一种生物色素快速提取装置的制作方法

本发明属于植物色素提取技术领域，具体涉及一种生物色素快速提取装置。

背景技术：

随着社会进步和的生活水平提高，人们对食品的功能和颜色的要求越来越高，食品行业对天然食品着色剂的需求也越来越高。来自于食用植物的着色剂，具有原有植物的主要营养功能。同时又具有着色功能。色素有亮丽鲜艳的色泽，可以给人带来视觉上的冲击、感官上的享受、心理上的慰藉，因此被广泛地用于各行各业，如工业染料和食品加工等。按来源色素可分为人工色素和天然色素。人工色素是指经过化工合成的色素，可对人体造成一定程度的危害，比如可诱发肝癌的偶氮化合物4－二甲基偶氮苯，天然色素系指从动物、植物以及微生物中提取到的具有较强的生理活性的色素，基本上无毒副作用，安全性较高。

对于植物色素的加工提取，目前还没有专业的设备，主要采用的是罐组式生产，如浸出罐、冷却静置罐、溶剂罐、成品精制罐及各蒸发器等，这些设备都是单体设置，一道工序完成后须要采取倒料的方式进入到下一道工序。存在着操作人员劳动强度大、溶剂损耗高，水不能循环使用，生产规模小、产品纯度及质量不易保证等缺点，且提取完成后仪器的清洗需由工作人员手动完成，且样液混合及清洗占用实时间较长，试剂和样液中的物质直接接触对人体有一定的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种自动提取、检测和清洗的生物色素快速提取装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种生物色素快速提取装置，包括注射泵、多通道切换阀、提取单元、三通电磁阀、检测单元和清洗单元，所述注射泵的输出端连接多通道切换阀的中心通道，所述多通道切换阀的一个输出通道连接提取单元，所述提取单元的输出端通过三通电磁阀连接检测单元。

进一步的，所述提取单元包括超声波破碎仪、过滤器和储液罐，所述过滤器的输入端连接超声波破碎仪，所述过滤器的输出端连接储液罐，所述储液罐的输出端分别连接多通道切换阀和三通电磁阀，所述多通道切换阀的输出端连接超声波破碎仪的输入端。

进一步的，所述检测单元包括分光光度计、混合器和过程控制泵，所述三通电磁阀的一个输出端连接分光光度计的输入端，所述三通电磁阀的另一个输出端连接混合器的输入端，所述混合器的输出端连接过程控制泵。

进一步的，所述清洗单元包括清洗泵、酸性清洗瓶、碱性清洗瓶、蒸馏水清洗瓶和空气通道，所述清洗泵的输入端连接提取单元中的超声波破碎仪，所述清洗泵的输出端依次连接酸性清洗瓶、碱性清洗瓶和蒸馏水清洗瓶，所述酸性清洗瓶、碱性清洗瓶、蒸馏水清洗瓶和空气通道的输出端均通过三通阀连接清洗泵。

进一步的，所述多通道切换阀的输出通道分别连接至少一个样品溶液瓶和至少一个试剂瓶。

进一步的，所述注射泵、多通道切换阀、提取单元、三通电磁阀、检测单元和清洗单元之间均通过软管连接。

进一步的，所述混合器为软管绕成的螺旋状管道。

进一步的，所述检测单元的输出端连接废液瓶，所述分光光度计和过程控制泵的输出端通过三通阀连接废液瓶。

进一步的，所述废液瓶的上端连接气液分离器，所述气液分离器的上端设出气口。

进一步的，所述储液罐和三通电磁阀的连接管道上设流量计。

进一步的，所述储液罐的输出端依次连接减压浓缩罐和冷冻干燥器，所述冷冻干燥器内设称重传感器。

进一步的，提取的色素的提取率为

Y(％)＝A/ka×V(V0/V1)×100×10^-3/m0×100％

其中A为吸光度，k为吸收系数，a为光经过样本的距离(mm)，V0为样品溶液的体积(mL)，m0为样品的颗粒干重(g)，V1为色素提取液的体积(mL)。

进一步的，基于所述生物色素快速提取装置的提取方法，包括如下步骤：

①打开控制蒸馏水瓶的三通阀，清洗泵抽取蒸馏水瓶内的蒸馏水，蒸馏水清洗提取单元，切换三通电磁阀，使提取单元的通液口与混合器的输入端连接，过程控制泵正转，过程控制泵抽取提取单元中的清洗溶液通过混合器直接进入废液瓶中。

②注射泵抽取一定量的样品溶液或一定量的试剂进入提取单元中，切换三通电磁阀，连通提取单元的通液口与混合器的输入端，过程控制泵正转，过程控制泵抽取提取单元中的混合溶液通过三通电磁阀的通道进入混合器中，混合溶液在混合器的螺旋流动过程中混合，过程控制泵反转，混合溶液在混合器螺旋流动和进入提取单元的过程中再次混合，在过程控制泵的正转和反转过程中混合溶液得以均匀混合。

③混合溶液混合均匀后，进入提取单元的腔体内，过程控制泵抽取一定量的混合溶液进入混合器中，切换三通电磁阀，使混合器与分光光度计连通，过程控制泵反转，混合器内的混合溶液进入分光光度计，分光光度计开始检测工作，可反复重复上述步骤，继续抽取混合溶液进入分光光度计进行多次检测，得出样品溶液的吸光度。

④检测完成后，注射泵通过控制多通道切换阀，将提取单元中剩下的提取溶液泵入减压浓缩罐内，经减压浓缩后除去溶剂，经冷冻干燥器干燥后储存。

⑤提取结束后，过程控制泵反转，抽取混合器和分光光度计中的全部混合溶液到废液瓶中，切换三通电磁阀，过程控制泵正转，过程控制泵抽取提取单元中腔体内多余的混合溶液直接通过混合器进入废液瓶中，清洗泵开始抽入清洗液，清洗液进入提取单元内，过程控制泵同时抽取提取单元中的清洗溶液通过混合器进入到废液瓶中，提取单元和混合器清洗工作完成后，切换三通电磁阀，使混合器与分光光度计连通，过程控制泵反转，清洗液进入分光光度计进行清洗，清洗液直接进入废液瓶中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种生物色素快速提取装置，通过超声波提取能够缩短破碎时间、加快破碎速度，缩短提取时间，提高提取率；超声波浸提只发生物理反应，并不会改变色素的生物活性；通过超声波，促使液体中的微小颗粒集聚形成较大的颗粒沉淀，加速了有效成分的提取；有些色素的提取成分受高温的影响较大，而利用超声波可以将这种影响降到了最低。

2、本发明提供的一种生物色素快速提取装置，在检测和提取完成后，系统可自行进行清洗，清洗过程中根据混合溶液的酸碱性可先自动进行相应的中和反应，再进行蒸馏水的清洗，使清洗更彻底，使残留液充分洗出，仪器不易被腐蚀，延长使用寿命，提高了下次提取的准确度，利用过程控制泵和清洗泵的相互配合，实现对各部件的彻底清洗，节约了工作人员的人力和时间投入。

3、本发明提供的一种生物色素快速提取装置，对色素的提取和检测准确，操作方便，周期短，从样液的混合到仪器的清洗均可自动化进行，可以快速转入下一次工作。

4、本发明提供的一种生物色素快速提取装置，可自动抽入样品溶液和试剂，土壤样品溶液和试剂，在过程控制泵、提取单元和混合器的反复作用下实现自动均匀混合，样品溶液和试剂的剂量可控，减少了人为操作造成的误差，提高了操作的准确度与效率，色素的提取率更高。

附图说明

图1是本发明一种生物色素快速提取装置结构示意图。

图2是本发明一种生物色素快速提取装置提取单元工作流程图。

图中：1、注射泵；2、减压浓缩罐；3、提取单元；4、冷冻干燥器；5、清洗泵；6、清洗单元；7、三通阀；8、多通道切换阀；9、样品溶液瓶；10、试剂瓶；11、三通电磁阀；12、混合器；13、分光光度计；14、过程控制泵；15、废液瓶；16、气液分离器；17、出气口；31、超声波破碎仪；32、过滤器；33、储液罐；61、酸性溶液瓶；62、碱性溶液瓶；63、蒸馏水瓶；64、空气通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1、图2所示，一种生物色素快速提取装置，包括注射泵1、多通道切换阀8、提取单元3、三通电磁阀11、检测单元和清洗单元6，所述注射泵1的输出端连接多通道切换阀8的中心通道，所述多通道切换阀8的一个输出通道连接提取单元3，所述提取单元3的输出端通过三通电磁阀11连接检测单元。

所述提取单元3包括超声波破碎仪31、过滤器32和储液罐33，所述过滤器32的输入端连接超声波破碎仪31，所述过滤器32的输出端连接储液罐33，所述储液罐33的输出端分别连接多通道切换阀8和三通电磁阀11，所述多通道切换阀8的输出端连接超声波破碎仪31的输入端。

所述检测单元包括分光光度计13、混合器12和过程控制泵14，所述三通电磁阀11的一个输出端连接分光光度计13的输入端，所述三通电磁阀11的另一个输出端连接混合器12的输入端，所述混合器12的输出端连接过程控制泵14。

所述清洗单元6包括清洗泵5、酸性清洗瓶61、碱性清洗瓶62、蒸馏水清洗瓶63和空气通道64，所述清洗泵5的输入端连接提取单元3中的超声波破碎仪31，所述清洗泵5的输出端依次连接酸性清洗瓶61、碱性清洗瓶62和蒸馏水清洗瓶63，所述酸性清洗瓶61、碱性清洗瓶62、蒸馏水清洗瓶63和空气通道64的输出端均通过三通阀7连接清洗泵5。

所述多通道切换阀8的输出通道分别连接至少一个样品溶液瓶9和至少一个试剂瓶10。

所述注射泵1、多通道切换阀8、提取单元3、三通电磁阀11、检测单元和清洗单元6之间均通过软管连接。

所述混合器12为软管绕成的螺旋状管道。

所述检测单元的输出端连接废液瓶15，所述分光光度计13和过程控制泵14的输出端通过三通阀7连接废液瓶15。

所述废液瓶15的上端连接气液分离器16，所述气液分离器16的上端设出气口17。

所述储液罐33和三通电磁阀11的连接管道上设流量计。

所述储液罐33的输出端依次连接减压浓缩罐2和冷冻干燥器4，所述冷冻干燥器4内设称重传感器。

实施例2

基于所述生物色素快速提取装置的提取方法，包括如下步骤：

①打开控制蒸馏水瓶63的三通阀7，清洗泵5抽取蒸馏水瓶63内的蒸馏水，蒸馏水清洗提取单元3，切换三通电磁阀11，使提取单元3的通液口与混合器12的输入端连接，过程控制泵14正转，过程控制泵14抽取提取单元3中的清洗溶液通过混合器12直接进入废液瓶15中。

②注射泵1抽取一定量的样品溶液或一定量的试剂进入提取单元3中，切换三通电磁阀11，连通提取单元3的通液口与混合器12的输入端，过程控制泵14正转，过程控制泵14抽取提取单元3中的混合溶液通过三通电磁阀11的通道进入混合器12中，混合溶液在混合器12的螺旋流动过程中混合，过程控制泵14反转，混合溶液在混合器12螺旋流动和进入提取单元3的过程中再次混合，在过程控制泵14的正转和反转过程中混合溶液得以均匀混合。

③混合溶液混合均匀后，进入提取单元3内，过程控制泵14抽取一定量的混合溶液进入混合器12中，切换三通电磁阀11，使混合器12与分光光度计13连通，过程控制泵14反转，混合器12内的混合溶液进入分光光度计13，分光光度计13开始检测工作，可反复重复上述步骤，继续抽取混合溶液进入分光光度计13进行多次检测，得出样品溶液的吸光度。

④检测完成后，注射泵1通过控制多通道切换阀8，将提取单元3中剩下的提取溶液泵入减压浓缩罐2内，经减压浓缩后除去溶剂，经冷冻干燥器4干燥后储存。

⑤提取结束后，过程控制泵14反转，抽取混合器12和分光光度计13中的全部混合溶液到废液瓶15中，切换三通电磁阀11，过程控制泵14正转，过程控制泵14抽取提取单元3中多余的混合溶液直接通过混合器12进入废液瓶15中，清洗泵5开始抽入清洗液，清洗液进入提取单元3内，过程控制泵14同时抽取提取单元3中的清洗溶液通过混合器12进入到废液瓶15中，提取单元3和混合器12清洗工作完成后，切换三通电磁阀11，使混合器12与分光光度计13连通，过程控制泵14反转，清洗液进入分光光度计13进行清洗，清洗液直接进入废液瓶15中。

实施例3

检测单元的混合器可采用软管绕制而成的螺旋状管道，也可直接采用螺旋状玻璃管道或者旋涡混合器，在样液和试剂的混合过程中，人工操作混合的平均时间为5min，本系统对样液和试剂进行混合的平均时间为1.5min，在检测过程中，人工操作检测所需平均时间为5min，本系统检测所需平均时间为3min，在对仪器的清洗过程中，人工清洗所需平均时间为8分钟，本系统对仪器的清洗所需平均时间为5min，由以上数据对比可知，本发明一种生物色素快速提取装置，可大大缩减实验所花费的时间，且系统化的操作可降低人工操作的误差，以石榴皮色素为例，石榴皮粉末质量为20g，去离子水质量为600g，超声功率为540W，提取温度为40℃，加热时间为15min，提取时间为30min，人为操作的色素平均吸光度为2.351，经过本系统的色素平均吸光度为3.011，本系统的色素提取率比人为操作高0.25％，由此可知，对提取的精度有很大的提升作用。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。