提取工艺论文提纲

论文题目：基于超声波与机械粉碎破壁技术的榛子蛋白提取工艺研究

摘要：榛子蛋白是一种高品质植物蛋白,具有良好的食用价值与药用价值。如何对榛子蛋白进行绿色高效、无污染提取成为食品加工领域的研究热点。植物蛋白提取的常规方法主要有碱溶法、水溶法、水酶法等,但是这些方法存在提取效率低、耗时长、污染环境等一系列缺点。因此,产业界急需一种高效、快速、低成本、低污染的榛子蛋白提取方法。针对上述问题,本文提出基于超声波联合机械粉碎破壁技术的榛子蛋白提取方法。首先探究了超声波与机械粉碎破壁提取榛子蛋白的机理,其次利用仿真手段分析超声波提取过程中操作参数和结构参数对声场分布的影响,最后通过实验研究并分析了超声波联合球磨和超声波联合剪切作用下不同工艺参数对于榛子蛋白提取率的影响。论文的主要研究内容和结果如下:（1）深入分析超声波与机械粉碎破壁提取机理。首先,阐述了超声波关键装置组成和功能以及超声波的产生、作用过程,分析了超声波的空化效应、机械效应、热效应与化学效应的破壁提取机理。基于菲克定律,建立了超声波提取的动力学模型,为后续实验提供理论依据。其次,分析行星球磨仪的运动机理和破壁机理,分别对研磨罐、研磨介质以及物料的运动状态以及受力进行分析,推导了速度方程以及受力方程。最后,分析了剪切粉碎破壁提取机理,对基于湍流与层流作用以及机械作用的剪切破壁提取机理进行讨论。（2）通过COMSOL软件对超声波提取过程中声场分布进行仿真分析。首先构建了超声提取模型,对声波方程进行求解,进行网格划分。其次对阻抗、声压以及衰减系数进行分析和求解,并设置模拟过程中的边界条件。最后分别研究不同的超声波功率、超声波频率、超声波探头直径、超声波作用深度、超声波提取容器形状和材料对超声波提取过程中声场分布的影响。模拟研究结果表明,超声波提取榛子蛋白产生的声压均可超过空化阙值,可有效对榛子蛋白细胞破壁提取。超声波提取榛子蛋白的最佳条件为超声频率为20 k Hz,超声波探头直径为25 mm,超声波探头的作用深度为3.5 cm。（3）采用超声波联合行星球磨粉碎破壁的方法,研究不同提取工艺条件对榛子蛋白提取率的影响。分别研究了不同的超声时间、超声功率、液料比、榛子粉粒径、水浴温度以及提取pH值作用下对榛子蛋白提取率的影响。实验结果表明,在超声时间为8min、pH值为9、超声功率为180 W、液料比为25 m L/g、榛子粉粒径为5.98mm的条件下,榛子蛋白的提取率为87.83%。同时,超声时间（ln t）、超声功率（ln P）与榛子蛋白提取液浓度（ln C）呈线性关系,对超声提取动力学模型进行了验证。（4）采用超声波联合剪切粉碎破壁的方法,研究不同提取工艺条件对榛子蛋白提取率的影响。分别研究了不同的超声时间、超声功率、剪切时间、液料比、水浴温度以及盐溶液浓度作用下对榛子蛋白提取率的影响。实验结果表明,在超声时间为8 min、超声功率为450 W、液料比为25 m L/g、盐溶液浓度为1 mol/L的条件下,榛子蛋白的提取率为86.3%。同时,超声时间（ln t）、超声功率（ln P）与榛子蛋白提取液浓度（ln C）呈线性关系,对超声提取动力学模型进行了验证。本文提出了超声波与机械粉碎细胞破壁技术对榛子蛋白进行提取,分析关键工艺参数对榛子蛋白提取率的影响。探究了超声波、行星球磨和剪切技术的细胞破壁提取机理。通过仿真手段分析超声波提取过程中不同操作参数和结构参数对声场中声压分布的影响。考察了超声波联合行星球磨以及超声波联合剪切技术在不同提取工艺参数条件下对榛子蛋白提取率的影响。超声波与机械粉碎技术提取榛子蛋白的方法具有快速、高效、低成本等优点,为植物蛋白提取提供了新的方法,具有良好的应用前景。

关键词：榛子蛋白;提取工艺;超声波破壁;球磨破壁;剪切破壁

学科专业：机械工程

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 植物蛋白提取方法研究现状

1.2.1 碱溶酸沉法

1.2.2 水溶提取法

1.2.3 低温预榨浸出法

1.2.4 水酶提取法

1.2.5 物理提取法

1.3 超声波与机械粉碎提取技术国内外研究进展

1.3.1 超声波提取技术研究进展

1.3.2 球磨法提取技术研究进展

1.3.3 剪切法提取技术研究进展

1.4 课题研究内容与总体框架

1.4.1 课题研究内容

1.4.2 总体框架

第二章 超声波与机械粉碎破壁提取植物蛋白机理分析

2.1 超声波提取植物蛋白机理分析

2.1.1 超声波的关键部件

2.1.2 超声波破壁提取机理

2.1.3 超声波提取动力学分析

2.2 行星球磨提取植物蛋白机理分析

2.2.1 行星球磨运动分析

2.2.2 行星球磨粉碎机理

2.3 剪切提取植物蛋白机理分析

2.3.1 剪切粉碎模型

2.3.2 剪切粉碎理论

2.4 本章小结

第三章 超声波提取榛子蛋白声场仿真分析

3.1 声场模型构建

3.1.1 几何模型

3.1.2 波动方程

3.1.3 网格划分

3.2 求解参数设置

3.2.1 阻抗与声压

3.2.2 衰减系数

3.2.3 边界条件

3.3 模拟结果与分析

3.3.1 超声波功率对声场分布的影响

3.3.2 超声波频率对声场分布的影响

3.3.3 超声波探头直径对声场分布的影响

3.3.4 超声波作用深度对声场分布的影响

3.3.5 提取容器形状对声场分布的影响

3.3.6 提取容器材料对声场分布的影响

3.4 本章小结

第四章 超声波联合球磨法提取榛子蛋白的工艺研究

4.1 实验材料与仪器

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验设备与检测仪器

4.2 实验方法

4.2.1 榛子蛋白提取影响因素方案设计

4.2.2 榛子蛋白提取过程

4.2.3 蛋白标准曲线绘制

4.2.4 榛子蛋白提取率计算

4.3 实验结果与分析

4.3.1 不同p H值下超声时间对榛子蛋白提取率的影响

4.3.2 不同超声功率下超声时间对榛子蛋白提取率的影响

4.3.3 不同液料比下超声时间对榛子蛋白提取率的影响

4.3.4 不同榛子粉粒径下超声时间对榛子蛋白提取率的影响

4.3.5 不同水浴温度下超声时间对榛子蛋白提取率的影响

4.4 超声波提取脱脂榛子蛋白的动力学模型验证及分析

4.5 本章小结

第五章 超声波联合剪切法提取榛子蛋白的工艺研究

5.1 实验材料与仪器

5.1.1 实验材料

5.1.2 实验设备与检测仪器

5.2 实验方法

5.2.1 榛子蛋白提取影响因素方案设计

5.2.2 榛子蛋白提取过程

5.2.3 榛子蛋白提取率计算

5.3 实验结果与分析

5.3.1 剪切时间对榛子蛋白提取率的影响

5.3.2 超声时间对榛子蛋白提取率的影响

5.3.3 超声功率对榛子蛋白提取率的影响

5.3.4 提取温度对榛子蛋白提取率的影响

5.3.5 提取时间对榛子蛋白提取率的影响

5.3.6 盐溶液浓度对榛子蛋白提取率的影响

5.3.7 液料比对榛子蛋白提取率的影响

5.4 超声提取未脱脂榛子蛋白的动力学模型验证及分析

5.5 本章小结

第六章 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 展望

致谢

参考文献