يساهم نظام الترشيح والغسل والتجفيف الثلاثي في ​​حل المشكلات التقنية المتعلقة باستخلاص وتنقية بيتا كاروتين.

البيتا كاروتين هو كاروتينويد قابل للذوبان في الدهون، صيغته الجزيئية C40H54 وكتلته الجزيئية النسبية 536.88. يذوب بسهولة في كلوريد الميثيلين والكلوروفورم وثاني كبريتيد الكربون. يُعد البيتا كاروتين مصدرًا هامًا لفيتامين أ في جسم الإنسان، وله وظائف فسيولوجية عديدة، منها حماية البصر، والوقاية من السرطان، ومكافحة السرطان، ومكافحة الشيخوخة، والوقاية من إعتام عدسة العين وعلاجه، ومقاومة الإشعاع، وتعزيز المناعة. ونظرًا لتعدد وظائف البيتا كاروتين، فقد توسع نطاق استخدامه تدريجيًا من كونه مُلوِّنًا غذائيًا إلى أربعة مجالات رئيسية هي: الأعلاف، والأغذية، والمنتجات الصحية، والأدوية، وحظي بقبول واسع لدى المستهلكين.

يُستخلص البيتا كاروتين حاليًا بشكل رئيسي من البطاطا الحلوة والجزر. مع ذلك، حتى في الأصناف الغنية بالبيتا كاروتين، يكون تركيزه منخفضًا جدًا، حوالي 40 ملغم/كغم فقط، وعملية تنقيته معقدة. باستخدام التخمر الميكروبي، يمكن للبيتا كاروتين أن يتراكم بنسبة تصل إلى 5% إلى 10% من الوزن الجاف للبكتيريا، مما يجعله ذا أهمية بحثية بالغة.

سواء كان استخلاص بيتا كاروتين من الجزر أو الكائنات الدقيقة، فإن العملية الحالية تستخدم بشكل أساسي الاستخلاص بالمذيبات العضوية.

نظرًا لقلة ذوبان بيتا كاروتين في المذيبات العضوية الشائعة الاستخدام في صناعة الأغذية، يتطلب استخلاصه استخدام كميات كبيرة من المذيبات. وتتمثل الطريقة الشائعة لاستخلاص بيتا كاروتين في تكسير جدار الخلية للفطر الرطب الناتج عن ترشيح مرق التخمير، ثم تجفيفه باستخدام عامل تجفيف بعد فصل المواد الصلبة عن السائلة، ثم استخلاص بيتا كاروتين باستخدام مذيب. بعد التجفيف، نحصل على بلورات بيتا كاروتين. تستهلك هذه الطريقة كميات كبيرة من المذيبات العضوية في عملية الاستخلاص، مما لا يؤدي فقط إلى استهلاك طاقة عالية وتكاليف إنتاج مرتفعة، بل يصعب أيضًا فصل المذيبات. كما أن تركيز المذيبات المتبقية في البلورات النهائية يكون مرتفعًا، مما قد يشكل مخاطر على سلامة الغذاء.

عملية جديدة لاستخلاص وتنقية بيتا كاروتين - خطوات محددة

لحل المشكلات التقنية المتعلقة باستخلاص وتنقية بيتا كاروتين، تم تطوير عملية تحضير آلية بالكامل ثلاثية المراحل (الترشيح، والغسل، والتجفيف) تتميز بالبساطة والسهولة، مع هوامش ربح عالية، وسهولة في الترويج، وآفاق سوقية واسعة. وفيما يلي الخطوات التفصيلية لهذه العملية الجديدة:

(1) خطوة التنظيف: تنظيف المواد الخام المجمعة وإزالة الشوائب؛

(2) خطوة استخلاص المذيبات: إضافة مذيب عضوي إلى المادة الخام لاستخلاص الارتجاع أو الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية؛

(3) خطوة تكسير الجدار: أضف 0.25% من وزن البروتياز الجاف للبكتيريا إلى المحلول المركز، وحركه واتركه يتفاعل عند 35 درجة مئوية لمدة 4 ساعات لتكسير الجدار، ويصل متوسط ​​حجم جسيمات البكتيريا إلى 575 ميكرومتر؛

(4) خطوة التنقية: يتم فصل منتج الخطوة (3) في عملية غسل وتجفيف ترشيح أوتوماتيكية بالكامل ثلاثية في واحد، الطبقة العليا هي سائل برتقالي اللون، والطبقة السفلية هي بقايا الترشيح؛

(5) تفاعل التصبن: إضافة تركيز كتلة زائد إلى المحلول هو 0.5٪ من الصودا الكاوية لإجراء تفاعل تصبن كافٍ لإزالة الشحوم؛ يتم غسل محلول تفاعل التصبن بالماء لإزالة الصابون حتى يصبح تركيز الصابون في سائل الغسيل أقل من 10 جزء في المليون للحصول على بلورات β الرطبة من الكاروتين؛

(6) التنقية والتجفيف: يُضاف الماء والإيثانول والصودا الكاوية إلى المنتج الخام من بيتا كاروتين المُحضر في الخطوة (5)، ويُحرك المزيج، ثم يُوضع في مُبخر لتبخيره والحصول على المنتج المُكرر من بيتا كاروتين. بعد الاختبار، تبين أن بلورات بيتا كاروتين النهائية تتمتع بنقاوة 96.6% ولا تحتوي على أي مذيب عضوي.