一种雨生红球藻综合式虾青素破壁提取装置

本发明涉及虾青素提取技术领域，具体地说是一种雨生红球藻综合式虾青素破壁提取装置。

背景技术：

虾青素目前己被广泛开发应用于食品、医药、化妆品及饮料中,是一种非维生素a原的类胡萝卜素，在动物体内不能转为维生素a，但它有极强的抗氧化性能，是用于人类抗氧化保健食品的优质原料，还可作为营养物质促进家禽的生长和提高产蛋率。

雨生红球藻中虾青素的含量可达细胞干重的1.5％，是自然界中已知的虾青素含量最高的生物；雨生红球藻的厚壁孢子细胞、细胞壁很难破碎，阻碍了提取溶剂向细胞内渗透，也影响虾青素酯向外扩散，因此在提取前必须先进行破壁处理，以破坏雨生红球藻的细胞结构，从而提高虾青素酯的提取率，而目前尚未出现一款能够综合的对雨生红球藻进行破壁、提取的设备。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术存在的不足，提供了一种雨生红球藻综合式虾青素破壁提取装置，珠磨机用于对雨生红球藻进行物理破壁，反应部用于固液混合反应，即可用于雨生红球藻的化学破壁，也可用于虾青素的化学提取，可根据需要选择使用，经过反应后的混合液体通过离心管收集并由传送带、装配部移至离心机内，进行离心分离，得到含有虾青素的上清液；整个设备集成化、灵活化，综合对雨生红球藻进行破壁、提取操作，大大提高虾青素破壁提取效率，提高操作的便利度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种雨生红球藻综合式虾青素破壁提取装置，包括底板、用于物理破壁的珠磨机、用于固液混合反应的反应部、用于运输离心管的传送带、离心机和用于对离心管加装上盖且将离心管移至所述离心机内的装配部，所述珠磨机、反应部、传送带和离心机自右向左依次设置在所述底板上，所述装配部设置在所述传送带的一侧。

优选地，所述反应部包括反应桶，所述反应桶包括桶体和桶盖，所述桶体底部通过支撑架安装在所述底板上，桶体包括内层和外层，所述内层为金属材质，内层外表面螺旋缠绕有电磁加热线圈；

所述桶盖的中心设有轴承孔，所述轴承孔内设有轴承，所述轴承的内圈安装有转轴，所述转轴的上端连接有蜗轮，转轴的下端设有转盘，所述转盘的底部设有若干搅拌杆，桶盖上设有搅拌电机安装壳，所述搅拌电机安装壳上安装有搅拌电机，所述搅拌电机转轴上设有蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮啮合连接；

所述桶体底部的中央设有向下延伸的出口，所述出口的底端螺纹连接有密封堵头，所述传送带的长度方向沿左右方向设置，传送带的右端位于所述出口的正下方，所述桶体上端设有密封圈，桶体与桶盖之间通过若干旋紧装置可拆卸连接；

底板上还设有控制器，所述电磁加热线圈和搅拌电机均与所述控制器电连接。

优选地，所述反应部还包括设置在所述反应桶一侧的空压机，所述上盖上设有高压气入口，所述空压机的高压气出口通过气管与所述高压气入口密封连接。

优选地，所述装配部包括横移组件、升降组件、翻转机械臂和拧盖部；

所述横移组件包括横移底座，所述横移底座上安装有沿左右方向设置的横移气缸和若干横移滑轨，所述横移滑轨上安装有沿横移滑轨左右移动的横移滑板，所述横移气缸的活塞杆与所述横移滑板的一端驱动连接；

所述升降组件包括安装在所述横移滑板上的升降底座，所述升降底座上安装有沿上下方向设置的升降气缸和若干升降滑轨，所述升降滑轨上安装有沿升降滑轨上下移动的升降滑块，所述升降气缸的活塞端与所述升降滑块的一端驱动连接，所述升降滑块的前端设有延伸手臂，所述延伸手臂的前端设有气动手指，所述升降滑轨的顶端设有翻转机械臂安装板；

所述翻转机械臂包括第一手臂底座、第一手臂、第二手臂和第三手臂，所述第一手臂底座安装在所述翻转机械臂安装板上，第一手臂底座上设有第一手臂转轴安装孔，所述第一手臂包括平行设置的两个第一臂板，所述两个第一臂板之间存在间距，两个第一臂板的一端通过第一手臂转轴连接，所述第一手臂转轴安装在所述第一手臂转轴安装孔内，第一手臂转轴与第一手臂转轴安装孔之间存在间隙，第一手臂底座上安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的转轴与所述第一手臂转轴驱动连接；

两个第一臂板的另一端设有第二手臂转轴安装孔，所述第二手臂包括平行设置的两个第二臂板，所述两个第二臂板之间存在间距，两个第二臂板之间的间距与两个第二臂板的板厚之和小于所述两个第一臂板之间存在的间距，两个第二臂板的一端通过第二手臂转轴连接，所述第二手臂转轴安装在所述第二手臂转轴安装孔内，第二手臂转轴与第二手臂转轴安装孔之间存在间隙，第一臂板上安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的转轴与所述第二手臂转轴驱动连接；

两个第二臂板的另一端设有第三手臂转轴安装孔，所述第三手臂的厚度小于所述两个第二臂板之间存在间距，第三手臂的一端设有第三手臂转轴，所述第三手臂转轴安装在所述第三手臂转轴安装孔内，第三手臂转轴与第三手臂转轴安装孔之间存在间隙，第二臂板上安装有第三伺服电机，所述第三伺服电机的转轴与所述第三手臂转轴驱动连接；第三手臂的另一端设有所述拧盖部；

拧盖部包括拧盖电机壳、拧盖电机和三爪气缸，所述拧盖电机壳安装在所述第三手臂的端部，所述拧盖电机安装在拧盖电机壳内，拧盖电机的轴向与第三手臂的轴向同向设置，拧盖电机的转轴上驱动连接有所述三爪气缸；

所述横移滑板的后部设有离心管上盖放置处；所述横移气缸、升降气缸、气动手指和三爪气缸均通过电磁阀与空压机连接，所述电磁阀、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和拧盖电机均与所述控制器电连接。

优选地，所述旋紧装置包括安装座、弧形臂和紧固螺栓，所述安装座设置在所述桶体的上端，所述弧形臂的一端与所述安装座转动连接，弧形臂的另一端设有螺纹孔，所述紧固螺栓安装在所述螺纹孔内，紧固螺栓的尾端设有橡胶垫。

优选地，所述横移滑板的后端设有离心管上盖汇集板。

优选地，所述搅拌杆为双山形搅拌杆。

所述控制器型号采用西门子s7-200plc。

本发明的有益效果是：

1、珠磨机用于对雨生红球藻进行物理破壁，反应部用于固液混合反应，即可用于雨生红球藻的化学破壁，也可用于虾青素的化学提取，可根据需要选择使用，经过反应后的混合液体通过离心管收集并由传送带、装配部移至离心机内，进行离心分离，得到含有虾青素的上清液；整个设备集成化、灵活化，综合对雨生红球藻进行破壁、提取操作，大大提高虾青素破壁提取效率，提高操作的便利度。

2、桶体的内层为金属材质，且外表面螺旋缠绕有电磁加热线圈，电磁加热线圈通电后在内层形成涡流效应，产生温度，可对桶内液体进行加热，提高反应效率；桶盖上设有搅拌电机，搅拌电机通过蜗轮蜗杆结构驱动转盘及搅拌杆转动进行搅拌，加速反应速率，搅拌功能设置于桶盖之上，便于桶盖、桶体的清洗；桶体底部设有出口，便于混合液体在底部流出，方便取液，密封堵头通过螺纹连接，保证出口的密封性；传送带的右端位于出口的正下方，操作人员将空离心管放置在传送带的右端，打开密封堵头，即可使出口处流出的混合液体流入离心管内，取液完成后，经过传送带的运输带动盛有混合液体的离心管来到传送带左端，等待装配部动作，取液便利，安全；控制器协调控制搅拌电机和电磁加热线圈，减轻人力物力。

3、空压机的高压气出口通过气管与高压气入口密封连接，实现反应桶内的加压处理，提供反应所需的高压环境，提高提取效率。

4、当盛有混合液的离心管随传动带来到传送带左端后，首先横移组件带动横移滑板右移，升降组件带动升降滑块并带动延伸手臂下移，使气动手指到达离心管处，此时气动手指动作，抓住离心管；

然后，翻转机械臂带动已抓取好离心管上盖的三爪气缸到达离心管上方，此时拧盖电机动作将离心管上盖旋转安装在离心管上，实现离心管的密封；此时翻转机械臂动作，带动第一手臂、第二手臂和第三手臂旋转，使拧盖部移至横移滑板后部，拾取放置在离心管上盖放置处的离心管上盖，等待下一次动作；

随后，升降组件带动气动手指上移，横移组件带动气动手指左移，使气动手指携带离心管到达离心机上方，最后由升降组件带动气动手指下移，将离心管插入离心机内，气动手指松开，返回至初始位置等待下一次动作；

离心管的封盖、移至离心机的过程均通过装配部完成，节省人力物力，操作安全卫生，降低污染几率，提高虾青素提取纯度和效率，同时，第一手臂为平行设置的两个第一臂板结构，第二手臂为平行设置的两个第二臂板结构，两个第一臂板之间、两个第二臂板之间均存在间距，大大扩展了第二手臂、第三手臂的旋转角度，便于三爪气缸拾取放置在横移滑板后部的离心管上盖，同时，第一手臂、第二手臂、第三手臂的转动平面在同一平面，保证了取放位置的精确性，提高封盖效率，保证离心管密封性；通过控制器协调控制电磁阀、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和拧盖电机均，减轻人力物力，提高提取效率。

5、旋紧装置能够牢固的将桶体与桶盖密封连接，保证桶体内反应所需要的高温、高压环境，保障反应效果和提取效果，提高虾青素提取率。

6、离心管上盖汇集板的设置便于对堆积的离心管上盖进行限位汇集，便于三爪气缸的拾取。

7、双山形搅拌杆搅拌均匀，便于清洗。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为反应桶的结构示意图；

图4为装配部的结构示意图；

图5为图1的俯视图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图1-5所示，一种雨生红球藻综合式虾青素破壁提取装置，包括底板1、用于物理破壁的珠磨机2、用于固液混合反应的反应部3、用于运输离心管的传送带4、离心机6和用于对离心管加装上盖且将离心管移至所述离心机内的装配部5，所述珠磨机2、反应部3、传送带4和离心机6自右向左依次设置在所述底板1上，所述装配部5设置在所述传送带4的一侧。

珠磨机用于对雨生红球藻进行物理破壁，反应部用于固液混合反应，即可用于雨生红球藻的化学破壁，也可用于虾青素的化学提取，可根据需要选择使用，经过反应后的混合液体通过离心管收集并由传送带、装配部移至离心机内，进行离心分离，得到含有虾青素的上清液；整个设备集成化、灵活化，综合对雨生红球藻进行破壁、提取操作，大大提高虾青素破壁提取效率，提高操作的便利度。

所述反应部3包括反应桶31，所述反应桶31包括桶体311和桶盖312，所述桶体底部通过支撑架313安装在所述底板上，桶体311包括内层3111和外层3112，所述内层为金属材质，内层外表面螺旋缠绕有电磁加热线圈3113；

所述桶盖312的中心设有轴承孔，所述轴承孔内设有轴承，所述轴承的内圈安装有转轴，所述转轴的上端连接有蜗轮，转轴的下端设有转盘3121，所述转盘的底部设有若干搅拌杆3122，桶盖上设有搅拌电机安装壳3123，所述搅拌电机安装壳上安装有搅拌电机3124，所述搅拌电机转轴上设有蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮啮合连接；

所述桶体底部的中央设有向下延伸的出口3114，所述出口的底端螺纹连接有密封堵头，所述传送带的长度方向沿左右方向设置，传送带的右端位于所述出口的正下方，所述桶体上端设有密封圈，桶体与桶盖之间通过若干旋紧装置314可拆卸连接；

底板上还设有控制器7，所述电磁加热线圈和搅拌电机均与所述控制器电连接。

桶体的内层为金属材质，且外表面螺旋缠绕有电磁加热线圈，电磁加热线圈通电后在内层形成涡流效应，产生温度，可对桶内液体进行加热，提高反应效率；桶盖上设有搅拌电机，搅拌电机通过蜗轮蜗杆结构驱动转盘及搅拌杆转动进行搅拌，加速反应速率，搅拌功能设置于桶盖之上，便于桶盖、桶体的清洗；桶体底部设有出口，便于混合液体在底部流出，方便取液，密封堵头通过螺纹连接，保证出口的密封性；传送带的右端位于出口的正下方，操作人员将空离心管放置在传送带的右端，打开密封堵头，即可使出口处流出的混合液体流入离心管内，取液完成后，经过传送带的运输带动盛有混合液体的离心管来到传送带左端，等待装配部动作，取液便利，安全；控制器协调控制搅拌电机和电磁加热线圈，减轻人力物力。

所述反应部还包括设置在所述反应桶一侧的空压机32，所述上盖上设有高压气入口3125，所述空压机的高压气出口通过气管与所述高压气入口密封连接。

空压机的高压气出口通过气管与高压气入口密封连接，实现反应桶内的加压处理，提供反应所需的高压环境，提高提取效率。

所述装配部包括横移组件51、升降组件52、翻转机械臂53和拧盖部54；

所述横移组件51包括横移底座511，所述横移底座上安装有沿左右方向设置的横移气缸512和若干横移滑轨513，所述横移滑轨上安装有沿横移滑轨左右移动的横移滑板514，所述横移气缸的活塞杆与所述横移滑板的一端驱动连接；

所述升降组件包括安装在所述横移滑板上的升降底座521，所述升降底座上安装有沿上下方向设置的升降气缸522和若干升降滑轨523，所述升降滑轨上安装有沿升降滑轨上下移动的升降滑块524，所述升降气缸的活塞端与所述升降滑块的一端驱动连接，所述升降滑块的前端设有延伸手臂525，所述延伸手臂的前端设有气动手指526，所述升降滑轨的顶端设有翻转机械臂安装板527；

所述翻转机械臂包括第一手臂底座531、第一手臂532、第二手臂533和第三手臂534，所述第一手臂底座安装在所述翻转机械臂安装板上，第一手臂底座上设有第一手臂转轴安装孔，所述第一手臂包括平行设置的两个第一臂板5321，所述两个第一臂板之间存在间距，两个第一臂板的一端通过第一手臂转轴5322连接，所述第一手臂转轴安装在所述第一手臂转轴安装孔内，第一手臂转轴与第一手臂转轴安装孔之间存在间隙，第一手臂底座上安装有第一伺服电机535，所述第一伺服电机的转轴与所述第一手臂转轴驱动连接；

两个第一臂板的另一端设有第二手臂转轴安装孔，所述第二手臂包括平行设置的两个第二臂板5331，所述两个第二臂板之间存在间距，两个第二臂板之间的间距与两个第二臂板的板厚之和小于所述两个第一臂板之间存在的间距，两个第二臂板的一端通过第二手臂转轴5332连接，所述第二手臂转轴安装在所述第二手臂转轴安装孔内，第二手臂转轴与第二手臂转轴安装孔之间存在间隙，第一臂板上安装有第二伺服电机536，所述第二伺服电机的转轴与所述第二手臂转轴驱动连接；

两个第二臂板的另一端设有第三手臂转轴安装孔，所述第三手臂的厚度小于所述两个第二臂板之间存在间距，第三手臂的一端设有第三手臂转轴，所述第三手臂转轴安装在所述第三手臂转轴安装孔内，第三手臂转轴与第三手臂转轴安装孔之间存在间隙，第二臂板上安装有第三伺服电机，所述第三伺服电机的转轴与所述第三手臂转轴驱动连接；第三手臂的另一端设有所述拧盖部；

拧盖部包括拧盖电机壳541、拧盖电机542和三爪气缸543，所述拧盖电机壳安装在所述第三手臂的端部，所述拧盖电机安装在拧盖电机壳内，拧盖电机的轴向与第三手臂的轴向同向设置，拧盖电机的转轴上驱动连接有所述三爪气缸；

所述横移滑板的后部设有离心管上盖放置处5141；所述横移气缸、升降气缸、气动手指和三爪气缸均通过电磁阀与空压机连接，所述电磁阀、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和拧盖电机均与所述控制器电连接。

当盛有混合液的离心管随传动带来到传送带左端后，首先横移组件带动横移滑板右移，升降组件带动升降滑块并带动延伸手臂下移，使气动手指到达离心管处，此时气动手指动作，抓住离心管；

然后，翻转机械臂带动已抓取好离心管上盖的三爪气缸到达离心管上方，此时拧盖电机动作将离心管上盖旋转安装在离心管上，实现离心管的密封；此时翻转机械臂动作，带动第一手臂、第二手臂和第三手臂旋转，使拧盖部移至横移滑板后部，拾取放置在离心管上盖放置处的离心管上盖，等待下一次动作；

随后，升降组件带动气动手指上移，横移组件带动气动手指左移，使气动手指携带离心管到达离心机上方，最后由升降组件带动气动手指下移，将离心管插入离心机内，气动手指松开，返回至初始位置等待下一次动作；

离心管的封盖、移至离心机的过程均通过装配部完成，节省人力物力，操作安全卫生，降低污染几率，提高虾青素提取纯度和效率，同时，第一手臂为平行设置的两个第一臂板结构，第二手臂为平行设置的两个第二臂板结构，两个第一臂板之间、两个第二臂板之间均存在间距，大大扩展了第二手臂、第三手臂的旋转角度，便于三爪气缸拾取放置在横移滑板后部的离心管上盖，同时，第一手臂、第二手臂、第三手臂的转动平面在同一平面，保证了取放位置的精确性，提高封盖效率，保证离心管密封性；通过控制器协调控制电磁阀、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和拧盖电机均，减轻人力物力，提高提取效率。

所述旋紧装置包括安装座3141、弧形臂3142和紧固螺栓3143，所述安装座设置在所述桶体的上端，所述弧形臂的一端与所述安装座转动连接，弧形臂的另一端设有螺纹孔，所述紧固螺栓安装在所述螺纹孔内，紧固螺栓的尾端设有橡胶垫。

旋紧装置能够牢固的将桶体与桶盖密封连接，保证桶体内反应所需要的高温、高压环境，保障反应效果和提取效果，提高虾青素提取率。

所述横移滑板的后端设有离心管上盖汇集板5142。离心管上盖汇集板的设置便于对堆积的离心管上盖进行限位汇集，便于三爪气缸的拾取。

所述搅拌杆为双山形搅拌杆。双山形搅拌杆搅拌均匀，便于清洗。

所述控制器型号采用西门子s7-200plc。

该装置在使用时，首先将雨生红球藻放入珠磨机内进行物理破壁，然后将破壁后的雨生红球藻和所需提取液放入反应桶内，在反应桶内进行加温、加压、搅拌处理，处理完成后，将离心管放置在位于出口正下方的传送带上，并拧开密封堵头，此时反应桶内液体流入离心管内；然后，传送带带动离心管左移，通过装配部将离心管封盖、移动至离心机内，进行离心处理，最终得到含有虾青素的上清液，完成虾青素的提取工作；

操作人员也可根据需要，通过反应桶进行化学破壁和提取，以及物理化学相结合的方式进行破壁提取，为操作人员提供灵活多样的选择。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。