超声耦合热泵高效提取系统的设计与桑葚提取应用

来源 :北京石油化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:edisonye
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中药提取是中药生产中的重要环节之一。为了尽快将超声耦合热泵高效提取技术应用于工业生产,同时为杏林白马药厂后续设备节能改造奠定良好的实验基础和突破方向,为此,对超声耦合热泵高效提取系统进行了理论分析及设计,实现了该系统的开发。最终基于该系统进行了桑葚提取实验、桑葚提取过程的传质分析和节能经济性分析。具体研究结果如下:(1)对桑葚提取液进行紫外光谱分析,桑葚花色苷在酸性条件下更为稳定,在两组缓冲液环境下,桑葚花色苷光谱图中吸光度在535nm处出现最大差值,在差值最大的吸光度处,能准确反映出桑葚中花色苷的含量,故在后续测定过程中,采用波长535nm进行桑葚花色苷含量的测定。此外,研究表明桑葚花色苷提取液在p H=1.0的缓冲环境中,平衡时间为35min,平衡温度为60℃;在p H4.5的缓冲环境中,平衡时间为40min,平衡温度为60℃,这为下一步单因素试验提供了实验数据参考。(2)利用超声耦合热泵高效提取设备进行桑葚花色苷提取单因素试验,根据单因素试验结果,料液比选择1:14,提取温度选择50℃,提取时间选择60min时,单因素提取效果最好。在此基础上,通过响应面分析方法得到了三因素综合影响下的最佳提取工艺,为提取温度52℃,提取时间58min,料液比为1:14。基于该最佳提取条件,进行了3次热泵提取实验,得到花色苷得率取平均值,桑葚花色苷得率为2.319mg/g,与理论值2.307mg/g相接近。最后基于该工艺,进行超声耦合试验,得到超声功率为300W-400W时,提取效果最好,桑葚花色苷得率进一步提升,达到2.745mg/g以上。(3)对桑葚花色苷提取中的传质过程进行研究,选择了动力学模型形式;为了得到动力学模型中的具体系数,开展了提取动力学实验,研究了桑葚传质过程中提取温度、料液比、超声功率、颗粒半径对传质过程的影响规律,并根据动力学实验数据确定了各工艺条件与系数之间的相互关系,得出了动力学模型的具体系数,实现了对桑葚花色苷动力学模型的构建,最终得到了相应的动力学方程式,可实现对不同工艺条件下桑葚花色苷得率的预测。(4)对药厂提取系统和超声耦合热泵高效提取系统进行了提取性能对比实验,研究结果表明:药厂提取系统的桑葚花色苷得率为1.984mg/g,超声耦合热泵高效提取系统为2.745mg/g,超声耦合热泵高效提取系统的提取性能大幅提升。最后对药厂现有的天然气蒸汽提取系统、药厂现有的燃煤蒸汽提取系统和超声耦合热泵高效提取系统进行了节能经济性分析,研究得出:在计算各系统成本时,以药厂天然气提取系统为基准,药厂燃煤提取系统相较于该系统节约费用百分比为24.67%;超声耦合热泵高效提取系统相较于该系统节约费用百分比为47.31%。在计算各系统标准煤耗时,以药厂燃煤提取系统为基准,药厂天然气提取系统相较于该系统节约标准煤耗百分比为61.93%;超声耦合热泵高效提取系统相较于该系统节约标准煤耗百分比为31.89%。系统节能经济性分析表明:使用超声耦合热泵高效提取系统不仅能节约药材煎煮提取过程中的成本,并且能节约资源,低碳环保,响应国家“双碳”政策,节能效果非常明显。
其他文献
随着工业4.0时代的发展,各国越发重视高精尖产业的发展,在精密测量领域,精密定位台的系统级技术一直以来是航空航天、IC产业制造、半导体加工等国民、国防基础产业的关键技术。传统的精密定位台多采用机械轴承支承和运动,运动过程中产生的摩擦磨损会随着使用频次和使用时长不断影响实际定位精度,传统的机械物理接触限制了机械定位台精度的进一步提升。新型洛伦兹悬浮定位台是基于洛伦兹力原理设计的一款理论上具有无摩擦可
学位
2195铝锂合金被广泛运用于火箭燃料的贮箱与航空器的结构件的制造中,由于可用于火箭燃料的贮运中,因此可运用于化工产品的贮存运输中。在热带海洋大气条件下的使用对2195FSW(Friction Stir Welding)接头耐腐蚀性能要求较高。本文通过电化学实验,海洋大气暴露实验,晶间腐蚀实验研究了2195铝锂合金FSW接头腐蚀行为,结合腐蚀数值模拟讨论了腐蚀机理。通过电化学实验表明2195FSW接
学位
现代化工业急速发展,资源日益减少。为实现资源再利用,对由于腐蚀、摩擦磨损等原因造成的非正常失效工件进行修复与强化,使其重新投入生产,降低成本。本文提出一种基于氩弧焊的同轴送粉表面修复技术,并开展了相应的焊枪设计、建模仿真与焊接工艺研究。主要内容如下:创新性地提出了同轴送粉钨极氩弧焊焊枪模型,分析了焊接过程中各部件的作用及设计原则;基于多个控制方程,利用Comsol软件对焊枪二维简化模型进行了多物理
学位
随着我国造船业的快速发展,对船舶用钢的性能要求不断提高,不当的焊接方法与工艺会造成裂纹、气孔、夹杂、接头硬化、变形量大和耐蚀性下降等焊接缺陷。开发出高效的、有实际应用价值的船舶钢焊接技术具有极大的现实意义和工业价值。本文针对16mm厚10CrNi3MoV船舶钢,采用激光-MAG复合焊接的方式进行试验,并对复合焊接工艺和焊接质量进行系统性的分析研究。利用响应曲面法中的BBD法完成试验设计,将工艺参数
学位
由于海底油气管线铺设里程的增加、管线恶劣的海洋服役环境与逐渐向深海延伸的发展趋势等因素的影响,迫使管线钢管线向大口径、高强度、强韧性等方向发展。水下焊接技术在海上平台搭建与维修和海底管道铺设以及维修中起着至关重要的作用,但我国的管线钢焊接技术相对滞后于管线钢的发展和铺设要求。高压干法水下焊接比湿法水下焊接的质量更高,可以避免水等不利因素的影响,应用更广泛、前景更好。目前常用的焊接工艺和技术条件下,
学位
镁合金密度低、吸振性强、压铸性能好,使其在众多材料中脱颖而出,成为汽车轻量化零件生产材料的最佳选择。然而,镁合金的腐蚀对汽车零部件的安全使用构成了潜在的威胁。因此,本文采用微弧氧化(MAO,Micro-arc oxidation)工艺,分别制备添加不同纳米颗粒(Al2O3、Si O2和Si C)的镁合金微弧氧化复合涂层,研究其表面耐腐蚀性能。通过扫描电子显微观察涂层结构和厚度,对涂层表面成分进行能
学位
5G通讯、物联网、云计算和大数据的高速发展,使得微电子器件的集成度越来越高,有逐渐超出摩尔定律预测的趋势。为了维持电子器件的正常工作,亟待寻找传统散热材料的替代者。同时,在世界能源短缺的背景下,人类迫切需要开发新的节能技术,研究人员已经将目光对准了极具商业应用潜力的热电材料。二维层状过渡金属硫化物作为性能优异的类石墨烯材料,其独特的热物理性质使其可在微电子器件散热和热电领域得到应用。因此,研究二维
学位
位于车辆底盘的6061铝合金电池包在服役过程中面临电池升温、刮蹭、融雪剂腐蚀等问题,严重影响电池包寿命和电池组安全。为解决上述问题,本文利用仿真指导微弧氧化(MAO)工艺参数,分别制备了添加Si C、Si O2纳米颗粒的复合涂层和普通MAO涂层,研究不同涂层的宏观耐蚀性强弱,预测涂层的年腐蚀减薄量。借助微区电化学测试手段研究不同涂层遭刮蹭前后的局部电化学阻抗,明晰涂层刮蹭后的服役性能,基于上述研究
学位
Al和Cu具有很好的互补性,实现Al/Cu的有效焊接,可以减轻构件质量、节约生产成本。搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)作为固相焊,对Al/Cu异种材料的焊接具有独特的优势。本文针对于3mm厚的6082铝合金和T2紫铜两种材料,采用FSW技术制备焊接接头,揭示了加工参数-微观组织-力学性能及腐蚀性能之间的关系。文中对Al-Cu异种接头的微观组织演化及力学性能和腐蚀性能
学位
天然气作为一种清洁、高热值的化石能源,加强其开发利用成为改善我国能源结构、有序实现“碳达峰”“碳中和”的必要选择。在天然气开采和集输过程中,液态水的析出容易导致设备损坏、形成水合物堵塞管路、加剧设备腐蚀等安全问题,为此需要对天然气进行脱水处理。传统天然气脱水工艺中普遍采用三甘醇吸收塔,存在尺寸大、重量重、传质效率低等问题,在海上平台及陆上边远油气田的应用受到极大限制,因此有必要将三甘醇微液滴化以强
学位