一種生物質膜制備及其檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種生物質膜制備及其檢測裝置，包括箱體，箱體內設置有恒溫恒濕室，恒溫恒濕室的底面從下至上依次設置有加熱器、加熱盤和成膜盤，恒溫恒濕室的內壁設置有帕爾貼，箱體內還設置有溫濕度控制器、膜厚測定儀、近紅外光譜儀和拉曼光譜儀，氮氣發生器通過第一管道與水腔室底部連通，氮氣發生器通過第二通道與空腔室連通，水腔室和空腔室的頂部與氮氣混合室的底部連通，氮氣混合室的頂部通過通氣管道與恒溫恒濕室的底部連通，定量進樣器穿過箱體設置在成膜盤上方。本裝置可以完成膜制備，膜厚，膜的透光率，成膜過程中生物質分子相互作用的評價，為生物質膜的研發，質量安全，穩定性提供分析判斷的理論依據。
【專利說明】一種生物質膜制備及其檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于生物膜制備及其檢測裝置領域，更具體涉及一種生物質膜制備裝置，適用于多糖、蛋白質和脂質等天然生物高分子成膜研究。
【背景技術】
[0002]生物質膜是一種環境友好型的膜材料，在食品、生物醫藥和生物化工相關領域有廣泛應用潛力。傳統有機高分子制膜材料是由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其它樹脂組成，這類薄膜存在降解難和污染環境的缺點。發展生物高分子材料的薄膜是綠色包裝的發展方向。
[0003]目前國內外生物質制膜的原理是生物質溶液中溶劑加熱蒸發，生物質分子相互作用而成膜。制膜方法是將生物質配成溶液，將成膜溶液置于平皿容器、玻璃板或鋼板等基板上，進行流延鋪展，在干燥箱中干燥成膜，最后將膜從基板上揭取，進行理化性質的表征。
[0004]但是，該成膜操作是間歇式的手工操作，成膜過程無法精確控制和在線監控與分析，制備的膜穩定性和重復性差，成膜機理難有效闡明。
[0005]因此，開發一種不依靠人工操作，可靠性強且可精確控制和在線監控的生物質成膜裝置，對制膜過程精確控制和分析，減少系統誤差和隨機誤差，使研究結果更真實的反映膜的特性，便于通過膜特性功能的研究揭示生物質本身的特性，同時為同行提供一種可以互相驗證和參考的研究結論。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種生物質膜制備及其檢測裝置。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0008]一種生物質膜制備及其檢測裝置，包括箱體，箱體內設置有恒溫恒濕室，恒溫恒濕室的底面從下至上依次設置有加熱器、加熱盤和成膜盤，恒溫恒濕室的內壁設置有帕爾貼，箱體內還設置有溫濕度控制器、膜厚測定儀、近紅外光譜儀和拉曼光譜儀，還包括氮氣發生器，氮氣發生器通過第一管道與水腔室底部連通，氮氣發生器通過第二通道與空腔室連通，水腔室和空腔室的頂部與氮氣混合室的底部連通，氮氣混合室的頂部通過通氣管道與恒溫恒濕室的底部連通，定量進樣器穿過箱體設置在成膜盤上方。
[0009]如上所述的氮氣混合室內設置有預熱加熱器，預熱加熱器的加熱溫度為30-80攝氏度。
[0010]如上所述的箱體通過第一隔板和第二隔板從上至下依次分隔為頂室、恒溫恒濕室和混氣室，恒溫恒濕室的頂部設置有CXD監控，水腔室、空腔室和氮氣混合室設置在混氣室內，第一通道和第二通道上均設置有氣體流量計。
[0011]如上所述的第二隔板上位于成膜盤周圍均勻設置有通氣孔，通氣孔通過通氣管道與氮氣混合室連通，通氣孔與成膜盤之間的距離大于10mm。[0012]如上所述的水腔室內的水位為水腔室高度的1/4-3/4。
[0013]定量進樣器:其由帶刻度的漏斗構成，漏斗口直徑10mm，漏斗容積100 — 1000ml,垂直置于恒溫恒濕室中的成膜盤圓形中心正上方，加完樣后取出，開口用密封蓋蓋上。
[0014]制膜模具:包括加熱器、加熱盤和成膜盤，加熱盤和成膜盤由金屬或非金屬制成。
[0015]其中，加熱器可以為電熱絲、遠紅外加熱燈管或帕爾貼，加熱功率30 - 70W，溫度范圍25 - 80°C，制膜模具置于箱體溫濕度室中心。
[0016]加熱盤是圓形結構，材料是金屬或非金屬，表面粗糙度小于0.05 μ m，直徑10 —200mm,加熱盤置于加熱器之上。
[0017]成膜盤是圓形結構，材料是金屬或非金屬，表面粗糙度小于0.05 μ m,直徑10 —200mm,成膜盤置于加熱盤之中。
[0018]溫濕度控制器:溫度測定范圍O — 100°C，濕度范圍O — 100% RH，溫度精度±0.5°C，濕度精度±1.0% RH，響應時間l-2s。溫濕度控制器的濕度探頭置于恒溫恒濕室內，溫度探頭設置在加熱盤上。
[0019]氮氣發生器:氮氣瓶中氣體壓力為1.5MP，氮氣通過減壓閥，由2條管線分別連接水腔室和空腔室，氣體流量O — 2L/min，干濕氣體在氮氣混合室混合后，進入恒溫恒濕室內。
[0020]水腔室長寬高規格為IOOmmX IOOmmX 150mm，底部連接氮氣進口管線，正上方連接
一個氮氣出口管線。水腔室內水位為于水腔室1/4-3/4的高度。
[0021]空腔室長寬高規格為IOOmmX IOOmmX 150mm，底部連接氮氣進口管線，正上方連接
一個氮氣出口管線。
[0022]氮氣在高壓氮氣壓力差的推動力下，通過水腔室和空腔室。氮氣瓶通過減壓閥之后，分別通過兩個流量計通入到水腔室和空腔室。
[0023]氮氣經過水腔室后，氮氣和一定的水蒸氣混合物通過出口管線，與通過空腔室的氮氣在混合室混合，整個氣體推動力由氣壓差產生。
[0024]氮氣混合室10輸出到恒溫恒濕室中的每根輸出管都可以設置有流量計。
[0025]CXD監控:200萬CMOS高清紅外防水攝像機，置于恒溫恒濕室正上方，使用前，調好焦距，24小時監控成膜過程。
[0026]膜厚測定儀:光譜范圍250 — 1050nm，測厚范圍IOnm — 100 μ m，測試膜為透明或
半透明。使用時，將探頭插入恒溫恒濕室內。
[0027]近紅外光譜儀:近紅外光譜范圍900 - 1900nm,狹縫寬度25 μ m,分辨率:3.lnm。使用時，將探頭插入恒溫恒濕室內。
[0028]拉曼光譜儀:拉曼光譜儀光譜掃描范圍500 - 1800cm^,光譜分辨率0.2nm,波長532nm。使用時，將探頭插入恒溫恒濕室內。
[0029]帕爾貼:利用帕爾貼，根據設置的溫度對恒溫恒濕室進行加熱或制冷。長寬高規格可以為 50mmX50mmX3.5mm。
[0030]恒溫恒濕室:腔室長寬高規格可以為200mmX200mmX250mm。
[0031]一種生物質膜制備及其檢測方法，包括以下步驟:
[0032]步驟1、預處理完成后的生物質溶液通過定量進樣器加入到成膜盤中，根據成膜液的加入量選擇成膜盤的大小，進入步驟2 ;[0033]步驟2、開啟氮氣發生器、CXD監控、用于控制成膜盤溫度的加熱器和設置在恒溫恒濕室的內部側壁的用于調節恒溫恒濕室內部溫度的帕爾貼；在氮氣混合室中對混合后的氮氣進行預熱，控制流量計的流量為0.2-2L/min，控制恒溫恒濕室內的溫度范圍為20 —80°C、濕度范圍為I 一 95% ;經過時間12 - 24小時后進入步驟3 ；
[0034]步驟3、開啟膜厚測定儀、近紅外光譜儀和拉曼光譜儀，通過膜厚測定儀測定膜的透明度和厚度；通過近紅外光譜儀測定膜中水分含量和生物質分子相互作用方式；通過拉曼光譜儀測定溶液中化學反應產生的新基團，測定完成后，取出成膜盤，將膜揭出，常溫密封保存。可以取膜樣，用儀器測定其它物理化學性質。
[0035]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果:
[0036]1、首創生物質成膜及其檢測裝置。
[0037]2、生物質分子的原位檢測。可以完成膜厚，膜的透光率，成膜過程中生物質分子相互作用的評價，為生物質膜的研發，質量安全，穩定性提供分析判斷的理論依據。
[0038]3、提供一種可以互相驗證和參考的制膜研究方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0040]圖2為實施例1中CMKGM (a)、SPI (b)、CMKGM-SPI膜(C)的紅外光譜圖。
[0041]其中，CMKGM(a)為將2.0Og羧甲基魔芋葡甘聚糖(CMKGM)溶于IOOml水獲得CMKGM溶膠；SPI (b)為將2.0Og大豆分離蛋白(SPI)溶于IOOml水，獲得SPI溶膠；CMKGM_SPI膜(c)為最終獲得的生物質膜。
[0042]圖3為實施例2中最終得到的KGM膜紅外光譜圖。
[0043]圖中:1_定量進樣器；2_制膜模具；201_成膜盤；202_加熱盤；203_加熱器；3-溫濕度控制器；4_氮氣發生器；5-(XD監控；6_膜厚測定儀；701_近紅外光譜儀；702_拉曼光譜儀；8_帕爾貼；9_恒溫恒濕室；10_氮氣混合室；11_箱體；12-第一隔板；13-第二隔板；14-水腔室；15_空腔室；16_混氣室。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述:
[0045]實施例1:羧甲基魔芋葡甘聚糖-大豆分離蛋白膜的制備
[0046]步驟1、分別將2.0Og羧甲基魔芋葡甘聚糖(CMKGM)溶于IOOml水，獲得CMKGM溶膠，將2.0Og大豆分離蛋白(SPI)溶于IOOml水，獲得SPI溶膠，其中，SPI溶膠用2.0mol/L NaOH溶液調pH至10.0均質后，將CMKGM溶膠和SPI溶膠共混，配制CMKGM溶膠所占整個復合溶膠的比例分別為0%，20%, 40%, 60%, 80%, 100%的復合溶膠，分別標記為第一組復合溶膠CS-0，第二組復合溶膠CS-20，第三組復合溶膠CS-4，第四組復合溶膠CS-60，第五組復合溶膠CS-80，第六組復合溶膠CS-100。真空干燥箱進行真空除氣泡，真空干燥箱設定為
0.05MPa，60攝氏度，脫氣12小時；
[0047]步驟2、選取上述六組中一組復合溶膠通過定量進樣器I加入到制膜模具2的成膜盤201中，根據成膜液的加入量選擇成膜盤的大小；保證成膜液均勻分布在成膜盤上不溢出；[0048]步驟3、開啟氮氣發生器4、(XD監控5、用于控制成膜盤201溫度的加熱器203、恒溫恒濕室9的內部側壁的用于調節恒溫恒濕室內部溫度的帕爾貼8 ;控制第一通道和第二通道上的流量計的氮氣流量為0.2-2L/min，在氮氣混合室10中對混合后的氮氣進行預熱至60°C。控制恒溫恒濕室9內的溫度為60°C，濕度為50%條件下干燥6小時；然后在溫度為40°C,濕度為60%條件下干燥8小時；然后進入步驟4 ；
[0049]步驟4、開啟膜厚測定儀6和近紅外光譜儀701，通過膜厚測定儀6測定膜厚。通過近紅外光譜儀701測定膜中干基含水量。測定完成后，取出成膜盤，將膜揭出，常溫密封保存。可以取膜樣，用中紅外光譜儀和質構儀等儀器測定膜的其它物理化學性質。
[0050]第一組復合溶膠CS-O~第六組復合溶膠CS-100不同膜厚依次為0.063mm, 0.062mm, 0.065mm, 0.069mm, 0.071mm, 0.095mm。
[0051]第一組復合溶膠CS-O~第六組復合溶膠CS-100膜中干基含水量依次為9.2%，10.3%, 10.1%，11.0%, 10.5%, 11.6%。
[0052]獲得的生物質膜的特性如表1和圖2所示，可以得到膜表觀性質和理化性質不同的膜，可以得到穩定性和可靠性能的生物質膜，采用紅外光譜儀測定成膜過程發生的化學反應。
[0053]表1不同配比復合膜性能
[0054]
【權利要求】
1.一種生物質膜制備及其檢測裝置，包括箱體(11)，其特征在于，箱體(11)內設置有恒溫恒濕室(9 )，恒溫恒濕室(9 )的底面從下至上依次設置有加熱器(203 )、加熱盤(202 )和成膜盤(201)，恒溫恒濕室(9)的內壁設置有帕爾貼(8)，箱體(11)內還設置有溫濕度控制器(3)、膜厚測定儀(6)、近紅外光譜儀(701)和拉曼光譜儀(702)，還包括氮氣發生器(4)，氮氣發生器(4)通過第一管道與水腔室(14)底部連通，氮氣發生器(4)通過第二通道與空腔室(15)連通，水腔室(14)和空腔室(15)的頂部與氮氣混合室(10)的底部連通，氮氣混合室(10)的頂部通過通氣管道與恒溫恒濕室(9)的底部連通，定量進樣器(I)穿過箱體(11)設置在成膜盤(201)上方。
2.根據權利要求1所述的一種生物質膜制備及其檢測裝置，其特征在于，所述的氮氣混合室(10)內設置有預熱加熱器，預熱加熱器的加熱溫度為30-80攝氏度。
3.根據權利要求2所述的一種生物質膜制備及其檢測裝置，其特征在于，所述的箱體(11)通過第一隔板(12)和第二隔板(13)從上至下依次分隔為頂室、恒溫恒濕室(9)和混氣室(16 )，恒溫恒濕室(9 )的頂部設置有CXD監控(5 )，水腔室(14)、空腔室(15 )和氮氣混合室(10)設置在混氣室(16)內，第一通道和第二通道上均設置有氣體流量計。
4.根據權利要求3所述的一種生物質膜制備及其檢測裝置，其特征在于，所述的第二隔板(13)上位于成膜盤(201)周圍均勻設置有通氣孔，通氣孔通過通氣管道與氮氣混合室(10)連通，通氣孔與成膜盤(201)之間的距離大于10mm。
5.根據權利要求4所述的一種生物質膜制備及其檢測裝置，其特征在于，所述的水腔室(14)內的水位為水腔室高度的1/4-3/4。
【文檔編號】G01N21/65GK203639384SQ201320792632
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】姜發堂 申請人:姜發堂
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
