CN114999294B - 一种功能食品模拟消化分解装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模拟消化分解装置技术领域，提出了一种功能食品模拟消化分解装置，其对应人体口腔、胃和肠系统的各部分仿真效果较好，整体尺寸构造与人体内器官的真实差距较小，同时体液渗入较为均匀，渗入范围较广，整体方案与实际出入较小，试验数据可靠性较好，包括恒温箱、多个第一蠕动泵和多个第二蠕动泵，还包括口腔仿真系统、胃部仿真系统和肠道仿真系统，所述恒温箱包括支撑架和三个保温板，三个所述保温板均可拆卸安装在支撑架内，所述口腔仿真系统包括搅拌筒和口腔液筒，所述搅拌筒固定连接在所述支撑架的顶端，搅拌筒内设置有搅碎装置，搅拌筒上开设有添食口，搅拌筒的外部设置有唾液渗透筒，搅拌筒的外侧壁上设置有多个唾液渗透孔。

Description

一种功能食品模拟消化分解装置

技术领域

本发明涉及模拟消化分解装置技术领域，具体涉及一种功能食品模拟消化分解装置。

背景技术

功能食品的首要功能是有营养，第二功能是使用时具有感官享受，即利用食品的色、香、味增进食欲，第三功能是调节人体生理活性的功能，功能食品中真正起生理调节作用的成分称为生理活性成分或功能因子，它们有上百个品种，八个大类，分别是功能性甜味剂、活性寡糖、活性多糖、活性油脂、生物抗氧化剂、活性多肽、活性蛋白、乳酸菌类及其他活性成分，随着研究的不断深入，新的功能因子还在陆续地被发现，为了更好的展开对功能食品的研究，提出一种功能食品模拟消化分解装置，以实现对功能食品消化分解状态的直观研究。

经检索，2021年12月3日公开的，公开号为CN113744610A的中国专利公开了一种简易体外动态模拟消化装置及使用方法，其大致描述为，包括依次连接的模拟口腔部分、模拟胃部分、模拟小肠部分，恒温箱内部设置有第一支架、第二支架和第三支架，模拟口腔部分为口腔反应瓶，口腔反应瓶悬挂于第一支架下方，模拟胃部分由胃液储存瓶和胃反应瓶组成，其中胃反应瓶悬挂于第二支架下方，胃液储存瓶连接于第一支架下方，胃反应瓶与胃液储存瓶和胃反应瓶连接，模拟小肠部分由胆汁储存瓶、胰液储存瓶和小肠反应瓶组成，其中胆汁储存瓶和胰液储存瓶垂直悬挂于第二支架下方，小肠反应瓶垂直悬挂于第三支架下方，胃反应瓶、胆汁储存瓶、胰液储存瓶与小肠反应瓶连接，其在使用时，模拟消化前，打开恒温箱，将温度调节至37℃，温度稳定后，将模拟唾液、CaCl2(H2O)2溶液和蒸馏水混合后从进样口加入口腔反应瓶中，将模拟胃液、CaCl2(H2O)2溶液、HCl溶液、蒸馏水混合后分别从第一模拟胃液入口和第二模拟胃液入口加入胃液储存瓶和胃反应瓶中，将模拟胆汁从模拟胆汁入口加入胆汁储存瓶，将模拟肠液、CaCl2(H2O)2溶液、NaOH溶液蒸馏水混合后分别从模拟胰液入口和胆汁-胰液混合液入口加入胰液储存瓶和小肠反应瓶中，连接各部件，控制开关均处于关闭状态，反应阶段：将唾液淀粉酶溶液、待消化样品从进样口加入口腔反应瓶中，将胃蛋白酶、胃脂肪酶溶液从第一模拟胃液入口加入胃液储存瓶中，加入待消化样品后，立即打开第一控制开关、第二控制开关、第一蠕动泵并调节流速，打开第一控制开关后，口腔消化样品从口腔消化样品出口经口腔消化样品入口进入胃反应瓶中，5min后将胰酶从模拟胰液入口加入胰液储存瓶中，打开第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第二蠕动泵并调节流速，打开第三控制开关后，胃消化样品从胃消化样品出口经胃消化样品入口进入肠反应瓶中，2h后打开第六控制开关，从肠消化样品出口取样进行后续测试分析。

上述的现有技术方案虽然能够初步实现食品的动态模拟消化，但是其整体结构通过多个瓶子来实现，所以与人体内器官的真实差距较大，尤其是小肠反应瓶之类的替代器官，人体中小肠全长约4-6米，这4-6米的小肠均能起到分泌体液的作用，而单一的小肠反应瓶作用范围较小，同时不论是口腔、胃部还是肠道系统均是均匀的分泌对应的体液的，并不是类似单一的管道输入，因此上述技术方案整体与实际出入较大，试验所采集的数据可靠性较差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种功能食品模拟消化分解装置，其对应人体口腔、胃和肠系统的各部分仿真效果较好，整体尺寸构造与人体内器官的真实差距较小，同时体液渗入较为均匀，渗入范围较广，整体方案与实际出入较小，试验数据可靠性较好。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种功能食品模拟消化分解装置，包括恒温箱、多个第一蠕动泵和多个第二蠕动泵，还包括口腔仿真系统、胃部仿真系统和肠道仿真系统，所述恒温箱包括支撑架和三个保温板，三个所述保温板均可拆卸安装在支撑架内，所述口腔仿真系统包括搅拌筒和口腔液筒，所述搅拌筒固定连接在所述支撑架的顶端，搅拌筒内设置有搅碎装置，搅拌筒上开设有添食口，搅拌筒的外部设置有唾液渗透筒，搅拌筒的外侧壁上设置有多个唾液渗透孔，唾液渗透筒与口腔液筒连通，口腔液筒通过支撑杆固定连接在支撑架的顶端，口腔液筒开设有加液口，胃部仿真系统包括仿真胃和胃液筒，所述仿真胃与搅拌筒连通，仿真胃的外部设置有胃液渗透筒，多个所述第一蠕动泵均安装在胃液渗透筒上，胃液渗透筒与胃液筒连通，胃液筒固定连接在支撑架内，胃液筒上开设有添液口，所述肠道仿真系统包括小肠段和大肠段，所述小肠段与大肠段相互连通，且小肠段与仿真胃连通，小肠段的外部和大肠段的外部均设置有渗透肠道，两个所述渗透肠道相互连通，且两个渗透肠道中的一个渗透肠道连通有肠液筒，所述渗透肠道和肠液筒均固定连接在支撑架内，肠液筒上设置有置液口，多个所述第二蠕动泵等距离安装在渗透肠道上，支撑架内安装有多个肠道辅助蠕动系统。

在前述方案的基础上，所述肠道辅助蠕动系统包括电动推杆、上轨道板和下轨道板，所述上轨道板和下轨道板均固定连接在所述支撑架内，且上轨道板和下轨道板之间滑动连接有用于肠道辅助蠕动的辅助蠕动架，电动推杆安装在支撑架内，且电动推杆的伸缩杆与所述辅助蠕动架连接。

在前述方案的基础上优选的，所述支撑架的左端、后端和前端均开设有插入槽，三个所述保温板分别插入三个插入槽内，且支撑架上螺纹连接有用于保温板定位的顶紧螺栓。

在前述方案的基础上进一步的，所述搅碎装置包括驱动电机和搅拌轴，所述搅拌轴上安装有多个搅碎刀，搅拌轴转动连接在所述搅拌筒内，且搅拌轴的顶端穿过搅拌筒伸出至搅拌筒的上方，所述驱动电机安装在搅拌筒的顶端，且驱动电机的输出轴与搅拌轴固定连接。

在前述方案的基础上再进一步的，所述支撑架上开设有多个分别与多个插入槽连通的边槽。

在前述方案的基础上更进一步的，所述保温板采用中空结构，且保温板靠近仿真胃的一端设置有隔温层。

作为上述方案进一步的，所述加液口、添液口和置液口内均安装有斜弯管，所述斜弯管上螺纹连接有顶帽，所述顶帽上设置有通气孔。

作为上述方案再进一步的，所述唾液渗透筒与口腔液筒之间、胃液渗透筒与胃液筒之间以及渗透肠道中的一个渗透肠道与其连通的肠液筒之间均设置有调节阀。

作为上述方案更进一步的，所述大肠段的前端安装有控制阀。

作为上述方案进一步的方案，所述支撑架的顶端安装有多个手提环。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种功能食品模拟消化分解装置，具备以下有益效果：

1.本发明中，通过口腔仿真系统、胃部仿真系统和肠道仿真系统的设计，使该功能食品模拟消化分解装置所对应人体口腔、胃和肠系统的各部分仿真效果较好，整体尺寸构造与人体内器官的真实差距较小。

2.本发明中，通过唾液渗透筒、胃液渗透筒和渗透肠道的设计，分别实现唾液、胃液和肠液的大范围渗透，体液渗入较为均匀，渗入范围较广，实现了与真实人体的高度贴合。

3.本发明中，通过第一蠕动泵、第二蠕动泵和肠道辅助蠕动系统的配合，实现搅拌筒、仿真胃、小肠段和大肠段的仿真蠕动的驱动，整体方案与实际出入较小，试验数据可靠性较好。

附图说明

图1为本发明局部剖视的立体结构示意图；

图2为本发明小肠段、大肠段和渗透肠道等配合的局部剖视的立体结构示意图；

图3为本发明保温板的立体结构示意图；

图4为本发明的立体结构示意图；

图5为本发明后侧视的立体结构示意图。

图中：1、支撑架；2、保温板；3、搅拌筒；4、口腔液筒；5、添食口；6、唾液渗透筒；7、支撑杆；8、仿真胃；9、胃液筒；10、胃液渗透筒；11、小肠段；12、大肠段；13、渗透肠道；14、肠液筒；15、上轨道板；16、下轨道板；17、辅助蠕动架；18、顶紧螺栓；19、搅拌轴；20、搅碎刀；21、边槽；22、隔温层；23、斜弯管；24、顶帽；25、手提环。

具体实施方式

实施例

请参阅图1-5，一种功能食品模拟消化分解装置，包括恒温箱、多个第一蠕动泵和多个第二蠕动泵，还包括口腔仿真系统、胃部仿真系统和肠道仿真系统，通过口腔仿真系统、胃部仿真系统和肠道仿真系统的设计，使该功能食品模拟消化分解装置所对应人体口腔、胃和肠系统的各部分仿真效果较好，整体尺寸构造与人体内器官的真实差距较小，恒温箱包括支撑架1和三个保温板2，保温板2采用中空结构，且保温板2靠近仿真胃8的一端设置有隔温层22，实现保温板2的减重的同时可以降低热的传导，三个保温板2均可拆卸安装在支撑架1内，支撑架1的左端、后端和前端均开设有插入槽，三个保温板2分别插入三个插入槽内，且支撑架1上螺纹连接有用于保温板2定位的顶紧螺栓18，保证胃部仿真系统和肠道仿真系统所处的范围与人体的体温较为匹配，从而保证环境的基本相似，支撑架1上开设有多个分别与多个插入槽连通的边槽21，便于保温板2的插入和抽出的操作，便于保温板2装配的同时使支撑架1内的维护较为方便，支撑架1的顶端安装有多个手提环25，当该功能食品模拟消化分解装置需要移动时，可以通过手提环25实现该功能食品模拟消化分解装置的提起移动，口腔仿真系统包括搅拌筒3和口腔液筒4，搅拌筒3固定连接在支撑架1的顶端，搅拌筒3内设置有搅碎装置，搅碎装置包括驱动电机和搅拌轴19，搅拌轴19上安装有多个搅碎刀20，搅拌轴19转动连接在搅拌筒3内，且搅拌轴19的顶端穿过搅拌筒3伸出至搅拌筒3的上方，驱动电机安装在搅拌筒3的顶端，且驱动电机的输出轴与搅拌轴19固定连接，实现人体口腔对事物咀嚼功能的仿真，搅拌筒3上开设有添食口5，搅拌筒3的外部设置有唾液渗透筒6，搅拌筒3的外侧壁上设置有多个唾液渗透孔，唾液渗透筒6与口腔液筒4连通，口腔液筒4通过支撑杆7固定连接在支撑架1的顶端，口腔液筒4开设有加液口，便于唾液的加入。

还需进一步说明的是，胃部仿真系统包括仿真胃8和胃液筒9，仿真胃8与搅拌筒3连通，仿真胃8的外部设置有胃液渗透筒10，多个第一蠕动泵均安装在胃液渗透筒10上，胃液渗透筒10与胃液筒9连通，胃液筒9固定连接在支撑架1内，胃液筒9上开设有添液口，肠道仿真系统包括小肠段11和大肠段12，小肠段11与大肠段12相互连通，且小肠段11与仿真胃8连通，小肠段11的外部和大肠段12的外部均设置有渗透肠道13，两个渗透肠道13相互连通，且两个渗透肠道13中的一个渗透肠道13连通有肠液筒14，渗透肠道13和肠液筒14均固定连接在支撑架1内，通过唾液渗透筒6、胃液渗透筒10和渗透肠道13的设计，分别实现唾液、胃液和肠液的大范围渗透，体液渗入较为均匀，渗入范围较广，实现了与真实人体的高度贴合，肠液筒14上设置有置液口，加液口、添液口和置液口内均安装有斜弯管23，便于体液的加入，斜弯管23上螺纹连接有顶帽24，顶帽24上设置有通气孔，便于外界气体的进入，从而可以避免体液因空间负压无法渗出，避免对仿真分泌效果的影响，多个第二蠕动泵等距离安装在渗透肠道13上，支撑架1内安装有多个肠道辅助蠕动系统，肠道辅助蠕动系统包括电动推杆、上轨道板15和下轨道板16，上轨道板15和下轨道板16均固定连接在支撑架1内，且上轨道板15和下轨道板16之间滑动连接有用于肠道辅助蠕动的辅助蠕动架17，电动推杆安装在支撑架1内，且电动推杆的伸缩杆与辅助蠕动架17连接，通过第一蠕动泵、第二蠕动泵和肠道辅助蠕动系统的配合，实现搅拌筒3、仿真胃8、小肠段11和大肠段12的仿真蠕动的驱动，整体方案与实际出入较小，试验数据可靠性较好，唾液渗透筒6与口腔液筒4之间、胃液渗透筒10与胃液筒9之间以及渗透肠道13中的一个渗透肠道13与其连通的肠液筒14之间均设置有调节阀，能够控制体液分泌的量，大肠段12的前端安装有控制阀，实现肛门结构的仿真，控制大肠段12内消化后的功能食品的排出。

综上所述，该功能食品模拟消化分解装置的工作原理和工作过程为，在使用时，首先将该功能食品模拟消化分解装置放置在所需使用的地点，并完成驱动电机、电动推杆、第一蠕动泵和第二蠕动泵的电装，驱动电机、电动推杆、第一蠕动泵和第二蠕动泵的电装均为根据使用需要和安装空间在市场上选取的成熟产品，本处只是进行使用对于其结构和原理并未做改进，同时其各自配套有使用说明书和厂家技术支持，所以对此不在进行赘述，之后在口腔液筒4、胃液筒9和肠液筒14加入对应的体液，这些体液可以按照公开号为CN113744610A的一种简易体外动态模拟消化装置及使用方法的对比专利中的体液的成分来配备，体液加入后开启多个调节阀，并通过调节阀控制体液的流量，多种体液分别进入唾液渗透筒6内、胃液渗透筒10内和渗透肠道13内，并分别渗入搅拌筒3、仿真胃8、小肠段11和大肠段12，调节完成后开启驱动电机、第一蠕动泵和第二蠕动泵，通过添食口5置入功能食品，功能食品在重力的作用下先后顺序进入搅拌筒3、仿真胃8、小肠段11和大肠段12，功能食品在进入搅拌筒3内后搅碎刀20工作实现对食物的搅拌，同时渗入的唾液实现食物搅拌时的润湿，经过搅拌筒3处理后的食物进入仿真胃8，第一蠕动泵工作实现仿真胃8的辅助蠕动，蠕动的同时渗入的胃液实现对食物的处理，通过仿真胃8处理后的食物会经过小肠段11和大肠段12的处理，此过程中肠液渗入小肠段11和大肠段12，同时第二蠕动泵工作和被电动推杆往复推拉的辅助蠕动架17实现对于小肠段11和大肠段12的辅助蠕动，从而保证食物消化的仿真，其中仿真胃8的形状和尺寸、小肠段11的尺寸和大肠段12尺寸均按照正常人各对应器官的尺寸进行仿真设计，对于恒温箱的恒温效果，可以将保温箱置入恒温环境中，也可以通过加装恒温器进行温度的控制，只需满足人体温度的仿真即可，该部分属于常规设备，对此不在赘述。

Claims (10)

1.一种功能食品模拟消化分解装置，包括

恒温箱、多个第一蠕动泵和多个第二蠕动泵，其特征在于，还包括口腔仿真系统、胃部仿真系统和肠道仿真系统，其中

所述恒温箱包括支撑架和三个保温板，三个所述保温板均可拆卸安装在支撑架内，其中

所述口腔仿真系统包括搅拌筒和口腔液筒，所述搅拌筒固定连接在所述支撑架的顶端，搅拌筒内设置有搅碎装置，搅拌筒上开设有添食口，搅拌筒的外部设置有唾液渗透筒，搅拌筒的外侧壁上设置有多个唾液渗透孔，唾液渗透筒与口腔液筒连通，口腔液筒通过支撑杆固定连接在支撑架的顶端，口腔液筒开设有加液口，其中

胃部仿真系统包括仿真胃和胃液筒，所述仿真胃与搅拌筒连通，仿真胃的外部设置有胃液渗透筒，多个所述第一蠕动泵均安装在胃液渗透筒上，胃液渗透筒与胃液筒连通，胃液筒固定连接在支撑架内，胃液筒上开设有添液口，其中

所述肠道仿真系统包括小肠段和大肠段，所述小肠段与大肠段相互连通，且小肠段与仿真胃连通，小肠段的外部和大肠段的外部均设置有渗透肠道，两个所述渗透肠道相互连通，且两个渗透肠道中的一个渗透肠道连通有肠液筒，所述渗透肠道和肠液筒均固定连接在支撑架内，肠液筒上设置有置液口，多个所述第二蠕动泵等距离安装在渗透肠道上，支撑架内安装有多个肠道辅助蠕动系统。

2.根据权利要求1所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述肠道辅助蠕动系统包括电动推杆、上轨道板和下轨道板，所述上轨道板和下轨道板均固定连接在所述支撑架内，且上轨道板和下轨道板之间滑动连接有用于肠道辅助蠕动的辅助蠕动架，电动推杆安装在支撑架内，且电动推杆的伸缩杆与所述辅助蠕动架连接。

3.根据权利要求2所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述支撑架的左端、后端和前端均开设有插入槽，三个所述保温板分别插入三个插入槽内，且支撑架上螺纹连接有用于保温板定位的顶紧螺栓。

4.根据权利要求3所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述搅碎装置包括驱动电机和搅拌轴，所述搅拌轴上安装有多个搅碎刀，搅拌轴转动连接在所述搅拌筒内，且搅拌轴的顶端穿过搅拌筒伸出至搅拌筒的上方，所述驱动电机安装在搅拌筒的顶端，且驱动电机的输出轴与搅拌轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述支撑架上开设有多个分别与多个插入槽连通的边槽。

6.根据权利要求5所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述保温板采用中空结构，且保温板靠近仿真胃的一端设置有隔温层。

7.根据权利要求6所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述加液口、添液口和置液口内均安装有斜弯管，所述斜弯管上螺纹连接有顶帽，所述顶帽上设置有通气孔。

8.根据权利要求7所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述唾液渗透筒与口腔液筒之间、胃液渗透筒与胃液筒之间以及渗透肠道中的一个渗透肠道与其连通的肠液筒之间均设置有调节阀。

9.根据权利要求8所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述大肠段的前端安装有控制阀。

10.根据权利要求9所述的一种功能食品模拟消化分解装置，其特征在于，所述支撑架的顶端安装有多个手提环。