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一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置有恒溫恒濕室，恒溫恒濕室的底面從下至上依次設(shè)置有加熱器、加熱盤(pán)和成膜盤(pán)，恒溫恒濕室的內(nèi)壁設(shè)置有帕爾貼，箱體內(nèi)還設(shè)置有溫濕度控制器、膜厚測(cè)定儀、近紅外光譜儀和拉曼光譜儀，氮?dú)獍l(fā)生器通過(guò)第一管道與水腔室底部連通，氮?dú)獍l(fā)生器通過(guò)第二通道與空腔室連通，水腔室和空腔室的頂部與氮?dú)饣旌鲜业牡撞窟B通，氮?dú)饣旌鲜业捻敳客ㄟ^(guò)通氣管道與恒溫恒濕室的底部連通，定量進(jìn)樣器穿過(guò)箱體設(shè)置在成膜盤(pán)上方。本裝置可以完成膜制備，膜厚，膜的透光率，成膜過(guò)程中生物質(zhì)分子相互作用的評(píng)價(jià)，為生物質(zhì)膜的研發(fā)，質(zhì)量安全，穩(wěn)定性提供分析判斷的理論依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于生物膜制備及其檢測(cè)裝置領(lǐng)域，更具體涉及一種生物質(zhì)膜制備裝置，適用于多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等天然生物高分子成膜研究。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)膜是一種環(huán)境友好型的膜材料，在食品、生物醫(yī)藥和生物化工相關(guān)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用潛力。傳統(tǒng)有機(jī)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(shù)脂組成，這類(lèi)薄膜存在降解難和污染環(huán)境的缺點(diǎn)。發(fā)展生物高分子材料的薄膜是綠色包裝的發(fā)展方向。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)制膜的原理是生物質(zhì)溶液中溶劑加熱蒸發(fā)，生物質(zhì)分子相互作用而成膜。制膜方法是將生物質(zhì)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(jìn)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(jìn)行理化性質(zhì)的表征。
[0004]但是，該成膜操作是間歇式的手工操作，成膜過(guò)程無(wú)法精確控制和在線監(jiān)控與分析，制備的膜穩(wěn)定性和重復(fù)性差，成膜機(jī)理難有效闡明。
[0005]因此，開(kāi)發(fā)一種不依靠人工操作，可靠性強(qiáng)且可精確控制和在線監(jiān)控的生物質(zhì)成膜裝置，對(duì)制膜過(guò)程精確控制和分析，減少系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，使研究結(jié)果更真實(shí)的反映膜的特性，便于通過(guò)膜特性功能的研究揭示生物質(zhì)本身的特性，同時(shí)為同行提供一種可以互相驗(yàn)證和參考的研究結(jié)論。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置有恒溫恒濕室，恒溫恒濕室的底面從下至上依次設(shè)置有加熱器、加熱盤(pán)和成膜盤(pán)，恒溫恒濕室的內(nèi)壁設(shè)置有帕爾貼，箱體內(nèi)還設(shè)置有溫濕度控制器、膜厚測(cè)定儀、近紅外光譜儀和拉曼光譜儀，還包括氮?dú)獍l(fā)生器，氮?dú)獍l(fā)生器通過(guò)第一管道與水腔室底部連通，氮?dú)獍l(fā)生器通過(guò)第二通道與空腔室連通，水腔室和空腔室的頂部與氮?dú)饣旌鲜业牡撞窟B通，氮?dú)饣旌鲜业捻敳客ㄟ^(guò)通氣管道與恒溫恒濕室的底部連通，定量進(jìn)樣器穿過(guò)箱體設(shè)置在成膜盤(pán)上方。
[0009]如上所述的氮?dú)饣旌鲜覂?nèi)設(shè)置有預(yù)熱加熱器，預(yù)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(guò)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(shè)置有CXD監(jiān)控，水腔室、空腔室和氮?dú)饣旌鲜以O(shè)置在混氣室內(nèi)，第一通道和第二通道上均設(shè)置有氣體流量計(jì)。
[0011]如上所述的第二隔板上位于成膜盤(pán)周?chē)鶆蛟O(shè)置有通氣孔，通氣孔通過(guò)通氣管道與氮?dú)饣旌鲜疫B通，通氣孔與成膜盤(pán)之間的距離大于10mm。[0012]如上所述的水腔室內(nèi)的水位為水腔室高度的1/4-3/4。
[0013]定量進(jìn)樣器:其由帶刻度的漏斗構(gòu)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(pán)圓形中心正上方，加完樣后取出，開(kāi)口用密封蓋蓋上。
[0014]制膜模具:包括加熱器、加熱盤(pán)和成膜盤(pán)，加熱盤(pán)和成膜盤(pán)由金屬或非金屬制成。
[0015]其中，加熱器可以為電熱絲、遠(yuǎn)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(pán)是圓形結(jié)構(gòu)，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(pán)置于加熱器之上。
[0017]成膜盤(pán)是圓形結(jié)構(gòu)，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(pán)置于加熱盤(pán)之中。
[0018]溫濕度控制器:溫度測(cè)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(yīng)時(shí)間l-2s。溫濕度控制器的濕度探頭置于恒溫恒濕室內(nèi)，溫度探頭設(shè)置在加熱盤(pán)上。
[0019]氮?dú)獍l(fā)生器:氮?dú)馄恐袣怏w壓力為1.5MP，氮?dú)馔ㄟ^(guò)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?dú)饣旌鲜一旌虾?，進(jìn)入恒溫恒濕室內(nèi)。
[0020]水腔室長(zhǎng)寬高規(guī)格為IOOmmX IOOmmX 150mm，底部連接氮?dú)膺M(jìn)口管線，正上方連接
一個(gè)氮?dú)獬隹诠芫€。水腔室內(nèi)水位為于水腔室1/4-3/4的高度。
[0021]空腔室長(zhǎng)寬高規(guī)格為IOOmmX IOOmmX 150mm，底部連接氮?dú)膺M(jìn)口管線，正上方連接
一個(gè)氮?dú)獬隹诠芫€。
[0022]氮?dú)庠诟邏旱獨(dú)鈮毫Σ畹耐苿?dòng)力下，通過(guò)水腔室和空腔室。氮?dú)馄客ㄟ^(guò)減壓閥之后，分別通過(guò)兩個(gè)流量計(jì)通入到水腔室和空腔室。
[0023]氮?dú)饨?jīng)過(guò)水腔室后，氮?dú)夂鸵欢ǖ乃魵饣旌衔锿ㄟ^(guò)出口管線，與通過(guò)空腔室的氮?dú)庠诨旌鲜一旌?，整個(gè)氣體推動(dòng)力由氣壓差產(chǎn)生。
[0024]氮?dú)饣旌鲜?0輸出到恒溫恒濕室中的每根輸出管都可以設(shè)置有流量計(jì)。
[0025]CXD監(jiān)控:200萬(wàn)CMOS高清紅外防水?dāng)z像機(jī)，置于恒溫恒濕室正上方，使用前，調(diào)好焦距，24小時(shí)監(jiān)控成膜過(guò)程。
[0026]膜厚測(cè)定儀:光譜范圍250 — 1050nm，測(cè)厚范圍IOnm — 100 μ m，測(cè)試膜為透明或
半透明。使用時(shí)，將探頭插入恒溫恒濕室內(nèi)。
[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(shí)，將探頭插入恒溫恒濕室內(nèi)。
[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(zhǎng)532nm。使用時(shí)，將探頭插入恒溫恒濕室內(nèi)。
[0029]帕爾貼:利用帕爾貼，根據(jù)設(shè)置的溫度對(duì)恒溫恒濕室進(jìn)行加熱或制冷。長(zhǎng)寬高規(guī)格可以為 50mmX50mmX3.5mm。
[0030]恒溫恒濕室:腔室長(zhǎng)寬高規(guī)格可以為200mmX200mmX250mm。
[0031]一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0032]步驟1、預(yù)處理完成后的生物質(zhì)溶液通過(guò)定量進(jìn)樣器加入到成膜盤(pán)中，根據(jù)成膜液的加入量選擇成膜盤(pán)的大小，進(jìn)入步驟2 ;[0033]步驟2、開(kāi)啟氮?dú)獍l(fā)生器、CXD監(jiān)控、用于控制成膜盤(pán)溫度的加熱器和設(shè)置在恒溫恒濕室的內(nèi)部側(cè)壁的用于調(diào)節(jié)恒溫恒濕室內(nèi)部溫度的帕爾貼；在氮?dú)饣旌鲜抑袑?duì)混合后的氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)熱，控制流量計(jì)的流量為0.2-2L/min，控制恒溫恒濕室內(nèi)的溫度范圍為20 —80°C、濕度范圍為I 一 95% ;經(jīng)過(guò)時(shí)間12 - 24小時(shí)后進(jìn)入步驟3 ；
[0034]步驟3、開(kāi)啟膜厚測(cè)定儀、近紅外光譜儀和拉曼光譜儀，通過(guò)膜厚測(cè)定儀測(cè)定膜的透明度和厚度；通過(guò)近紅外光譜儀測(cè)定膜中水分含量和生物質(zhì)分子相互作用方式；通過(guò)拉曼光譜儀測(cè)定溶液中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的新基團(tuán)，測(cè)定完成后，取出成膜盤(pán)，將膜揭出，常溫密封保存。可以取膜樣，用儀器測(cè)定其它物理化學(xué)性質(zhì)。
[0035]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0036]1、首創(chuàng)生物質(zhì)成膜及其檢測(cè)裝置。
[0037]2、生物質(zhì)分子的原位檢測(cè)。可以完成膜厚，膜的透光率，成膜過(guò)程中生物質(zhì)分子相互作用的評(píng)價(jià)，為生物質(zhì)膜的研發(fā)，質(zhì)量安全，穩(wěn)定性提供分析判斷的理論依據(jù)。
[0038]3、提供一種可以互相驗(yàn)證和參考的制膜研究方法。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2為實(shí)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(zhì)膜。
[0042]圖3為實(shí)施例2中最終得到的KGM膜紅外光譜圖。
[0043]圖中:1_定量進(jìn)樣器；2_制膜模具；201_成膜盤(pán)；202_加熱盤(pán)；203_加熱器；3-溫濕度控制器；4_氮?dú)獍l(fā)生器；5-(XD監(jiān)控；6_膜厚測(cè)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?dú)饣旌鲜遥?1_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(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0045]實(shí)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(diào)pH至10.0均質(zhì)后，將CMKGM溶膠和SPI溶膠共混，配制CMKGM溶膠所占整個(gè)復(fù)合溶膠的比例分別為0%，20%, 40%, 60%, 80%, 100%的復(fù)合溶膠，分別標(biāo)記為第一組復(fù)合溶膠CS-0，第二組復(fù)合溶膠CS-20，第三組復(fù)合溶膠CS-4，第四組復(fù)合溶膠CS-60，第五組復(fù)合溶膠CS-80，第六組復(fù)合溶膠CS-100。真空干燥箱進(jìn)行真空除氣泡，真空干燥箱設(shè)定為
0.05MPa，60攝氏度，脫氣12小時(shí)；
[0047]步驟2、選取上述六組中一組復(fù)合溶膠通過(guò)定量進(jìn)樣器I加入到制膜模具2的成膜盤(pán)201中，根據(jù)成膜液的加入量選擇成膜盤(pán)的大小；保證成膜液均勻分布在成膜盤(pán)上不溢出；[0048]步驟3、開(kāi)啟氮?dú)獍l(fā)生器4、(XD監(jiān)控5、用于控制成膜盤(pán)201溫度的加熱器203、恒溫恒濕室9的內(nèi)部側(cè)壁的用于調(diào)節(jié)恒溫恒濕室內(nèi)部溫度的帕爾貼8 ;控制第一通道和第二通道上的流量計(jì)的氮?dú)饬髁繛?.2-2L/min，在氮?dú)饣旌鲜?0中對(duì)混合后的氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)熱至60°C。控制恒溫恒濕室9內(nèi)的溫度為60°C，濕度為50%條件下干燥6小時(shí)；然后在溫度為40°C,濕度為60%條件下干燥8小時(shí)；然后進(jìn)入步驟4 ；
[0049]步驟4、開(kāi)啟膜厚測(cè)定儀6和近紅外光譜儀701，通過(guò)膜厚測(cè)定儀6測(cè)定膜厚。通過(guò)近紅外光譜儀701測(cè)定膜中干基含水量。測(cè)定完成后，取出成膜盤(pán)，將膜揭出，常溫密封保存?？梢匀∧樱弥屑t外光譜儀和質(zhì)構(gòu)儀等儀器測(cè)定膜的其它物理化學(xué)性質(zhì)。
[0050]第一組復(fù)合溶膠CS-O~第六組復(fù)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(fù)合溶膠CS-O~第六組復(fù)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(zhì)膜的特性如表1和圖2所示，可以得到膜表觀性質(zhì)和理化性質(zhì)不同的膜，可以得到穩(wěn)定性和可靠性能的生物質(zhì)膜，采用紅外光譜儀測(cè)定成膜過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。
[0053]表1不同配比復(fù)合膜性能
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，包括箱體(11)，其特征在于，箱體(11)內(nèi)設(shè)置有恒溫恒濕室(9 )，恒溫恒濕室(9 )的底面從下至上依次設(shè)置有加熱器(203 )、加熱盤(pán)(202 )和成膜盤(pán)(201)，恒溫恒濕室(9)的內(nèi)壁設(shè)置有帕爾貼(8)，箱體(11)內(nèi)還設(shè)置有溫濕度控制器(3)、膜厚測(cè)定儀(6)、近紅外光譜儀(701)和拉曼光譜儀(702)，還包括氮?dú)獍l(fā)生器(4)，氮?dú)獍l(fā)生器(4)通過(guò)第一管道與水腔室(14)底部連通，氮?dú)獍l(fā)生器(4)通過(guò)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?dú)饣旌鲜?10)的底部連通，氮?dú)饣旌鲜?10)的頂部通過(guò)通氣管道與恒溫恒濕室(9)的底部連通，定量進(jìn)樣器(I)穿過(guò)箱體(11)設(shè)置在成膜盤(pán)(201)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的氮?dú)饣旌鲜?10)內(nèi)設(shè)置有預(yù)熱加熱器，預(yù)熱加熱器的加熱溫度為30-80攝氏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的箱體(11)通過(guò)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(shè)置有CXD監(jiān)控(5 )，水腔室(14)、空腔室(15 )和氮?dú)饣旌鲜?10)設(shè)置在混氣室(16)內(nèi)，第一通道和第二通道上均設(shè)置有氣體流量計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的第二隔板(13)上位于成膜盤(pán)(201)周?chē)鶆蛟O(shè)置有通氣孔，通氣孔通過(guò)通氣管道與氮?dú)饣旌鲜?10)連通，通氣孔與成膜盤(pán)(201)之間的距離大于10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生物質(zhì)膜制備及其檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的水腔室(14)內(nèi)的水位為水腔室高度的1/4-3/4。
【文檔編號(hào)】G01N21/65GK203639384SQ201320792632
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】姜發(fā)堂 申請(qǐng)人:姜發(fā)堂