CN101705183B - 基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统及生物有效成分提取系统 - Google Patents
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Abstract
基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统及生物有效成分提取系统，它涉及一种生物细胞破壁系统和一种生物有效成分提取系统，它解决了目前传统药材加工方法对生物细胞破壁技术的不足以及目前对生物有效成分的提取方法中存在的提取率低的问题。生物细胞破壁系统，利用聚焦透镜使激光汇聚将空气电离，产生等离子体，利用产生的冲击波和活性自由基破坏生物细胞壁；生物有效成分提取系统，利用生物细胞破壁系统破坏生物细胞壁，使生物有效成分从细胞中分离，经过滤、浓缩即得生物有效成分。本发明的生物细胞破壁系统可用于对生物细胞的破壁技术领域，生物有效成分提取系统可用于生物有效成分的提取领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物细胞破壁系统和一种生物有效成分提取系统。
背景技术
天然药物中所含有的有效成分决定了其药效，而这种有效成分主要存在于细胞内和细胞质当中。植物细胞的细胞壁和动物细胞的细胞壁成为这些有效成分的保护层，传统的加工方法无法有效击碎这些有效成分的保护层，这样就不能充分发挥天然药物资源的药效，给原料造成极大的浪费。而对生物有效成分提取时通常采用的煎煮法、回流法、浸渍法以及渗漉法等提取方法，存在着生物有效成分损失大、周期长、工序复杂以及提取率低等缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前传统药材加工方法生物细胞破壁技术的不足以及目前生物有效成分提取方法存在的提取率低的问题，提供了一种基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统及生物有效成分提取系统。
基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统，它包括储液罐、输料泵、聚焦透镜、脉冲激光器和导料管，储液罐的出料口通过导料管连通输料泵的进料口，输料泵的出料口连通储液罐的进料口，导料管表面开有一激光射入口，脉冲激光器的激光输出端输出的光信号经聚焦透镜后输入到导料管的激光射入口。
利用本发明的生物细胞破壁系统对生物体细胞进行破壁处理时，能有效破开生物细胞的细胞壁，比现有技术提高10％~20％。
基于激光等离子体技术的生物有效成分提取系统，它包括储液罐、输料泵、聚焦透镜、脉冲激光器、导料管、过滤装置、浓缩装置和三向阀门，储液罐的出料口连通三向阀门的第一端口，三向阀门的第二端口通过导料管连通输料泵的进料口，输料泵的出料口连通储液罐的进料口，导料管表面开有一激光射入口，脉冲激光器的激光输出端连接聚焦透镜的光输入端，聚焦透镜的光输出端与导料管的激光射入口相连，三向阀门的第三端口连通过滤装置的进料口，过滤装置的出液口连通浓缩装置的进液口。
利用本发明的生物有效成分提取系统对生物有效成分进行提取时，具有提取率高的优点，比现有技术提高10％~20％。
附图说明
图1是具体实施方式一的结构示意图；图2是具体实施方式三、四和六的结构示意图；图3是具体实施方式一中的导料管10的剖面图；图4是具体实施方式二中的离子罩3的剖面图；图5是具体实施方式五中的导料管10的剖面图；图6是具体实施方式七的结构示意图；图7是具体实施方式九、十和十二的结构示意图；图8是具体实施方式七中的导料管10的剖面图；图9是具体实施方式八中的离子罩3的剖面图；图10是具体实施方式十一中的导料管10的剖面图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统，它包括储液罐1、输料泵2、聚焦透镜4、脉冲激光器5和导料管10，储液罐1的出料口通过导料管10连通输料泵2的进料口，输料泵2的出料口连通储液罐1的进料口，导料管10表面开有一激光射入口，脉冲激光器5的激光输出端输出的光信号经聚焦透镜4后输入到导料管10的激光射入口。
在本具体实施方式中，待处理的生物体材料为植物体、动物体或微生物材料构成，粉碎好的材料和溶剂置于储液罐1内，输料泵2工作后，材料从储液罐1的出料口输出，然后经输料泵2后再通过储液罐1的进料口返回储液罐1内，同时，脉冲激光器5输出的激光经聚焦透镜4聚焦到导料管10的激光射入口处，将此处空气电离并产生等离子体，电离瞬间产生的冲击波作用以及等离子体中的活性自由基均会使生物材料细胞的细胞壁被破开。
具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，与实施方式一不同的是，本实施方式还包括一个离子罩3，所述离子罩3置于导料管10的激光射入口内并与导料管10连接。
在本具体实施方式中，脉冲激光器5输出的激光经聚焦透镜4聚焦到离子罩3上，使离子罩3电离产生高温高密度的等离子体。其中所述离子罩3的材料可选用Fe、Al等无毒金属材料。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，与实施方式一或二不同的是，本实施方式还包括一个搅拌器6，所述搅拌器6的搅拌桨叶置于储液罐1内。
搅拌器6用于搅拌储液罐1内的材料，使其混合均匀。
具体实施方式四：结合图2和图5说明本实施方式，与实施方式一、二或三不同的是，本实施方式的导料管10由内径不同的前端导料管11和后端导料管12组成，前端导料管11的内径小于后端导料管12的内径，储液罐1的出料口连通前端导料管11的输入端，前端导料管11的输出端连通后端导料管12的输入端，后端导料管12的输出端连通输料泵2的进料口，导料管10的激光射入口位于前端导料管11和后端导料管12的连接处表面；所述储液罐1的出料口位于储液罐1的上部，储液罐1的进料口位于储液罐1的底部。
由于后端导料管12的内径大于前端导料管11的内径，再由于输料泵2的抽运作用和储液罐1液位低于前端导料管11的中轴线，使得材料能够顺畅地从前端导料管11流入后端导料管12中，在输料过程中，使前端导料管11的液面低于前端导料管11的中轴线，则可防止材料从前端导料管11和后端导料管12的连接处表面的激光射入口溢出。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，与实施方式一至四不同的是，本实施方式还包括一个充气装置16，所述充气装置16的出气口连通储液罐1的进气口。
充气装置16用于向储液罐1中充入待电离的气体，该气体可以是混合气体，待电离的气体在储液罐1中与物料、溶剂混合均匀，然后一起从储液罐1的出料口输出，在导料管10的激光射入口处，待电离的气体被电离，并产生等离子体，由此产生的冲击波与等离子体中的活性自由基将会破坏物料中生物细胞的细胞壁。
具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，与实施方式一至五不同的是，本实施方式还包括平台15、第一一维移动架13和第二一维移动架14，第一一维移动架13的一端连接聚焦透镜4，第二一维移动架14的一端连接脉冲激光器5，第一一维移动架13的另一端和第二一维移动架14的另一端均设置在平台15上。
第一一维移动架13和第二一维移动架14可分别带动聚焦透镜4和脉冲激光器5在平台15上做一维移动，由此可对脉冲激光器5与聚焦透镜4之间的距离、聚焦透镜4和导料管10的激光射入口之间的距离进行调节。
具体实施方式七：结合图6和图8说明本实施方式，本实施方式的基于激光等离子体技术的生物有效成分提取系统，它包括储液罐1、输料泵2、聚焦透镜4、脉冲激光器5、导料管10、过滤装置7、浓缩装置8和三向阀门9，储液罐1的出料口连通三向阀门9的第一端口，三向阀门9的第二端口通过导料管10连通输料泵2的进料口，输料泵2的出料口连通储液罐1的进料口，导料管10表面开有一激光射入口，脉冲激光器5的激光输出端输出的光信号经聚焦透镜4后入射到导料管10的激光射入口，三向阀门9的第三端口连通过滤装置7的进料口，过滤装置7的出液口连通浓缩装置8的进液口。
在本具体实施方式中，物料由碎好的生物体材料和提取溶剂混合而成，物料置于储液罐1内，输料泵2工作后，物料从储液罐1的出料口输出，然后依次经三向阀门9、输料泵2后再通过储液罐1的进料口返回储液罐1内，此时，三向阀门9的第三端口关闭，同时，脉冲激光器5输出的激光经聚焦透镜4聚焦到导料管10的激光射入口处，将此处空气电离并产生等离子体，电离瞬间产生的冲击波作用以及等离子体中的活性自由基均会使生物材料细胞的细胞壁被破坏，使得生物有效成分从生物细胞中分离出来，分离后的生物有效成分可溶于提取溶剂中，并伴随剩余物料一起进入过滤装置7，然后过滤装置7对其进行过滤处理，过滤后的溶液部分将进入浓缩装置8进行浓缩、烘干等处理，从而得到生物有效成分。
具体实施方式八：结合图9说明本实施方式，与实施方式七不同的是，本实施方式还包括一个离子罩3，所述离子罩3置于导料管10的激光射入口内并与导料管10连接。
在本具体实施方式中，脉冲激光器5输出的激光经聚焦透镜4聚焦到离子罩3上，使离子罩3电离产生高温高密度的等离子体。其中所述离子罩3的材料可选用Fe、Al等无毒金属材料。
具体实施方式九：结合图7说明本实施方式，与实施方式七或八不同的是，本实施方式还包括一个搅拌器6，所述搅拌器6的搅拌桨叶置于储液罐1内。
搅拌器6用于搅拌储液罐1内的材料，使其混合均匀。
具体实施方式十：结合图7和图10说明本实施方式，与实施方式七、八或九不同的是，本实施方式的导料管10由内径不同的前端导料管11和后端导料管12组成，前端导料管11的内径小于后端导料管12的内径，三向阀门9的第二端口连通前端导料管11的输入端，前端导料管11的输出端连通后端导料管12的输入端，后端导料管12的输出端连通输料泵的进料口，导料管10的激光射入口位于前端导料管11和后端导料管12的连接处表面；所述储液罐1的出料口位于储液罐1的上部，储液罐1的进料口位于储液罐1的底部。
由于后端导料管12的内径大于前端导料管11的内径，再由于输料泵2的抽运作用和储液罐1液位低于前端导料管11的中轴线，，使得材料能够顺畅地从前端导料管11流入后端导料管12中，在输料过程中，使前端导料管11的液面低于前端导料管11的中轴线，则可防止材料从前端导料管11和后端导料管12的连接处表面的激光射入口溢出。
具体实施方式十一：结合图7说明本实施方式，与实施方式七至十不同的是，本实施方式还包括一个充气装置16，所述充气装置16的出气口连通储液罐1的进气口。
充气装置16用于向储液罐1中充入待电离的气体，该气体可以是混合气体，待电离的气体在储液罐1中与物料、溶剂混合均匀，然后一起从储液罐1的出料口输出，在导料管10的激光射入口处，待电离的气体被电离，并产生等离子体，由此产生的冲击波与等离子体中的活性自由基将会破坏物料中生物细胞的细胞壁。
具体实施方式十二：结合图7说明本实施方式，与实施方式七至十一不同的是，本实施方式还包括平台15、第一一维移动架13和第二一维移动架14，第一一维移动架13的一端连接聚焦透镜4，第二一维移动架14的一端连接脉冲激光器5，第一一维移动架13的另一端和第二一维移动架14的另一端均设置在平台15上。
第一一维移动架13和第二一维移动架14可分别带动聚焦透镜4和脉冲激光器5在平台15上做一维移动，由此可对脉冲激光器5与聚焦透镜4之间的距离、聚焦透镜4和导料管10的激光射入口之间的距离进行调节。
本发明利用了激光等离子体技术，在生物有效成分的提取技术领域中尚属首次，比现有的生物有效成分的提取方法的提取率提高10％~20％。
Claims (6)
1.基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统，其特征在于它包括储液罐(1)、输料泵(2)、聚焦透镜(4)、脉冲激光器(5)和导料管(10)，储液罐(1)的出料口通过导料管(10)连通输料泵(2)的进料口，输料泵(2)的出料口连通储液罐(1)的进料口，导料管(10)表面开有一激光射入口，脉冲激光器(5)的激光输出端输出的光信号经聚焦透镜(4)后输入到导料管(10)的激光射入口；
它还包括一个离子罩(3)，所述离子罩(3)置于导料管(10)的激光射入口内并与导料管(10)连接；
它还包括一个充气装置(16)，所述充气装置(16)的出气口连通储液罐(1)的进气口。
2.根据权利要1所述的基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统，其特征在于所述导料管(10)由内径不同的前端导料管(11)和后端导料管(12)组成，前端导料管(11)的内径小于后端导料管(12)的内径，储液罐(1)的出料口连通前端导料管(11)的输入端，前端导料管(11)的输出端连通后端导料管(12)的输入端，后端导料管(12)的输出端连通输料泵(2)的进料口，导料管(10)的激光射入口位于前端导料管(11)和后端导料管(12)的连接处表面；所述储液罐(1)的出料口位于储液罐(1)的上部，储液罐(1)的进料口位于储液罐(1)的底部。
3.根据权利要1所述的基于激光等离子体技术的生物细胞破壁系统，其特征在于它还包括平台(15)、第一一维移动架(13)和第二一维移动架(14)，第一一维移动架(13)的一端连接聚焦透镜(4)，第二一维移动架(14)的一端连接脉冲激台(15)上。
4.基于激光等离子体技术的生物有效成分提取系统，其特征在于它包括储液罐(1)、输料泵(2)、聚焦透镜(4)、脉冲激光器(5)、导料管(10)、过滤装置(7)、浓缩装置(8)和三向阀门(9)，储液罐(1)的出料口连通三向阀门(9)的第一端口，三向阀门(9)的第二端口通过导料管(10)连通输料泵(2)的进料口，输料泵(2)的出料口连通储液罐(1)的进料口，导料管(10)表面开有一激光射入口，脉冲激光器(5)的激光输出端输出的光信号经聚焦透镜(4)后入射到导料管(10)的激光射入口，三向阀门(9)的第三端口连通过滤装置(7)的进料口，过滤装置(7)的出液口连通浓缩装置(8)的进液口；
它还包括一个离子罩(3)，所述离子罩(3)置于导料管(10)的激光射入口内并与导料管(10)连接；
它还包括一个充气装置(16)，所述充气装置(16)的出气口连通储液罐(1)的进气口。
5.根据权利要求4所述的基于激光等离子体技术的生物有效成分提取系统，其特征在于所述导料管(10)由内径不同的前端导料管(11)和后端导料管(12)组成，前端导料管(11)的内径小于后端导料管(13)的内径，三向阀门(9)的第二端口连通前端导料管(11)的输入端，前端导料管(11)的输出端连通后端导料管(12)的输入端，后端导料管(12)的输出端连通输料泵的进料口，导料管(10)的激光射入口位于前端导料管(11)和后端导料管(12)的连接处表面；所述储液罐(1)的出料口位于储液罐(1)的上部，储液罐(1)的进料口位于储液罐(1)的底部。
6.根据权利要求4所述的基于激光等离子体技术的生物有效成分提取系统，其特征在于它还包括平台(15)、第一一维移动架(13)和第二一维移动架(14)，第一一维移动架(13)的一端连接聚焦透镜(4)，第二一维移动架(14)的一端连接脉冲激光器(5)，第一一维移动架(13)的另一端和第二一维移动架(14)的另一端均设置在平台(15)上。
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