração que combina aquecimento externo da circulação de banho de água, esmagamento ultrassônico e dispositivo de agitação elétrica. Tem as vantagens de alta eficiência térmica, baixo consumo de energia, boa qualidade de extrato e alta taxa de extração. Ele resolve os problemas de baixa eficiência de extração, tempo longo de extração, baixo rendimento e alto consumo de energia em métodos tradicionais de extração, como extração, prensagem, extração e extração de refluxo.

2) O pequeno equipamento de extração ultrassônica atualmente vendido no mercado é geralmente caro, com o preço mais baixo de 50.000 yuan por unidade. Além disso, todos eles usam banhos de ar para aquecer os materiais, e a estabilidade não pode ser garantida; Ou porque o tanque de extração é grande em tamanho e capacidade (mais de 40L), ocupa muito espaço e usa muitos materiais, o que não é adequado para uso em laboratório. O tanque de extração deste sistema de equipamentos de extração é de tamanho pequeno, simples em estrutura e fácil de operar. É mais adequado para experimentos experimentais de ensino e pesquisa científica, refletindo as vantagens de baixo preço e boa qualidade.

3) Utilizando o banho de água de temperatura super constante original, o britador de células ultrassônicas, o coletor automático de etapas e a bomba peristáltica e outros recursos do equipamento, e usando alguns acessórios como desperdiçadores, após processamento, transformação, combinação e correspondência, este sistema de equipamentos de extração foi projetado e fabricado; Ele não apenas atinge o objetivo e os requisitos do design, mas também faz uso total do valor efetivo dos equipamentos de resíduos, economiza fundos experimentais e aumenta o investimento.

Conclusão

O sistema de circulação de aquecimento externo combinado com a tecnologia de assistência ultrassônica é usada para projetar e fabricar equipamentos experimentais adequados para a extração de componentes eficazes de produtos naturais, atingindo os objetivos para melhorar a eficiência térmica, acelerar a velocidade de extração e aumentar a taxa de extração. Na verdade, foi aplicado ao experimento de extração de polifenol de chá no chá e alcançou bons resultados e tem certo valor prático. Espera -se que esse sistema de equipamentos tenha amplas perspectivas de aplicação na extração de polissacarídeos, polifenóis e flavonóides das plantas.