脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置，该装置主要由臭氧发生装置、臭氧壳聚糖溶液混合装置和脉冲电场装置组成；其中，臭氧发生装置主要由氧气钢瓶、流量计和臭氧发生器通过管道依次连接组成，臭氧壳聚糖溶液混合装置主要由夹套瓶、气体分散器、空气过滤器、恒温循环器和废气收集瓶组成；夹套瓶为带有夹套的空心结构，气体分散器和空气过滤器设置在夹套瓶的空心结构中，气体分散器与臭氧发生器连接；恒温循环器与夹套瓶的夹套连通，废气收集瓶与夹套瓶空心结构上端连通；脉冲电场装置还通过管道与夹套瓶的空心结构连通。本实用新型专利技术的工艺简单、降解速度快、制备的水溶性壳聚糖分子量可控性好、节能环保、易于推广。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种可控低分子量壳聚糖的制备方法，特别涉及一种采用高强脉冲电场与臭氧协同作用制备低分子量水溶性壳聚糖的方法。
技术介绍
甲壳素又名甲壳质，几丁质，其化学名为:(1，4) -2-こ酰氨基-2-脱氧-@ -D-葡聚糖。壳聚糖是甲壳素部分或全部脱こ酰化的产物，分子链由￠-(1-4)-2-こ酰胺基_D_匍糖单兀和P -(1-4)-2-氨基-D-匍糖单兀组成的共聚物，其结构式如附图2。甲壳素、壳聚糖是自然界中唯一的碱性多糖，糖环上又带有活性羟基，这ー独特的分子结构，赋予甲壳素、壳聚糖及其衍生物独特的理化性质和生物活性，如抗菌、降胆固醇、降血脂、增强免疫功能、抗肿瘤功能等，广泛用于医药、食品、功能材料、化妆品、农业、环保、日用化学品及生命科学、功能材料等领域。然而，壳聚糖的分子量通常在几十万到几百万之间，不能溶于水性溶剂中，但现代研究表明壳聚糖的分子量与它的用途有着密不可分的联系。不同分子量的壳聚糖性质差异很大，有时甚至表现出截然相反的特性，而上述壳聚糖的许多独特功能只有在其分子质量降低到一定程度时才表现出来，并将降解后分子量低于I万的壳聚糖命名为“壳寡糖”。因此，降解制备壳寡糖成为了当今研究的热点。目前，壳聚糖降解的主要方法包括:化学降解法、酶降解法和物理降解法。中国专利技术专利CN1389477A公开了ー种可控分子量水溶性壳聚糖的制备方法。中国专利技术专利CN1283634A公开了ー种水溶性壳聚糖的制备方法。中国专利技术专利CN1318567A公开了ー种高浓度法制备低聚水溶性壳聚糖的方法。中国专利技术专利CN101643516A公开了ー种将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法。中国专利技术专利CN101235101A公开了ー种催化氧化降解壳聚糖制备水溶性低分子量的壳聚糖的方法。中国专利技术专利CN101240305A公开了ー种酶法降解壳聚糖生产壳寡糖的方法。中国专利技术专利CN1563106A公开了ー种福射法制备小分子量或水溶性壳聚糖的方法。这些方法的缺点在于:(I)化学降解法存在着降解条件难控制、后处理繁琐、成本高、产量低等缺点；(2)酶降解法也有着诸如降解所用酶成本过高，发酵エ艺复杂、无法大批量エ业化生广等问题；(3)辐照降解属间歇操作，不利于连续化生产，对设备要求很高，同时可能产生有毒有害物质。(4)本技术的目的在于提供一种能够快速降解、反应条件容易控制、分子量可控的水溶性壳聚糖制备方法，具有エ艺简单、操作方便、产品纯度高、品质稳定、生产成本低、对环境友好、污染少，适合エ业化生产等特点
技术实现思路
本技术的目的在于提供ー种制备时间短，品质稳定，エ艺环保的脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置。本技术可以通过以下技术方案予以实现:本技术认识到β-(1,4)糖苷键的断裂是壳聚糖降解的主要的反应，壳聚糖酸溶液中，氨基被质子化，在电场处理下，壳聚糖在溶液中的链状结构更舒展，从而增加了自由基攻击β-(1,4)糖苷键的机会，同时，电场和臭氧协同作用，能増加壳聚糖溶液中的自由基浓度，促进了自由基反应，从而提高壳聚糖的降解效率。本技术目的通过如下技术方案实现:一种脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置，其特征在于主要由臭氧发生装置、臭氧壳聚糖溶液混合装置和脉冲电场装置组成；其中，臭氧发生装置主要由氧气钢瓶、流量计和臭氧发生器通过管道依次连接组成，臭氧壳聚糖溶液混合装置主要由夹套瓶、气体分散器、空气过滤器、恒温循环器和废气收集瓶组成；夹套瓶为带有夹套的空心结构，气体分散器和空气过滤器设置在夹套瓶的空心结构中，气体分散器与臭氧发生器连接；恒温循环器与夹套瓶的夹套连通，废气收集瓶与夹套瓶空心结构上端连通；气体分散器由带有很多微孔不锈钢管或石英管制成，空气过滤器通过蠕动泵与脉冲电场装置连接，脉冲电场装置还通过管道与夹套瓶的空心结构连通。进ー步地，所述的臭氧发生器为E306型臭氧发生器。所述的蠕动泵为HL-4型恒流泵；所述的恒温循环器为HX-1050型恒温循环器。所述的脉冲电场装置为SY-50型脉冲电场发生器。与现有技术相比，本技术具有以下优点:1、本技术利用脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖，エ艺先进，エ序简单，制备时间短，远远小于化学法所需要的数小时的化学反应时间(脉冲电场产生的高能量及臭氧协同作用，均能増加壳聚糖溶液中的自由基浓度，増加了自由基攻击P -(1，4)糖苷键的机会，从而增加壳聚糖的降解效率);2、( β-(1,4)糖苷键的断裂是壳聚糖降解的主要反应，本技术通过调节脉冲电场处理条件和臭氧浓度，控制壳聚糖溶液中的自由基攻击3-(1，4)糖苷键的速度，得到了分子量可控的水溶性壳聚糖(分子量小于1.0X 1O4Da),产品纯度高(大于70%)，品质稳定，可广泛用于保健食品、医药、饲料添加剂和生物农药等；3、在制备过程中产生的副产品是氧气，对环境无污染，属于緑色清洁生产加工。附图说明图1为脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置结构示意图。图2为壳聚糖的分子链结构式示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术做进ー步描述，但本技术的实施方式不限于此。如图1所示，脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖装置主要由臭氧发生装置、臭氧壳聚糖溶液混合装置和脉冲电场装置9组成；其中，臭氧发生装置主要由氧气钢瓶1、流量计2和臭氧发生器3通过管道依次接组成，所述的臭氧发生器3为E306型臭氧发生器(佛山顺德依利斯电子厂)。臭氧壳聚糖溶液混合装置主要由夹套瓶4、气体分散器5、空气过滤器6、恒温循环器7和废气收集瓶10组成；夹套瓶4为带有夹套的空心结构，气体分散器5和空气过滤器6设置在夹套瓶4的空心结构中，气体分散器5与臭氧发生器3连接；恒温循环器7与夹套瓶4的夹套连通，废气收集瓶10与夹套瓶4空心结构上端连通；气体分散器5由带有很多微孔不锈钢管或石英管做成，恒温循环器7为HX-1050型恒温循环器(北京博医康实验仪器有限公司)。空气过滤器6通过蠕动泵8与脉冲电场装置9连接，脉冲电场装置9还通过管道与夹套瓶4的空心结构连通。蠕动泵8为HL-4型恒流泵(上海沪西分析仪器厂)；脉冲电场装置9为SY-50型脉冲电场发生器(广州云星科学仪器有限公司)。使用上述装置时，包括如下步骤:a.将分子量大于1.0X IO5Da的闻分子量壳聚糖溶于酸性溶液后置于夹套瓶4的空心结构中。b.打开氧气钢瓶I的阀门，开启臭氧发生器3，将臭氧浓度控制为10 3500mg/L，臭氧以速度0.1 3L/min由气体分布器5导入高分子量壳聚糖酸性溶液中，同时，打开恒温循环器7，使壳聚糖酸性溶液保持一定的温度。c.用连续恒流泵HL-4B型数显恒流泵，上海沪西分析仪器厂将混有臭氧的壳聚糖溶液经空气过滤器6的聚丙烯滤芯泵入脉冲电场装置进行循环处理。d.夹套瓶4中剰余的尾气通过废气收集瓶10内含KI溶液处理后排入大气中。e.向脉冲电场处理后的壳聚糖降解液中加入碱溶液，调节pH至6 8，抽滤并依次用蒸馏水和无水こ醇洗涤2 3次，滤液经浓缩后在60°C下真空干燥即得可控分子量水溶性壳聚糖分子量小于1.0X 104Da。实施例1将闻分子量壳聚糖分子量为3.0X IO5Da,脱こ酰度大于85%与含有こ酸的水溶液混合均匀后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置，其特征在于主要由臭氧发生装置、臭氧壳聚糖溶液混合装置和脉冲电场装置组成；其中，臭氧发生装置主要由氧气钢瓶、流量计和臭氧发生器通过管道依次连接组成，臭氧壳聚糖溶液混合装置主要由夹套瓶、气体分散器、空气过滤器、恒温循环器和废气收集瓶组成；夹套瓶为带有夹套的空心结构，气体分散器和空气过滤器设置在夹套瓶的空心结构中，气体分散器与臭氧发生器连接；恒温循环器与夹套瓶的夹套连通，废气收集瓶与夹套瓶空心结构上端连通；气体分散器由带有很多微孔不锈钢管或石英管制成，空气过滤器通过蠕动泵与脉冲电场装置连接，脉冲电场装置还通过管道与夹套瓶的空心结构连通。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电场协同臭氧制备低分子量水溶性壳聚糖的装置，其特征在于主要由臭氧发生装置、臭氧壳聚糖溶液混合装置和脉冲电场装置组成；其中，臭氧发生装置主要由氧气钢瓶、流量计和臭氧发生器通过管道依次连接组成，臭氧壳聚糖溶液混合装置主要由夹套瓶、气体分散器、空气过滤器、恒温循环器和废气收集瓶组成；夹套瓶为带有夹套的空心结构，气体分散器和空气过滤器设置在夹套瓶的空心结构中，气体分散器与臭氧发生器连接；恒温循环器与夹套瓶的夹套连通，废气收集瓶与夹套瓶空心结构上端连通；气体分散器由带有很多微孔不锈钢管或石英管制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩忠，曾新安，孙大文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44