本发明涉及聚乳酸制备,具体是一种高转化率的聚乳酸制备设备。
背景技术:
1、天然生物可降解高分子材料是指由动植物组织中提取的高分子可降解材料,如胶原(collagen),其本身就是天然骨的组织成分,壳聚糖(chitosan)是甲壳素的衍生物,还有明胶(gelatin)、琼脂、葡聚糖、透明质酸,这类材料的特点是降解产物易被机体吸收,但强度和加工性能较差,降解速度无法调节。天然可降解无机材料中,珊瑚是天然动物的骨骼,其中99%是磷酸钙,再如,珊瑚羟基磷灰石(cha),它们都具有天然珊瑚的多孔结构,有较好的孔隙率,能和靶细胞很好的黏附,而不影响增殖、分化、成骨,是很好的骨组织工程材料。合成可降解无机材料主要有磷酸钙水、羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性陶瓷如生物活性玻璃陶瓷、细胞外基质陶瓷类材料等。
2、对于合成可降解高分子材料来说,常用的可降解合成高分子材料有聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚醚,聚碳酸酯等。这类材料的降解产物可在体内代谢排除,对机体无害,可塑性较好,其中聚乳酸和聚乙醇酸在组织工程中的应用广泛。
3、而聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生,聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。对于聚乳酸的制备来说,目前最为常见的方式之一是利用玉米或者玉米秸秆等材料来制备,比如,cn108676151a即公开了一种聚乳酸生产方法,其是将玉米用0.3%亚硫酸浸渍后,通过破碎、过筛、沉淀、干燥、磨细的工序而制成,然后将步骤一制备的淀粉加入到一号反应容器中,进行加热,通过外加剂调整溶液的ph,并且通过搅拌设备将溶液混合均匀,并利用淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖,使淀粉的可溶性增加,利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解,转变为葡萄糖,然后将生产的葡萄糖置于二号反应容器中,并且加入乳酸杆菌厌氧发酵,在微生物的同质乳酸发酵中,通过糖酵解途径由糖类生成丙酮酸,经乳酸脱氢酶作用形成乳酸;之后用间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机组合,进行连续的熔融聚合实验,即可获得聚乳酸。
4、但是,以上方法中,聚乳酸制备中的一号反应容器以及二号反应容器,如果采用简单的容器,其制备时由于溶液混合不均匀或者温度控制不准确,会导致聚乳酸制备中转化率较低,甚至出现转化失败的问题,同时,该方法难以实现制备的自动化,难以实现连续性的生产制备,同时还具有劳动强度高的问题。
5、因此,有必要提供一种高转化率的聚乳酸制备设备以解决上述问题。
技术实现思路
1、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,包括:
2、第一玉米粉上料机构,用于将玉米粉自动输送至第一混料与反应容器中;
3、第二玉米粉上料机构,用于将玉米粉自动输送至第二混料与反应容器中;
4、搅动混合机构,第一混料与反应容器和第二混料与反应容器均可自转的设置在所述搅动混合机构上;
5、外箱,所述搅动混合机构、第一混料与反应容器和第二混料与反应容器均布置于所述外箱内;
6、发酵反应箱,所述发酵反应箱布置在所述外箱的一端,且所述发酵反应箱能够与所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器采用管道与控制阀连通;
7、监测机构,所述监测机构位于所述发酵反应箱的一侧,用于对所述发酵反应箱内的发酵情况进行监测;
8、控制器,所述控制器与所述发酵反应箱和监测机构控制连接,以便对所述发酵反应箱内的发酵情况进行实时监测与控制。
9、进一步,作为优选,所述第一玉米粉上料机构和第二玉米粉上料机构结构相同,均包括:
10、玉米粉存储箱,所述玉米存储箱设置在所述外箱的一侧;
11、上料输送带,所述上料输送带的下端伸入所述玉米存储箱的一端内,所述上料输送带的上端连接至接料盘;
12、接料盘,所述接料盘安装在所述外箱的顶部;
13、震荡座,所述接料盘与所外箱之间设置有震荡座,通过所述震荡座以便防止所述接料盘下料时的堵塞;
14、输送管,所述输送管的一端连接至所述接料盘的下端中心下料口处,所述输送管的另一端连接至所述第一混料与反应容器或第二混料与反应容器。
15、进一步,作为优选,所述搅动混合机构包括:
16、支撑架,所述支撑架布置安装在所述外箱内;
17、往复翻转架,所述往复翻转架的两端采用翻转轴以及轴承可转动的安装在轴承座上,所述轴承座固定安装在所述支撑架的底侧的两端;
18、转动辊驱动机构,所述转动辊驱动机构布置在所述往复翻转架上,且所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器限位于所述转动辊驱动机构围设的空间内,并能够由所述转动辊驱动机构驱动,以便使得所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器均能够绕自身轴线转动;
19、轴向限位机构,所述轴向限位机构布置在所述往复翻转架上,所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器的轴向两端限位抵靠于所述轴向限位机构,且所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器与所述轴向限位机构之间均可相对转动的限位设置。
20、进一步,作为优选,所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器均为圆柱筒型结构,且所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器的轴向一端的中心处设置有可转动的转动输入接头,所述转动输入接头为管状结构,所述转动输入接头的端部与所述输送管连接;
21、所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器的轴向另一端的中心处设置有可转动的转动输出接头,所述转动输出接头为管状结构,所述转动输出接头的端部与所述发酵反应箱采用管道连接。
22、进一步,作为优选,所述支撑架的一侧底部与所述往复翻转架之间设置有驱动气缸,所述驱动气缸的缸体铰接连接至所述支撑架上,所述驱动气缸的活塞杆端采用铰接头铰接至所述往复翻转架的一侧,以便由所述驱动气缸驱动所述往复翻转架在一定角度内往复翻转运动;
23、所述轴向限位机构包括限位卡座,所述限位卡座固定支撑在所述往复翻转架的两侧;
24、所述限位卡座的朝向所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器的一侧设置有限位夹,所述限位夹内设置有可转动的限位球,所述限位球与所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器轴向端部的端盖可转动抵靠限位连接。
25、进一步,作为优选,所述转动辊驱动机构包括:
26、底侧转动辊,所述底侧转动辊为三个,且依次间隔的排布在所述往复翻转架上,所述底侧转动辊的两端采用转辊轴和轴承座可转动的设置在所述往复翻转架的一侧,所述第一混料与反应容器支撑于三个底侧转动辊中的其中一侧的两个上,所述第二混料与反应容器支撑于三个底侧转动辊中的另外一侧的两个上;
27、上限位辊,所述上限位辊的两端采用上限位转辊轴和轴承座可转动的设置在所述往复翻转架上侧,所述上限位辊位于所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器的上部之间位置,且所述上限位辊的外周表面与所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器外周面均接触设置;
28、转动驱动电机,所述转动驱动电机布置在所述往复翻转架上,所述转动驱动电机的输出端设置有主动皮带轮,所述底侧转动辊的转辊轴上设置有从动皮带轮,所述主动皮带轮和所述从动皮带轮之间采用皮带传动,所述往复翻转架上还设置有对皮带进行张紧的张紧轮。
29、进一步,作为优选,所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器内设置有多个搅拌混料磁性球和搅拌混料磁性针,所述第一混料与反应容器和第二混料与反应容器内位于所述旋转输出接头的一侧设置有过滤网,所述过滤网能够对所述搅拌混料磁性球和搅拌混料磁性针进行拦截;
30、位于两侧的所述底侧转动辊上圆周间隔阵列设置有多个下永磁铁条,位于所述上限位辊上圆周阵列设置有多个上永磁铁条;
31、当所述下永磁铁条与所述第一混料与反应容器或第二混料与反应容器的外周面接触时,所述上永磁铁条与所述第一混料与反应容器或第二混料与反应容器的外周面不接触;当所述上永磁铁条与所述第一混料与反应容器或第二混料与反应容器的外周面接触时,所述下永磁铁条与所述第一混料与反应容器或第二混料与反应容器的外周面不接触;且
32、所述上永磁铁条的磁性大于所述下永磁铁条的磁性。
33、进一步,作为优选,所述发酵反应箱内设置有多组间隔排列的搅动加热温控机构,所述搅动加热温控机构包括:
34、低速搅拌电机,所述低速搅拌电机布置在所述发酵反应箱一侧;
35、低速搅拌主轴,所述低速搅拌主轴可转动的密封横跨于所述发酵反应箱上,且所述低速搅拌主轴的一端与所述低速搅拌电机的输出轴之间采用传动机构传动连接;
36、加热桨叶,所述加热桨叶间隔阵列布置在所述低速搅拌主轴上,所述加热桨叶采用导热金属制成,且所述加热桨叶上均匀布置有加热线圈;
37、螺旋搅拌叶,所述螺旋搅拌叶呈螺旋型的延伸布置于所述低速搅拌主轴上。
38、进一步,作为优选,所述加热桨叶包括:
39、横向叶片,所述横向叶片为片状结构,所述横向叶片的两侧均布置有加热线圈;
40、纵向叶片,所述纵向叶片连接在所述横向叶片与所述低速搅拌主轴之间,且所述纵向叶片的两侧均布置有加热线圈;
41、搅拌针,所述搅拌针布置在所述纵向叶片的一端。
42、进一步,作为优选,所述监测机构包括:
43、监测探针,所述监测探针位于所述发酵反应箱的一端,所述监测探针的监测端伸入所述发酵反应箱内,所述监测探针的监测端至少设置有氧气浓度传感器、ph传感器和乳酸生物传感器;
44、监测显示器,所述监测显示器通过传输数据线与所述监测探针电连接。
45、与现有技术相比,本发明提供了一种高转化率的聚乳酸制备设备,具备以下有益效果:
46、本发明中,其设置第一玉米粉上料机构和第二玉米粉上料机构,可以有效的提高上料效率与自动化程度,同时,两个上料机构可以分别对两个混料与反应容器进行输送,提高制备效率,两个混料与反应容器由搅动混合机构同时进行搅动,可以提高混料与反应的效率,提高聚乳酸的制备与转化能力。
47、本发明中,发酵反应箱上还设置监测机构,可以实时的对发酵反应箱内的反应情况进行监测,保证发酵的顺利进行,并保证转化率。
48、本发明中,设置的搅动混合机构,不仅可以实现自动的搅动,而且在搅动时,往复翻转架可以带动两个混料与反应容器往复倾斜移动,提高内部的混合性能,而转动辊驱动机构可以使得两个混料与反应容器绕自身轴线转动,提高混料的均匀性,保证其内部加入淀粉酶后的转化均匀性以及加入糖化酶后后的转化能力,提高后续的聚乳酸制备转化能力,而轴向限位机构可以对两个混料与反应容器的轴向进行限位,便于其低速转动搅动,而搅拌混料磁性球和搅拌混料磁性针的设置,并由永磁条进行驱动,可以使得搅拌混料磁性球和搅拌混料磁性针辅助对其内部进行搅动,进一步提高了均匀性;
49、在本发明中,发酵反应箱采用多组间隔排列的搅动加热温控机构进行温控与搅拌,可以有效的提高发酵的温度控制精度,提高发酵效率以及转化效果,保证聚乳酸转化的效能。
1.一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述第一玉米粉上料机构(1)和第二玉米粉上料机构(4)结构相同,均包括:
3.根据权利要求2所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述搅动混合机构包括:
4.根据权利要求3所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述第一混料与反应容器(20)和第二混料与反应容器(24)均为圆柱筒型结构,且所述第一混料与反应容器(20)和第二混料与反应容器(24)的轴向一端的中心处设置有可转动的转动输入接头(16),所述转动输入接头为管状结构,所述转动输入接头的端部与所述输送管连接;
5.根据权利要求3所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述支撑架的一侧底部与所述往复翻转架之间设置有驱动气缸(15),所述驱动气缸的缸体铰接连接至所述支撑架上,所述驱动气缸的活塞杆端采用铰接头铰接至所述往复翻转架(14)的一侧,以便由所述驱动气缸驱动所述往复翻转架在一定角度内往复翻转运动;
6.根据权利要求3所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述转动辊驱动机构包括:
7.根据权利要求6所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述第一混料与反应容器(20)和第二混料与反应容器(24)内设置有多个搅拌混料磁性球和搅拌混料磁性针,所述第一混料与反应容器(20)和第二混料与反应容器(24)内位于所述旋转输出接头的一侧设置有过滤网,所述过滤网能够对所述搅拌混料磁性球和搅拌混料磁性针进行拦截;
8.根据权利要求6所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述发酵反应箱(8)内设置有多组间隔排列的搅动加热温控机构,所述搅动加热温控机构包括:
9.根据权利要求8所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述加热桨叶包括:
10.根据权利要求6所述的一种高转化率的聚乳酸制备设备,其特征在于,所述监测机构包括: