Desarrollo del sistema de equipos de extracción de plantas asistido por ultrasonidos

La mayoría de los ingredientes efectivos en las plantas existen en las células. Cómo extraerlos de manera eficiente y aplicarlos a industrias como biomedicina y productos químicos alimenticios. Este es uno de los puntos críticos de investigación de temas de investigación científica en esta etapa. Explorar procesos de extracción avanzados y desarrollar equipos de extracción de plantas eficientes son la clave para estudiar la extracción de ingredientes efectivos en las plantas.

La interrupción ultrasónica es un método efectivo para alterar células u orgánulos. Su mecanismo es el fenómeno de cavitación desde la generación de burbujas, el crecimiento, hasta la fragmentación de burbujas cuando el ultrasonido actúa sobre la solución. La onda de choque y la fuerza de corte causadas por el fenómeno de la cavitación hacen que las células sean lisas, y los ingredientes efectivos en las células se liberan instantáneamente en el solvente, mejorando así la eficiencia de extracción y acortando el tiempo de extracción. El uso de la tecnología de interrupción ultrasónica para la extracción de plantas tiene las características de la velocidad de extracción rápida, la alta tasa de extracción y la buena selectividad. Además, la extracción ultrasónica tiene las ventajas de un gran volumen de procesamiento único, buena repetibilidad y operación simple. Por lo tanto, la tecnología de extracción ultrasónica se usa ampliamente en la extracción de ingredientes efectivos en las plantas. Esta tecnología ha logrado ciertos resultados y ha jugado un papel importante en el campo de la extracción de plantas.

Desarrollo de equipos de extracción de plantas asistidas por ultrasónicos

Los equipos de extracción ultrasónica a escala de laboratorio incluyen extractos ultrasónicos de baño de agua y extractores ultrasónicos de sonda, a saber, limpiadores ultrasónicos y trituradores de células ultrasónicas. El transductor ultrasónico del limpiador ultrasónico se adsorbe en la parte inferior del baño de acero inoxidable. Su característica es que utiliza una combinación de múltiples transductores para funcionar, y la potencia ultrasónica total puede ser relativamente grande, pero la potencia por unidad de volumen es pequeña. El transductor de la sonda de la trituradora de células ultrasónicas se puede insertar en cualquier contenedor de extracción requerido. Su característica es que utiliza un único transductor ultrasónico de alta potencia, que se centra para hacer que la potencia por unidad de volumen sea mayor, pero la potencia total es relativamente pequeña. El efecto de extracción del extractor ultrasónico de la sonda es mejor que el del extractor ultrasónico de baño de agua.

El equipo de extracción de plantas existente en China es todo tipo de producción industrial, y la capacidad del tanque de extracción es grande, lo que no es adecuado para la enseñanza y la investigación científica. A través de la investigación, entendemos el estado actual y la tendencia de desarrollo de la tecnología y el equipo de extracción de ingredientes activos de la planta en el hogar y en el extranjero. En vista de la situación específica y las necesidades reales de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Huaqiao, diseñamos un tanque de extracción que combina la circulación de calefacción externa, el trituración ultrasónica y los dispositivos de agitación eléctrica en combinación con las condiciones y los recursos de equipos existentes, y produjeron un sistema de equipos de equipos de extracción de plantas ultrasónicas de tipo sonda que consiste en un dispositivo de calefacción, un dispositivo de extracción y un dispositivo de control. El diseño del tanque de extracción es la clave para el desarrollo de este equipo.

1.1 Dispositivo de calefacción

La mayoría del equipo de extracción ultrasónica de tipo sonda disponible comercialmente utiliza calentamiento de baño de aire y temperatura constante. La temperatura de calentamiento es desigual y no es fácil mantener la estabilidad. Es muy fácil causar sobrecalentamiento local, coquización y unión, lo que afecta en gran medida la calidad del extracto y la eficiencia de la extracción de la planta. Se usa un baño de agua de temperatura súper constante para el calentamiento externo, y se usa una bomba de circulación de baño de agua para introducir agua caliente en la chaqueta del tanque de extracción para calentar el material en el tanque de extracción, de modo que el material se calienta rápidamente y es constante a la temperatura de extracción requerida; evitando así el fenómeno del coque y el cambio nuclear causado por el contacto directo entre el material sólido en el tanque de extracción y la pared del cilindro de calentamiento y la parte inferior.

1.2 Dispositivo de extracción

En comparación con el tanque de extracción estática tradicional o el tanque de extracción con agitación, este equipo de extracción combina el dispositivo ultrasónico y el dispositivo de agitación eléctrica, que no solo simplifica el equipo y ahorra espacio, sino que también utiliza el efecto sinérgico del efecto avanzado de extracción ultrasónica y la extracción eléctrica para hacer que el material sea el material uniformemente, evitando la destrucción de la actividad de extracto de extractos de extracto de la extracta.

El tanque de extracción en este artículo está hecho de acero inoxidable, y el cuerpo del tanque adopta un diseño de cañón cilíndrico con camisa con un diámetro de cañón de 20 cm, una altura de 50 cm, una relación de diámetro a altura de 2: 5 y un volumen de aproximadamente 15L. La cubierta superior del tanque de extracción está diseñada con un orificio de inserción de la sonda ultrasónica (40) y un puerto de acceso de varilla de agitación eléctrica (26). Al mismo tiempo, un tubo de conexión del detector de temperatura, un tubo de muestreo y un tubo de ventilación (interfaces con un diámetro de 10 cada uno) están diseñados para monitorear la temperatura de extracción y el efecto de extracción en tiempo real. El tanque de extracción tiene una pequeña capacidad, una estructura simple y es fácil de operar. Es adecuado para la enseñanza experimental y los experimentos de investigación científica.

1.3 Dispositivo de control

El efecto sinérgico del baño de agua de temperatura súper constante y la bomba de agua circulante se usan para lograr un control automático de la temperatura circulante del extracto; El colector automático paso a paso y el sistema de bomba circulante se utilizan para probar automáticamente el extracto, a fin de monitorear los parámetros del proceso de extracción y garantizar la eficiencia de extracción.

2 Composición y principio de funcionamiento del sistema de equipos

El sistema de equipos de extracción en este documento incluye principalmente baño de agua de temperatura súper constante, tanque de extracción de plantas, trituradora de células ultrasónicas, agitador eléctrico, colector parcial automático y otros componentes.

El sistema de equipos utiliza tecnología de extracción ultrasónica para la extracción de plantas. Su principio de trabajo es utilizar el fenómeno de cavitación, la acción mecánica y el efecto térmico del ultrasonido para promover la liberación rápida de los ingredientes efectivos del extracto en el disolvente para lograr el propósito de una extracción rápida. La eficiencia de la trituración ultrasónica depende de la frecuencia de sonido, la energía del sonido, el tiempo de procesamiento, la concentración celular y el tipo de célula.

Durante el proceso de trabajo del sistema de equipo, se utiliza un baño de agua de temperatura súper constante para calentar y controlar con precisión la temperatura de extracción requerida. El baño de agua precalentado se introduce en la chaqueta del tanque de extracción, y el material se calienta rápidamente y se controla automáticamente por el baño de agua circulante. Dado que la temperatura del baño de agua tiene un amplio rango controlable, es más adecuado para la extracción de productos naturales a baja temperatura. Se adopta el diseño del tanque de extracción de acero inoxidable con camisa, y el material se calienta con el baño de agua con camisa, que conduce al calentamiento uniforme del material y evita el coque local. Al agregar una sonda ultrasónica a la parte superior del tanque y usar una trituradora de células ultrasónicas para la extracción ultrasónica, la eficiencia de extracción de los ingredientes activos de la planta puede mejorarse enormemente. Al mismo tiempo, se agrega un agitador eléctrico al tanque de extracción para revolver continuamente y girar el material en el tanque de extracción, lo que propicia para mejorar la eficiencia de extracción. Se utiliza un colector parcial automático para establecer un muestreo de división de tiempo, analizar los ingredientes activos de la planta, monitorear el efecto de extracción y hacer que el proceso de extracción sea controlable en tiempo real.

3 Características del sistema de equipos de extracción de plantas

1) Este sistema de equipos adopta un diseño de tanque de extracción que combina calefacción de circulación de baño de agua externa, trituración ultrasónica y dispositivo de agitación eléctrica. Tiene las ventajas de alta eficiencia térmica, bajo consumo de energía, buena calidad de extracto y alta tasa de extracción. Resuelve los problemas de baja eficiencia de extracción, tiempo de extracción largo, bajo rendimiento y alto consumo de energía en los métodos de extracción tradicionales, como la extracción, la presión, la extracción y la extracción de reflujo.

2) El pequeño equipo de extracción ultrasónica que se vende actualmente en el mercado es generalmente costoso, con el precio más bajo de 50,000 yuanes por unidad. Además, todos usan baños de aire para calentar los materiales, y la estabilidad no se puede garantizar; O debido a que el tanque de extracción es grande en tamaño y capacidad (más de 40L), ocupa mucho espacio y utiliza muchos materiales, lo que no es adecuado para el uso de laboratorio. El tanque de extracción de este sistema de equipos de extracción es de tamaño pequeño, de estructura simple y fácil de operar. Es más adecuado para la enseñanza experimental y los experimentos de investigación científica, lo que refleja las ventajas de bajo precio y buena calidad.

3) Utilizar el baño de agua de temperatura súper constante original, la trituradora de células ultrasónicas, el colector de escalones automáticos y la bomba peristáltica y otros recursos de equipos, y utilizando algunos accesorios como agitadores eléctricos de desechos, después de procesamiento, transformación, combinación y coincidencia, este sistema de equipos de extracción está diseñado y fabricado; No solo logra el propósito y los requisitos del diseño, sino que también hace un uso completo del valor efectivo de los equipos de desechos, ahorra fondos experimentales y aumenta la inversión.

Conclusión

El sistema de circulación de calentamiento externo combinado con tecnología asistida ultrasónica se utiliza para diseñar y fabricar equipos experimentales adecuados para la extracción de componentes efectivos de productos naturales, logrando los objetivos de mejorar la eficiencia térmica, acelerar la velocidad de extracción y aumentar la tasa de extracción. En realidad, se ha aplicado al experimento de extracción de polifenol de té en el té, y ha logrado buenos resultados y tiene cierto valor práctico. Se espera que este sistema de equipos tenga amplias perspectivas de aplicación en la extracción de polisacáridos, polifenoles y flavonoides de las plantas.