用于多腔医用导管自动化横截面检测的隐式尺寸测量方法

《Journal of Industrial Information Integration》：Implicit dimension measurement for automated cross-sectional inspection of multi-lumen medical catheters

本研究采用液化二甲醚（L-DME）环保高效技术，从湿咖啡渣中无预处理分离出生物柴油原料、高抗氧化性提取物及高热值固体残渣，并完成技术经济分析，验证其规模化应用的可行性。

　　这项研究围绕着废弃咖啡渣（Spent Coffee Grounds, SCG）的高效利用展开，重点探讨了一种基于液化二甲醚（Liquefied Dimethyl Ether, L-DME）的提取技术，能够在不进行预处理的情况下，从湿态咖啡渣中分离出油脂、生物活性成分以及高热值的固体残渣。SCG作为一种常见的工业副产品，其处理与再利用一直是一个备受关注的问题，尤其是在能源和环保领域。全球每年产生的SCG量高达600万吨，而这些废弃物大多被直接丢弃在垃圾填埋场，不仅造成环境污染，还浪费了其中蕴含的大量潜在资源。因此，开发一种既能有效回收SCG中有价值成分，又能降低处理成本的工艺显得尤为重要。

L-DME作为一种新型的溶剂，因其良好的溶解性能和环境友好性，被广泛认为是替代传统有机溶剂的理想选择。它不仅能够高效地提取油脂，还能在提取过程中去除大量水分，从而实现湿态SCG的直接处理。相比传统的索氏提取法，L-DME提取法无需对原料进行干燥预处理，大大降低了能耗和操作时间。同时，L-DME具有较低的沸点（?24.8°C）和良好的稳定性，使其在提取后易于分离和回收，进一步提升了工艺的可持续性和经济性。这些特性使得L-DME在食品加工、制药和化妆品等领域也展现出广阔的应用前景。

在本研究中，SCG的提取过程通过半连续操作方式进行优化，考察了不同温度、压力和DME消耗量对提取效果的影响。实验结果显示，L-DME提取法能够高效去除湿态SCG中的水分，达到95.9%至97.1%的去除率。这不仅提高了提取效率，也为后续处理提供了便利。此外，提取得到的生物原油（biocrude）具有较高的脂肪酸甲酯（FAME）含量，达到了988.4毫克/克，表明其在生物柴油生产方面具有很高的潜力。而被去除的水分中含有丰富的咖啡因和抗氧化活性成分，其含量分别达到93.44毫克/克和2534.4微摩尔TE/克，进一步证明了其在化妆品和食品工业中的应用价值。

与传统的索氏提取法相比，L-DME提取法在多个方面展现出优势。首先，它无需对湿态SCG进行干燥处理，避免了高能耗的预处理步骤，从而降低了整体的生产成本。其次，L-DME的高挥发性使得提取后的溶剂能够迅速分离，减少了后续的回收和处理工作。此外，L-DME在提取过程中对生物活性成分的保留能力较强，能够有效提取出咖啡渣中的酚类物质和抗氧化成分，而这些成分在其他提取方法中往往容易损失。这种全面提取的能力，使得L-DME不仅能够回收油脂，还能同时获取其他高附加值的生物活性物质，为SCG的综合利用提供了新的思路。

除了提取出的生物原油和水溶性成分外，L-DME提取后的固体残渣也表现出良好的燃烧性能。其高热值和低灰分含量表明，这些残渣可以作为生物质燃料用于燃烧发电或其他能源应用。这一发现不仅拓展了SCG的利用途径，也为解决生物质燃料来源不足的问题提供了新的解决方案。通过将SCG转化为高热值的固体燃料，可以有效减少对化石燃料的依赖，同时降低碳排放，符合当前可持续发展的需求。

为了进一步验证L-DME提取法的可行性，研究团队还进行了技术经济分析（Techno-Economic Analysis, TEA），评估了该工艺在大规模工业应用中的成本效益和可扩展性。分析结果显示，L-DME提取法在经济上具有显著优势，尤其是在减少预处理步骤和提高资源回收率方面。这种技术不仅能够降低生产成本，还能提高产品的附加值，从而增强其市场竞争力。此外，L-DME的使用符合食品安全和环保法规的要求，为该技术的推广和应用提供了法律保障。

综上所述，这项研究为SCG的资源化利用提供了一种全新的方法，即通过L-DME提取技术，实现湿态SCG中油脂、生物活性成分和固体燃料的同步回收。该方法不仅具有较高的提取效率和环境友好性，还能显著降低生产成本，提升资源利用率。随着全球对可再生能源和可持续材料需求的不断增长，L-DME提取技术有望在未来的生物精炼领域发挥重要作用，为咖啡行业提供一种绿色、高效的废弃物处理方案。同时，这一技术也为其他生物质废弃物的资源化利用提供了借鉴和参考，推动了循环经济的发展。