عملية الترشيح والغسل والتجفيف الثلاثية في جهاز واحد تحل مشكلة استخلاص وتنقية بيتا كاروتين

يُعدّ بيتا كاروتين أحد الكاروتينات الذائبة في الدهون، ومصدرًا هامًا لفيتامين أ في جسم الإنسان. وله وظائف فسيولوجية عديدة، منها حماية البصر، والوقاية من السرطان، ومكافحة الشيخوخة، والوقاية من إعتام عدسة العين، ومقاومة الإشعاع، وتعزيز المناعة. ونظرًا لتعدد وظائف بيتا كاروتين، فقد توسّع نطاق استخدامه تدريجيًا من كونه مُلوّنًا 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. ومع ذلك، حتى في الأصناف ذات المحتوى العالي من البيتا كاروتين، يكون تركيزه منخفضًا جدًا، حوالي 40 ملغم/كغم فقط، كما أن عملية تنقيته معقدة.

باستخدام التخمر الميكروبي، يمكن أن يتراكم بيتا كاروتين بنسبة تصل إلى 5٪ إلى 10٪ في الوزن الجاف للبكتيريا، لذلك فهو ذو أهمية بحثية كبيرة.

سواءً أكان استخلاص بيتا كاروتين من الجزر أو الكائنات الدقيقة، فإن العملية الحالية تعتمد بشكل أساسي على الاستخلاص بالمذيبات العضوية. ونظرًا لقلة ذوبان بيتا كاروتين في المذيبات العضوية الشائعة الاستخدام في صناعة الأغذية، فإنه يتطلب استخدام كمية كبيرة من المذيبات لاستخلاصه.

تتمثل 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. تستخدم هذه الطريقة كمية كبيرة من المذيبات العضوية في عملية الاستخلاص، مما يستهلك طاقة عالية ويرفع تكاليف الإنتاج، فضلاً عن صعوبة فصل المذيبات. ويكون تركيز المذيبات المتبقية في البلورات النهائية مرتفعًا، مما قد يُشكل مخاطر على سلامة الغذاء.

عملية جديدة لاستخلاص وتنقية بيتا كاروتين - خطوات محددة

من أجل حل المشكلات التقنية لاستخلاص وتنقية بيتا كاروتين، فإن عملية التحضير الآلية بالكامل ثلاثية المراحل للترشيح والغسل والتجفيف بسيطة وسهلة، مع هوامش ربح كبيرة، وسهولة الترويج، وآفاق سوقية واسعة.

الخطوات المحددة للعملية الجديدة هي كما يلي:

(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.