功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置，该装置包括罐体、超声发生器、第一级超滤膜分离器、贮箱和第二级超滤膜分离器；罐体的顶部安装有超声换能器和搅拌器；罐体内的边侧与下底之间接合处安装有陶瓷微滤膜，膜孔大小为0.03～8μm；罐体的底部中央安装有出料口及阀门；出料口及阀门通过一级泵与第一级超滤膜分离器连接，第一级超滤膜分离器分别与贮箱和进料口连接；贮箱通过二级泵与第二级超滤膜分离器连接。本实用新型专利技术将功率超声降解与膜分离集成起来形成一体化的装置，进行难溶及粘度太大的大分子多糖的降解改性，对降解产物多糖的分子量进行有效控制，避免过度降解，大大提高整个反应体系的效率和目标产物的收率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多糖降解，特别是涉及ー种功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置与方法。
技术介绍
许多的天然生物多糖来自于动植物或真菌等具有显著的生物活性，但由于分子量较大，粘度大，水溶性差或不溶，影响了其应用及生物活性。如裂褶多糖，具有较好的抗肿瘤活性，但其分子量一般有几百万甚至上千万，较难溶或溶解度较小，影响其应用；壳聚糖也具有较好的生理活性，但其根本不溶于水，只能溶于醋酸等酸性溶液中，大大限制了其应用范围。因此，需要对这些高分子量的天然多糖进行改性。最简单的方法是对其进行降解， 降低其分子量。只要不改变多糖的结构，适度降低分子量，不仅可以改善溶解性，而且还可以增强生物活性。大功率超声场成为降解多糖的ー种较适宜的方法。目前超声降解多糖一般是间歇式的，即多糖经过一定強度的大功率超声场作用一定的时间后再进行必要的分离等后续操作。这种间歇式操作的存在的问题是，降解多糖的分子量分布较宽，可能还有完全没有降解的大分子，有大量降解到一定分子量的多糖，同时还有ー些被过度降解成相对分了量较小的多糖或寡糖，由于分子量过小可能会让多糖失去生物活性如裂褶多糖分子量小于5万时活性就会降低，而I万以下则活性丧失。因此，需要建立ー种连续且分子量可控的降解方法。
技术实现思路
本技术的目的是针对间歇式超声场降解多糖程存在的问题，提供一种实现降解多糖分子量可控降解、连续进料、降解和分离，降解效率高的功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置。本技术将超声场与超滤分离有机结合起来，建立连续化的功率超声降解与膜分离一体化置，对降解多糖的分子量进行有效控制。利用功率超声场对难溶、溶解度小或粘度大大的天然活性大分子多糖进行降解改性，以提高其溶解性，降低粘度；同时利用膜分离，将达到降解要求的多糖及时从反应体系中分离，避免多糖被进ー步降解和过度降解，对分子量实行有效控制，以获得分子量在I 500kDa之间可根据不同多糖及降解需求改变膜的截流分子量从而控制产物分子量的范围的具有良好生理活性的降解改性多糖或寡糖，并且实现连续化的功率超声降解与膜分离的一体化。本技术的目的通过如下技术方案实现功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置，包括罐体、冷凝夹层、温度传感器、PH探头、陶瓷微滤膜、超声发生器、中央控制台、第一级超滤膜分离器、贮箱和第二级超滤膜分离器；罐体侧边设有冷凝夹层，冷凝夹层上设有冷凝水的进出口，冷凝水的进出ロ设有电磁阀；罐体内侧边安装温度传感器；罐体的顶部安装有超声换能器，超声换能器与超声发生器连接；罐体的顶部还安装有搅拌器，并设有进料ロ ；罐体内的边侧与下底之间接合处安装有陶瓷微滤膜，膜孔大小为O. 03 8 μ m ;罐体的底安装有pH探头；温度传感器、电磁阀、PH探头和超声发生器都与中央控制台连接，中央控制台为单片机或者计算机；罐体的底部中央安装有出料ロ及阀门；所述出料ロ及阀门通过ー级泵与第一级超滤膜分离器连接，第一级超滤膜分离器分别与贮箱和进料ロ连接；贮箱通过ニ级泵与第二级超滤膜分离器连接；第二级超滤膜分离器还通过管道与贮箱连接；贮箱设有出料阀门。为进ー步实现本技术的目的，所述罐体优选为圆筒形空腔结构，罐体的顶部和底部为圆弧形的顶和底。所述圆筒形空腔结构的内径优选为O. 05-10m。所述罐体的底部安装有取样ロ，取样ロ带有阀门。所述罐体的边侧上设有多个观察视孔。所述罐体内的边侧与下底之间接合处安装的陶瓷微孔滤膜采用螺栓及垫片连接。应用上述装置的功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的方法将多糖的溶液、不溶性多糖的悬浮液或直接将多糖的固体与溶剂经进料ロ加入罐体中，开动搅拌器和超声发生器，对罐体内的多糖进行超声降解；开动电磁阀，冷却水经冷凝水的进出ロ进出；通过pH探头测定多糖降解过程体系的pH;降解设定时间后，开启出料ロ及阀门，并启动ー级泵，降解的多糖通过陶瓷微滤膜，经出料ロ及阀门、一级泵进入第一级超滤膜分离器；第一级超滤膜分离器的截流液返回到罐体内，透过液进入贮罐，经ニ级泵进入第二级超滤膜分离器，第ニ级超滤膜分离器的截流液经浓缩通过出料阀门排出，得降解多糖产品。本技术具有如下优点本技术将功率超声降解与膜分离集成起来形成一体化的装置，进行难溶及粘度大大的大分子多糖的降解改性，对降解产物多糖的分子量进行有效控制，避免过度降解，大大提高整个反应体系的效率和目标产物的收率。为了制备分子量在5000至30000的小分子壳聚糖，分别利用本技术装置及常规超声降解装置进行试验，投入总量10. Og脱こ酰度为91. 6%的壳聚糖初始分子量为3. I X 105，两种装置的超声功率均为180W，超声频率均为25kHz。在此试验中采用本技术装置的第一级超滤膜分离的分子量为30000Da，而第二级分离浓缩的超滤膜的分子量为5000Da，得到结果如表I所示。从结果可以看出，本技术的装置目标产物的产率大大提高，特别是较少小分子产生。实际效率与普通的超声降解装置效果差异显著。附图说明图I是功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置的结构示意图。图中示出罐体I、超声换能器2、搅拌器3、进料ロ 4、冷凝夹层5、冷凝水的进出ロ6、电磁阀7、温度传感器8、pH探头9、陶瓷微滤膜10、取样阀门11、出料ロ及阀门12、中央控制台13、超声发生器14、观察视孔15、ー级泵16、第一级超滤膜分离器17、贮箱18、ニ级泵19、第二级超滤膜分离器20和出料阀门21。具体实施方式以下结合附图和实施方式对本技术作进ー步的说明，但本技术要求保护的范围并不局限于的实施方式表述的范围。如图I所示，功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置包括罐体I、冷凝夹层5、温度传感器8、pH探头9、陶瓷微滤膜10、超声发生器14、中央控制台13、第一级超滤膜分离器17、贮箱18和第二级超滤膜分离器20 ;罐体I优选为圆筒形空腔结构，筒体直径优选为O. 05-10m，罐体I的顶部和底部优选为圆弧形的顶和底；罐体I侧边设有冷凝夹层5，冷凝夹层5上设有冷凝水的进出ロ 6，冷凝水的进出ロ 6设有电磁阀7 ;罐体I内侧边安装温度传感器8 ;罐体I的顶部安装有超声换能器2 (超声探头)，超声换能器2与超声发生器14连接，超声功率为O. I 3kW，频率范围为20 IOOkHz ;罐体I的顶部还安装有搅拌器3，并设有进料ロ 4 ;罐体I内的边侧与下底之间接合处安装有陶瓷微滤膜10，膜孔大小为O. 03 8μπι;罐体I的底安装有pH探头9和取样ロ，取样ロ带有阀门11 ;温度传感器8、电磁阀7、pH探头9和超声发生器14都与中央控制台13连接，中央控制台13为单片机或者计算机；经中央控制台13进行控制和调节。罐体I的边侧上设有多个观察视孔15，用于观测管体内多糖的降解变化情况；罐体I的底部中央安装有出料ロ及阀门12。pH探头9为ー种pH传感器。罐体I内的边侧与下底之间接合处安装的陶瓷微孔滤膜10采用螺栓及垫片连接。出料ロ及阀门12通过ー级泵16与第一级超滤膜分离器17连接，第一级超滤膜分离器17分别与贮箱18和进料ロ 4连接；贮箱18通过ニ级泵19与第二级超滤膜分离器20连接；第二级超滤膜分离器20还通过管道与贮箱18连接；第一级超滤膜分离器17的截流液经罐顶进料ロ 4返回罐体本文档来自技高网...

【技术保护点】
功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置，其特征在于：包括罐体、冷凝夹层、温度传感器、pH探头、陶瓷微滤膜、超声发生器、中央控制台、第一级超滤膜分离器、贮箱和第二级超滤膜分离器；罐体侧边设有冷凝夹层，冷凝夹层上设有冷凝水的进出口，冷凝水的进出口设有电磁阀；罐体内侧边安装温度传感器；罐体的顶部安装有超声换能器，超声换能器与超声发生器连接；罐体的顶部还安装有搅拌器，并设有进料口；罐体内的边侧与下底之间接合处安装有陶瓷微滤膜，膜孔大小为0.03～8μm；罐体的底安装有pH探头；温度传感器、电磁阀、pH探头和超声发生器都与中央控制台连接，中央控制台为单片机或者计算机；罐体的底部中央安装有出料口及阀门；所述出料口及阀门通过一级泵与第一级超滤膜分离器连接，第一级超滤膜分离器分别与贮箱和进料口连接；贮箱通过二级泵与第二级超滤膜分离器连接；第二级超滤膜分离器还通过管道与贮箱连接；贮箱设有出料阀门。

【技术特征摘要】
1.功率超声与膜分离耦合连续降解多糖的装置，其特征在于包括罐体、冷凝夹层、温度传感器、PH探头、陶瓷微滤膜、超声发生器、中央控制台、第一级超滤膜分离器、贮箱和第二级超滤膜分离器；罐体侧边设有冷凝夹层，冷凝夹层上设有冷凝水的进出口，冷凝水的进出口设有电磁阀；罐体内侧边安装温度传感器；罐体的顶部安装有超声换能器，超声换能器与超声发生器连接；罐体的顶部还安装有搅拌器，并设有进料口 ；罐体内的边侧与下底之间接合处安装有陶瓷微滤膜，膜孔大小为O. 03 8 μ m ;罐体的底安装有pH探头；温度传感器、电磁阀、PH探头和超声发生器都与中央控制台连接，中央控制台为单片机或者计算机；罐体的底部中央安装有出料口及阀门； 所述出料口及阀门通过一级泵与第一级超滤膜分离器连接，第一级超滤膜分离器分别与贮箱和进料口连接；贮箱通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑必胜，熊云霞，赵旭，周萌，王兆梅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：