CN110812518B - 一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置 - Google Patents

一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法，包括以下步骤：使待灭菌液体流过石墨烯灭菌物，得到灭菌后的液体并储存；所述石墨烯灭菌物为氧化石墨烯、氟化石墨烯、氟化石墨烯氧化物以及石墨烯复合材料灭菌物中的一种或多种；所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ‑Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。本发明通过使用具有灭菌功能的物质——石墨烯，使得常温下就可完成液体灭菌，从而避免了液体中的热不稳定物质被降解。

Description

一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭 菌方法和装置
技术领域
本发明涉及灭菌工艺技术领域，具体涉及一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置。
背景技术
许多液体尤其是植物萃取液中含有一些高温易分解的营养物质，如金花茶萃取液中含有的茶多酚、B族维生素、维生素C、维生素E、多种氨基酸、β-胡萝卜素等物质在高温条件中会分解，无法稳定存在。为了保存植物萃取液中的这些热不稳定的物质，就不能采用高温灭菌的方法去除萃取液中的各类细菌，因为，在高温去除细菌等微生物的同时热不稳定的营养性物质也分解了，使得液体物质的利用价值大打折扣。
可见，需要开发出一种低温灭菌方法，以在有效除去植物萃取液以及其他液体中的细菌等微生物的同时保护液体中的热不稳定的营养物质不被高温分解，从而最大程度保留植物萃取液等液体物质中营养性或药用功效成分，提高其利用价值。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置。
一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法，包括以下步骤：
使待灭菌液体流过石墨烯灭菌物，得到灭菌后的液体并储存；
所述石墨烯灭菌物为氧化石墨烯、氟化石墨烯、氟化石墨烯氧化物以及石墨烯复合材料灭菌物中的一种或多种；所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。
相对于现有技术，本发明的一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法通过利用石墨烯，由于组成石墨烯的碳原子直径非常小，属于纳米层级，而细菌的直径在0.5-5微米之间，当植物萃取液等液体物质中的细菌与石墨烯中的碳原子接触后，细菌细胞会被直径更小的碳原子割裂，从而导致细菌死亡，达到灭菌的作用；从而可以在常温下杀灭细菌，无需高温高压，从而防止了待灭菌液体中热不稳定的物质被降解，使得待灭菌的植物萃取液经过灭菌后仍富含多种营养物质。同时，氧化石墨烯相对石墨烯具有更小的直径，且表面具有多个不规则的柱状或针尖状突起，更有利于打破细菌细胞；氟化石墨烯含有碳氟键，碳氟键能够释放少量氟离子，氟离子能够抑制多糖、脂磷壁酸的合成，而多糖和脂磷壁酸是构成细菌细胞壁、细胞膜的重要成分，从而氟例子能够抑制细菌的繁衍，且氟离子的浓度越高，细菌数量减少得越多；氟化石墨烯氧化物同时具有氟化石墨烯与氧化石墨烯的灭菌优势。本申请联合使用多种改进后的、具有更强杀菌作用的石墨烯灭菌物质进行杀菌，有效提升了杀菌效果，得到杀菌更加彻底的液体。
进一步地，待灭菌液体还经过频率为20KHz-95KHz的超声波灭菌。超声波能够破坏细菌以及寄生虫卵的细胞结构，从而发挥辅助石墨烯类灭菌物杀菌和杀灭或阻隔寄生虫的作用。
本发明还提供一种石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其包括泵入阀、低温灭菌单元和集存器；所述泵入阀将待灭菌液体压入低温灭菌单元中；所述低温灭菌单元对待灭菌液体进行低温灭菌，得到灭菌后的液体；所述集存器收集和存储灭菌后的液体；所述低温灭菌单元中设置有石墨烯灭菌物。所述石墨烯灭菌物为氧化石墨烯、氟化石墨烯、氟化石墨烯氧化物以及石墨烯复合材料灭菌物中的一种或多种；所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。
相对于现有技术，本发明的一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置通过利用石墨烯，由于组成石墨烯的碳原子直径非常小，属于纳米层级，而细菌的直径在0.5-5微米之间，当植物萃取液等液体物质中的细菌与石墨烯中的碳原子接触后，细菌细胞会被直径更小的碳原子割裂，从而导致细菌死亡，达到灭菌的作用；从而可以在常温下杀灭细菌，无需高温高压，从而防止了待灭菌液体中热不稳定的物质被降解，使得待灭菌的植物萃取液经过灭菌后仍富含多种营养物质。同时，氧化石墨烯相对石墨烯具有更小的直径，且表面具有多个不规则的柱状或针尖状突起，更有利于打破细菌细胞；氟化石墨烯含有能够灭菌的碳氟键；氟化石墨烯氧化物同时具有氟化石墨烯与氧化石墨烯的优势。同时使用多种改进后的、具有更强杀菌作用的石墨烯灭菌物质进行杀菌，有效提升了杀菌效果，得到杀菌更加彻底的液体。并且，本发明的低温灭菌装置仅包含泵入阀、低温灭菌单元和集存器，整体结构简单、制造安装容易、易于推广。
进一步地，所述低温灭菌单元包括灭菌柱，所述灭菌柱内部沿着液体流动的方向设置有若干层级的灭菌筛网，所述灭菌筛网表面涂布所述石墨烯灭菌物。
进一步地，所述灭菌柱内部还设置有灭菌包，所述灭菌包位于相邻层级的所述灭菌筛网之间；所述灭菌包包裹有所述石墨烯灭菌物，所述灭菌包上设置有网眼。
进一步地，所述灭菌筛网为高缺陷氧化石墨烯筛网和/或激光诱导石墨烯筛网。
进一步地，所述高缺陷氧化石墨烯筛网的网格目数沿着液体流动的方向依次递增，所述激光诱导石墨烯筛网的网格目数沿着液体流动的方向依次递增。
进一步地，所述低温灭菌单元还包括灭菌池，所述灭菌池位于所述灭菌柱和所述集存器之间；所述灭菌池中放置有所述石墨烯灭菌物，并设置有超声波发生器。
进一步地，所述灭菌包中的石墨烯灭菌物为氟化石墨烯氧化物；所述灭菌池中的石墨烯灭菌物为石墨烯复合材料灭菌物，所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的一种或多种；所述超声波发生器发射频率为20KHz～95KHz的超声波。所述灭菌包通过使用兼具氟化物和石墨烯氧化物各自灭菌特性的氟化石墨烯氧化物，增加了灭菌的力度。
进一步地，所述灭菌柱包括第一灭菌柱和第二灭菌柱；若干层级所述高缺陷氧化石墨烯筛网设置于所述第一灭菌柱内部，所述灭菌包和若干层级所述激光诱导石墨烯筛网设置于所述第二灭菌柱内部，并沿液体流动的方向依次为所述灭菌包和若干层级所述激光诱导石墨烯筛网；所述第一灭菌柱、第二灭菌柱、灭菌池和集存器之间分别设置有阀门。
附图说明
图1为本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置的结构示意图；
图2为本发明使用的氟化石墨烯氧化物图片，其中，图2a为氟化石墨烯氧化物实物图，图2b为氟化石墨烯氧化物的透射电镜图；
图3为实施例二的防城港金花茶萃取液的低温灭菌流程图；
图4为采用本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置灭菌处理后的防城港金花茶萃取液中各种氨基酸的GC-MS检测结果图；
图5为采用传统高温灭菌技术灭菌处理后的防城港金花茶萃取液中各种氨基酸的GC-MS检测结果图；其中，高温灭菌的条件为：121℃下处理30min。
具体实施方式
本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法的原理如下所示：石墨烯是一种二维碳纳米材料，组成石墨烯的碳原子直径很小，为纳米层级，而细菌的直径在0.5-5微米之间，当植物萃取液等液体物质中的细菌与石墨烯中的碳原子接触后，细菌细胞会被直径更小的碳原子割裂，从而导致细菌死亡，达到灭菌的作用。同时，频率为20KHz-95KHz的超声波，振动极快蕴含的能量高，能够打乱细菌正常的新陈代谢从而发挥灭菌作用。石墨烯灭菌物和超声波利用自身的性能，可以在常温下杀灭细菌，无需高温高压，从而防止了待灭菌液体中热不稳定的物质被破坏，使得待灭菌的植物萃取液经过灭菌后仍富含多种营养物质。
进一步地，氧化石墨烯相对石墨烯具有更小的直径，且表面具有多个不规则的柱状或针尖状突起，更有利于打破细菌细胞；氟化石墨烯含有碳氟键，碳氟键能够释放少量氟离子，氟离子能够抑制多糖、脂磷壁酸的合成，而多糖和脂磷壁酸是构成细菌细胞壁、细胞膜的重要成分，从而氟例子能够抑制细菌的繁衍，且氟离子的浓度越高，细菌数量减少得越多；氟化石墨烯氧化物同时具有氟化石墨烯与氧化石墨烯的优势，杀菌能力更强。
本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法，包括以下步骤：
S1：使待灭菌液体流过石墨烯灭菌物，得到灭菌后的液体；
其中，所述石墨烯灭菌物为氧化石墨烯、氟化石墨烯、氟化石墨烯氧化物以及石墨烯复合材料灭菌物中的一种或多种；所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。
S2：储存灭菌后的液体；
将灭菌后的液体通入储存装置中进行保存。
在本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法中，若待灭菌的液体是萃取液，萃取液需通过低温萃取方法得到；所述低温萃取方法为超临界流体技术、亚临界萃取技术、分子蒸馏技术、低温溶物浸提技术中的任意一种。
以下讲述本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置的具体结构。请参阅图1，其为本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置的结构示意图。本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置从前至后依次包括泵入阀10、低温灭菌单元20和集存器30。其中，所述泵入阀10用于将待灭菌液体压入灭菌单元20中；所述低温灭菌单元20用于对待灭菌液体进行低温灭菌，得到灭菌后的液体；所述集存器30用于收集和存储灭菌后的液体。
所述低温灭菌单元20包括第一灭菌柱21、第二灭菌柱22、灭菌池23；且所述第一灭菌柱21与第二灭菌柱22之间设置有第一阀门24，第二灭菌柱22与灭菌池23之间设置有第二阀门25，灭菌池23与集存器30之间设置有第三阀门26。所述第一阀门24、第二阀门25和第三阀门26负责控制经过前一部分灭菌的液体流入后一部分，避免了液体在上一部分中灭菌不充分便流入下一部分，也避免了已进入下一部分灭菌的液体倒流回上一部分。
所述第一灭菌柱21的内部设置有3-15层级高缺陷氧化石墨烯筛网211。所述高缺陷氧化石墨烯筛网211的网格目数沿着液体流动的方向依次递增，且所述高缺陷氧化石墨烯筛网中高缺陷氧化石墨烯的添加比例为5％-12.5％。
所述第二灭菌柱22的内部填充有氟化石墨烯氧化物221，且在靠近灭菌池23的一端设置有3-8层级激光诱导石墨烯筛网222。请参阅图2，其为本发明使用的氟化石墨烯氧化物图片，其中，图2a为氟化石墨烯氧化物实物图，图2b为氟化石墨烯氧化物的透射电镜图。所述氟化石墨烯氧化物221被包裹在100-325目的再生纤维布或玻璃纤维布中，且所述氟化石墨烯氧化物221中的氟掺杂比例为0.25％-1.25％。所述石墨烯灭菌栅222的网格目数沿着液体流动的方向依次递增。
所述灭菌池23中填充有石墨烯灭菌物231，并设置有超声波发生器232。所述石墨烯灭菌物231为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。所述超声波发生器232所产生的超声波的频率为20KHz-95KHz，工作时间为15-30min。
其中，所述第一灭菌柱、第二灭菌柱、高缺陷氧化石墨烯筛网、激光诱导石墨烯筛网和灭菌池的材质为不锈钢、陶瓷、玻璃、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚醚醚酮中的一种；所述泵入阀中的泵可以为蠕动泵、柱塞泵或隔膜泵中的一种；所述激光诱导石墨烯筛网尺寸与第二灭菌柱内径所匹配，其边缘设置有第二灭菌柱内壁纵向凹槽相匹配的突起装置，便于更换，清洗；所述高缺陷氧化石墨烯筛网尺寸与第一灭菌柱内径所匹配，其边缘设置有第一灭菌柱内壁纵向凹槽相匹配的突起装置，便于更换，清洗。除此之外，所述高缺陷氧化石墨烯筛网可通过直接在相关尺寸筛网上形成0.01μm-0.8μm的高缺陷氧化石墨烯涂层制备而成。所述激光诱导石墨烯筛网是在相关尺寸筛网上采用激光诱导石墨烯纳米材料形成0.01μm-0.8μm厚度的涂层制备而成；具体地，激光诱导石墨烯纳米材料的制备方法如下：将6H-SiC碳化硅晶片浸泡于丙酮中，超声15分钟去除表面有机残留物，然后，用308nm波长的氯化氙准分子激光器照射样品60纳秒，其中，氯化氙准分子激光器的具体参数为单脉冲能量密度1.08J/cm2、频率5Hz、脉冲数60、离焦量3cm2、光斑面积0.45cm2、掩膜面积8mm2，激光照射之后得到两层物质——上层为多晶硅层、下层为激光诱导石墨烯层，接着给予193nm氩氟激光器或248nm氪氟激光照射60纳秒，其中，频率9Hz、脉冲数90，再次激光照射使得硅升华，只剩下激光诱导石墨烯纳米材料。
本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置的使用方法如下：利用泵入阀10将待灭菌液体泵入第一灭菌柱21中，待灭菌液体依次流过第一灭菌柱21内部的若干层级高缺陷氧化石墨烯筛网211进行第一次灭菌，得到一次灭菌的液体；一次灭菌的液体经第一阀门24流入第二灭菌柱22中，依次流过氟化石墨烯氧化物221和3～8层级石墨烯灭菌栅222进行第二次灭菌，得到二次灭菌的液体；二次灭菌的液体经第二阀门25流入灭菌池23中，流过石墨烯灭菌物231，同时在20KHz-95KHz的超声灭菌15-30min，得到三次灭菌的液体；三次灭菌的液体经第三阀门26以及导管导流进入集存器中，同时通入惰性气体封存储藏。
本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置还具有多种变形，例如，所述灭菌筛网不只限于筛网的形状，还可以是灭菌栅、灭菌透膜等具有网眼的结构；所述灭菌筛网不止是高缺陷氧化石墨烯筛网和激光诱导石墨烯筛网，还可以是氟化石墨烯筛网等；所述高缺陷氧化石墨烯筛网的层级数可以为任意层级，不止3-15层级；同样，所述激光诱导石墨烯筛网的层级数可以为任意层级，不止3-8层级。
实施例一
本实施例以防城港金花茶为例，具体讲解本发明的基于石墨烯纳米材料的防城港金花茶萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置的使用方法。请参阅图3，其为本实施例的基于石墨烯纳米材料的防城港金花茶萃取液的低温灭菌流程图。
预处理：防城港金花茶花朵经清洗、破碎和研磨等工艺后，再经超临界CO2低温萃取工艺萃取得到待灭菌的防城港金花茶花朵萃取液；
S1：待灭菌液体经过石墨烯灭菌物和超声波联合低温灭菌，得到灭菌后的液体
将预处理得到的待灭菌萃取液经导入泵入阀10中；泵入阀10将待灭菌萃取液泵入第一灭菌柱21中，待灭菌萃取液在第一灭菌柱21内部依次流过八层级聚四氟乙烯材质的高缺陷氧化石墨烯筛网211，得到一次灭菌的防城港金花茶花朵萃取液，所述八层级高缺陷氧化石墨烯筛网的网格目数从前至后依次为20目、60目、170目、400目、650目、1100目、2000目和5000目，所述高缺陷氧化石墨烯筛网中高缺陷氧化石墨烯的添加比例为6％；打开第一阀门24，一次灭菌的防城港金花茶花朵萃取液进入陶瓷材质的第二灭菌柱22中进一步对萃取液中的残留细菌进行灭活，萃取液在第二灭菌柱22中先流过网格目数为170目的玻璃纤维布包裹的氟化石墨烯氧化物221，该氟化石墨烯氧化物的氟掺杂比例为1.1％，然后流过五层级激光诱导石墨烯灭菌栅222，得到二次灭菌的防城港金花茶花朵萃取液，所述五层级激光诱导石墨烯灭菌栅的网格目数从前至后依次为10目、35目、100目、200目和325目；打开第二阀门25，二次灭菌的防城港金花茶花朵萃取液流入填充有氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料作为石墨烯灭菌物231的灭菌池23中，同时，灭菌池23中的超声波发生器发射出频率为60KHz的超声波辅助灭菌20min，得到三次灭菌的防城港金花茶花朵萃取液。
S2：储存灭菌后的液体
打开第三阀门26，使得经灭菌池23灭菌后得到的三次灭菌的防城港金花茶花朵萃取液经导管导流进入集存器30中并充入惰性气体后密封保存，留待后续产品开发、生产使用。
本实施例中的所述八层级高缺陷氧化石墨烯灭菌筛网211可通过直接在相关尺寸筛网上形成0.1μm的高缺陷氧化石墨烯涂层制备而成，而高缺陷氧化石墨烯涂层级经由氢等离子作用于氧化石墨烯制得，而氧化石墨烯经由由Hummers法处理得到；所述激光诱导石墨烯灭菌栅采222用氧化银-激光诱导石墨烯纳米复合材料在陶瓷表面形成0.08μm纳米涂层制备而成。
效果检测：
取预处理得到的防城港金银花萃取液平分为两组，其中一组经过本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置进行低温灭菌；另一组采用传统高温灭菌技术(121℃下处理30min)进行高温灭菌；然后，采用CC-MS分别检测两组灭菌后的防城港金银花萃取液中的氨基酸。
请参阅图4，其为采用本发明的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置灭菌处理后的防城港金花茶萃取液中各种氨基酸的GC-MS检测结果图。由图4可知，采用本发明的基于石墨烯纳米技术的低温灭菌装置对防城港金花茶萃取液进行低温灭菌后，可以从灭菌后的防城港金花茶萃取液中检测到Ala、Gly、Thr、Ser、Val、Leu、Ile、Cys、Pro、Met、Asp、Phe、Glu、Lys、Tyr、His、Arg共17种氨基酸活性成分，其中，包括Thr、Val、Leu、Ile、Met、Phe和Lys七种人体必需氨基酸(EAAs)。
请参阅图5，其为采用传统高温灭菌技术(121℃下处理30min)灭菌处理后的防城港金花茶萃取液中各种氨基酸的GC-MS检测结果图。由图5可知，采用传统高温灭菌技术对防城港金花茶萃取液进行高温灭菌后，可以从灭菌后的防城港金银花萃取液中检测到Ala、Gly、Thr、Ser、Val、Leu、Ile、Pro、Asp、Phe、Glu、Lys、His、Arg共14种氨基酸活性成分，其中，包括Thr、Val、Leu,、Ile、Phe和Lys六种人体必需氨基酸(EAAs)。与图4相比，缺少了Cys、Met、和Tyr，说明此三种氨基酸经过高温灭菌被彻底破坏；且剩余检出的14中氨基酸的峰值相对较低，说明，此14种氨基酸经过高温灭菌也有部分降解损失；同时，图5中出现了较多杂质峰，推测其为被热破坏的氨基酸营养性成分分解为其它非营养性成分。
可见，与传统高温灭菌技术相比，采用本发明基于石墨烯纳米材料的的低温灭菌技术能够更有效的保存液体物种中的营养成分不被分解，从而使液体物质具有更加丰富的营养。
实施例二
本实施例以簇蕊金花茶为例，具体讲解本发明的基于石墨烯纳米材料的簇蕊金花茶萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置的使用方法。
预处理：簇蕊金花茶叶子经清洗、破碎和研磨等工艺后，再经分子蒸馏萃取工艺萃取得到待灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液；
S1：待灭菌液体进过灭菌物和超声波联合低温灭菌，得到灭菌后的液体
将预处理得到的待灭菌萃取液经导入泵入阀10中；泵入阀10将待灭菌萃取液泵入陶瓷材质的第一灭菌柱21中，待灭菌萃取液在第一灭菌柱21中依次流过六层级聚醚醚酮材质的高缺陷氧化石墨烯筛网211，得到一次灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液，所述六层级高缺陷氧化石墨烯筛网的网格目数从前至后依次为50目、120目、325目、540目、900目和1600目，所述高缺陷氧化石墨烯筛网中高缺陷氧化石墨烯的添加比例为10％；打开第一阀门24，一次灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液进入钢化玻璃材质的第二灭菌柱22中进一步对萃取液中的残留细菌进行灭活，萃取液在第二灭菌柱22中先流过网格目数为120目的玻璃纤维布包裹的氟化石墨烯氧化物221，该氟化石墨烯氧化物的氟掺杂比例为0.5％，然后流过五层级激光诱导石墨烯灭菌栅222，得到二次灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液，所述四层级激光诱导石墨烯灭菌栅的网格目数从前至后依次为20目、80目、170目和400目；打开第二阀门25，二次灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液流入填充有氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料作为石墨烯灭菌物231的灭菌池23中，同时，灭菌池23中的超声波发生器发射出频率为45KHz的超声波辅助灭菌30min，得到三次灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液。
S2：储存灭菌后的液体
打开第三阀门26，使得经灭菌池23灭菌后得到的三次灭菌的簇蕊金花茶叶子萃取液经导管导流进入集存器30中并充入惰性气体后密封保存，留待后续产品开发、生产使用。
本实施例中的所述六层级高缺陷氧化石墨烯灭菌筛网211可通过直接在相关尺寸筛网上形成0.02μm的高缺陷氧化石墨烯涂层制备而成，且所述高缺陷氧化石墨烯经由过量强氧化物(KMnO4，H2SO4，H2O2等)作用于氧化石墨烯得到，而氧化石墨烯通过改进型Hummers法制得；所述激光诱导石墨烯灭菌栅222采用氧化锌-激光诱导石墨烯纳米复合材料在聚醚醚酮高分子材料表面形成0.05μm纳米涂层制备而成。
除了本实施例中的簇蕊金花茶以及实施例一中的防城港金花茶，还可以是显脉金花茶、陇瑞金花茶、东兴金花茶、小果金花茶及其变种、中东金茶花、毛瓣金花茶、凹脉金花茶、薄瓣金花茶、小瓣金花茶、四季金花茶、毛籽金花茶、、直脉多脉金花茶、多瓣金花茶、柠檬金花茶、黄金花茶、薄叶金花茶、夏石金花茶、长柱金花茶、龙州金花茶、武鸣金花茶、平果金花茶、顶生金花茶、小花金花茶、弄岗金花茶、细叶金花茶、扶绥金花茶、天峨金花茶、多瓣淡黄金花茶、淡黄金花茶、簇蕊金花茶、直脉多瓣金花茶、博白金花茶、五室金花茶、大金花茶、四川金花茶、贵州金花茶、云南金花茶、离蕊金花茶、越南东京金花茶、越南抱茎金花茶、库克芳金花茶、厚叶金花茶、塔姆岛金花茶、胡龙金花茶以及Camellia Luteopallida(T.Q.T.Nguyen&Luu)、Camellia bugiamapensis(Orel,Curry,Luu&Q.D.)和Camelliacapitata(Orel,Curry&Luu,sp.nov.)。
实施例三
本实施例以罗坑高山古树茶为例，具体讲解本发明的基于石墨烯纳米材料的罗坑高山古树茶萃取液等液体物质的低温灭菌方法和装置的使用方法。
预处理：罗坑高山古树茶叶子经清洗、破碎和研磨等工艺后，再经乙醇浸提萃取工艺萃取得到待灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液；
S1：待灭菌液体进过灭菌物和超声波联合低温灭菌，得到灭菌后的液体
将预处理得到的待灭菌萃取液经导入泵入阀10中；泵入阀10将待灭菌萃取液泵入不锈钢材质的第一灭菌柱21中，待灭菌萃取液在第一灭菌柱21中依次流过八层级聚偏氟乙烯材质的高缺陷氧化石墨烯筛网211，得到一次灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液，所述七层级高缺陷氧化石墨烯筛网的网格目数从前至后依次为20目、60目、150目、325目、650目、1100目和2000目，所述高缺陷氧化石墨烯筛网中高缺陷氧化石墨烯的添加比例为12.5％；打开第一阀门24，一次灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液进入钢化玻璃材质的第二灭菌柱22中进一步对萃取液中的残留细菌进行灭活，萃取液在第二灭菌柱22中先流过网格目数为120目的玻璃纤维布包裹的氟化石墨烯氧化物221，该氟化石墨烯氧化物的氟掺杂比例为0.75％，然后流过四层级激光诱导石墨烯灭菌栅222，得到二次灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液，所述四层级激光诱导石墨烯灭菌栅的网格目数从前至后依次为50目、200目、325目和650目；打开第二阀门25，二次灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液流入填充有氧化石墨烯/Fe3O4纳米颗粒复合材料作为石墨烯灭菌物231的灭菌池23中，同时，灭菌池23中的超声波发生器发射出频率为45KHz的超声波辅助灭菌10min，得到三次灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液。
S2：储存灭菌后的液体
打开第三阀门26，使得经灭菌池23灭菌后得到的三次灭菌的罗坑高山古树茶叶子萃取液经导管导流进入集存器30中并充入惰性气体后密封保存，留待后续产品开发、生产使用。
本实施例中的所述六层级高缺陷氧化石墨烯灭菌筛网211可通过直接在相关尺寸筛网上形成0.35μm的高缺陷氧化石墨烯涂层制备而成，且所述高缺陷氧化石墨烯由石墨烯三维组装得到；所述激光诱导石墨烯灭菌栅222采用氧化锌-激光诱导石墨烯纳米复合材料在陶瓷表面形成0.015μm纳米涂层制备而成。
除了本实施例中的罗坑高山古树茶，还可以是碧螺春、信阳毛尖、西湖龙井、君山银针、黄山毛峰、武夷岩茶、祁门红茶、都匀毛尖、铁观音、六安瓜片、凤凰单从、罗坑古树茶、庐山云雾茶、英德红茶、凌云白毫茶、安化黑茶、云南普洱茶、武夷山大红袍、福建银针、苏州茉莉花等茶叶。
相对于现有技术，本发明的一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法通过使用改进后灭菌功能更强的氧化石墨烯、氟化石墨烯以及氟化石墨烯氧化物等纳米材料配合超声波共同进行液体灭菌，使得植物萃取液等液体的灭菌在常温下就可高效完成，无需高温，从而避免了液体中的热不稳定物质被降解，从而最大程度地保留植物萃取液等液体物质中营养性或药用功效成分；同时，而本发明的一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置整体结构简单、制造安装和操作均简便容易、易于推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法，其特征在于，包括以下步骤:
使待灭菌液体流过石墨烯灭菌物，得到灭菌后的液体并储存；
所述石墨烯灭菌物为氧化石墨烯、氟化石墨烯、氟化石墨烯氧化物以及石墨烯复合材料灭菌物中的一种或多种；所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌方法，其特征在于：待灭菌液体还经过频率为20KHz-95KHz的超声波灭菌。
3.一种基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：包括泵入阀、低温灭菌单元和集存器；所述泵入阀将待灭菌液体压入低温灭菌单元中；所述低温灭菌单元对待灭菌液体进行低温灭菌，得到灭菌后的液体；所述集存器收集和存储灭菌后的液体；所述低温灭菌单元中设置有石墨烯灭菌物；所述石墨烯灭菌物为氧化石墨烯、氟化石墨烯、氟化石墨烯氧化物以及石墨烯复合材料灭菌物中的一种或多种；所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的任意一种或多种。
4.根据权利要求3所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述低温灭菌单元包括灭菌柱，所述灭菌柱内部沿着液体流动的方向设置有若干层级的灭菌筛网，所述灭菌筛网表面涂布所述石墨烯灭菌物。
5.根据权利要求4所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述灭菌柱内部还设置有灭菌包，所述灭菌包位于相邻层级的所述灭菌筛网之间；所述灭菌包包裹有所述石墨烯灭菌物，所述灭菌包上设置有网眼。
6.根据权利要求4所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述灭菌筛网为高缺陷氧化石墨烯筛网和/或激光诱导石墨烯筛网。
7.根据权利要求6所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述高缺陷氧化石墨烯筛网的网格目数沿着液体流动的方向依次递增，所述激光诱导石墨烯筛网的网格目数沿着液体流动的方向依次递增。
8.根据权利要求6或7任意一种所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述低温灭菌单元还包括灭菌池，所述灭菌池位于所述灭菌柱和所述集存器之间；所述灭菌池内部放置有所述石墨烯灭菌物，并设置有超声波发生器。
9.根据权利要求8所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述灭菌包中的石墨烯灭菌物为氟化石墨烯氧化物；所述灭菌池中的石墨烯灭菌物为石墨烯复合材料灭菌物，所述石墨烯复合材料灭菌物为氧化石墨烯/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯量子点/银纳米颗粒复合材料、氧化石墨烯/γ-Fe2O3纳米复合材料、氧化石墨烯量子点/Fe3O4复合材料、氧化石墨烯/氧化亚铜纳米复合材料、氧化锌/氧化石墨烯复合材料中的一种或多种；所述超声波发生器发射频率为20KHz～95KHz的超声波。
10.根据权利要求9所述的基于石墨烯纳米材料的植物萃取液等液体物质的低温灭菌装置，其特征在于：所述灭菌柱包括第一灭菌柱和第二灭菌柱；若干层级所述高缺陷氧化石墨烯筛网设置于所述第一灭菌柱内部，所述灭菌包和若干层级所述激光诱导石墨烯筛网设置于所述第二灭菌柱内部，并沿液体流动的方向依次为所述灭菌包和若干层级所述激光诱导石墨烯筛网；所述第一灭菌柱、第二灭菌柱、灭菌池和集存器之间分别设置有阀门。
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