酶法製備明膠的設備及其自動化製備方法
2023-09-17 01:00:30 1
專利名稱：酶法製備明膠的設備及其自動化製備方法
技術領域：
本發明屬於明膠製備領域，特別涉及酶法製備明膠的設備及其自動化製備方法。
背景技術：
明膠是從動物的皮或骨的結締組織中抽提得到的蛋白質，是膠原降解的產物。明膠按原料來源可分為皮明膠和骨明膠，生產工藝有酸法、鹼法。目前，國內外明膠公司一直沿用的是傳統鹼法工藝製備明膠。鹼法工藝的流程是選料、砸碎、脫脂、水洗、乾燥、分級、浸酸、水洗、浸灰、水洗、中和、水洗、抽提、過濾、蒸發、乾燥、粉碎、包裝等18道工序，如彭必先，陳麗娟在《明膠科學與技術》，14(1)，1-11，(1994)中所公開的。其中從浸酸一直到抽提需要60到100天，在寒冷地區天數更多。所以明膠生產周期長是傳統工藝無法克服的問題之一；另外，生產明膠的傳統工藝還存在如下缺陷①從浸酸一直到抽提每一道工序都需要用水配合完成，據粗率統計需要1500-2000噸水/1噸膠，用水量大，也帶來了電能的消耗；②生產中用水量過大意味著廢酸水和鹼水的大量排放，造成周邊地區環境汙染嚴重；③傳統明膠生產工藝的自動化程度較低，多數工段為手工操作，影響批與批之間明膠質量的穩定係數；④傳統工藝每生產一批明膠好膠率只佔60％，而剩40％歸類於低檔用膠。
改變傳統制膠工藝，縮短生產周期、節約水資源、保護環境、提高效益，穩定質量，多年來一直是科研人員關注的焦點。美國的柯達、日本的新田、法國的Rousselot、德國的DGF等國際知名公司都在積極投入大量資金和研究力量，試圖攻克這一難關，但是迄今為止仍沒有獲得突破。
發明內容
本發明的目的之一是賦予製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置一種新的用途，直接用該裝置來酶法製備明膠，改變傳統明膠生產工藝中存在的生產周期長、效率低、能耗高、汙染嚴重和產品質量不穩定等缺點，達到明膠生產工藝操作簡便，實驗重複性好，節約水資源，沒有汙染並符合工業化生產規模等要求。
本發明的再一目的是提供一種利用製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置，與降解膠原的酶化學反應技術相結合自動化生產硬膠囊明膠的方法。
本發明用電腦編程智能型軟硬體組裝技術與降解膠原的酶反應技術相結合，提供一種全新的自動化製備明膠的方法。本方法所用的設備是原用於照相滷化銀乳劑的製備。電腦編程硬體組裝技術是利用計算機檢測的快速性及可編程性，把實驗數據通過理論計算輸入電腦，對整個反應過程的各項工藝參數進行嚴格的控制。工藝參考輸入值是酸性pH在2～7的範圍，鹼性pH在7～13的範圍；反應溫度在20～90℃；反應時間控制在24小時之內；流量精度是0～100毫升；攪拌速度200～3000轉/分鐘等，根據這些參數電腦程式自動繪製出各種參考值的測控曲線。
本發明的酶法製備明膠的設備，是製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置，該裝置包括計算機、智能控制箱、反應體(反應鍋+反應箱體)、攪拌系統(攪拌漿、馬達等)、加料泵、加料管和工藝參數測量裝置等；計算機通過通信電纜與智能控制箱連接，智能控制箱通過測量總線(測量反應鍋內、外的溫度、攪拌速度和pH值等)和控制總線(控制反應鍋內的溫度、攪拌電機、酸和鹼的流量和pH值等)與反應體的溫度測量及控制裝置連接，攪拌系統的攪拌漿伸入到反應鍋中，反應鍋鍋蓋上安裝有溫度計、pH電極棒和溫度調節棒等，加料泵(蠕動泵)的出料管與通入反應鍋中的加料管相連通，化學反應智能控制箱通過計算機控制加料泵向反應鍋中輸送酸和鹼溶液；其特徵是所述的製備滷化銀乳劑的雙注儀電腦編程智能型裝置用於酶法製備明膠。
本發明的利用製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置生產明膠的方法，該方法的步驟包括
(1).選用脫脂不脫礦的骨料加水混合，將膠體磨成骨泥漿，磨好的骨泥漿倒入到反應鍋內；(2).啟動計算機(事先已在計算機內安裝了酶法制膠應用軟體)，調出酶法制膠工藝流程，其流程包括①用圖形、數字方式顯示化學反應實時模擬工況，②溫度、攪拌速度、pH值曲線，③酸和鹼溶液的流量、溫度、轉速、pH值參數表，④明膠配方，⑤對溫度、酸和鹼溶液的流量、pH值等控制參數進行誤差校正；(3).選擇明膠配方並輸入工藝參考值反應時間段，骨泥漿pH在2～7的範圍，鹼性pH在7～13的範圍；反應溫度在20～100℃；反應時間控制在24小時之內；精度是0～100毫升/分鐘；攪拌速度200～3000轉/分鐘等，根據這些參數電腦程式會自動繪製出各種參考值的測控曲線；如選擇功能菜單明膠配方，用文件及填表方式，建立、修改、保存、調用和傳送配方；若選擇功能菜單工況，則可以顯示酶法制膠反應實時模擬工況圖及實時數據，顯示反應進程和操作提示。在整個反應過程中，可用滑鼠或鍵盤操作對反應參數如溫度、流量、pH值、時間、攪拌速度進行全程監控，跟蹤記錄，列印保存。
(4).確定反應開始，啟動設備，通過化學反應智能控制箱控制加料泵(蠕動泵)向反應鍋中輸送酸和鹼溶液，開始攪拌，往骨泥漿中加入鹽酸溶液，調整pH值為1.5～4.0，優選pH值為2.0，然後加胃蛋白酶控制膠原降解，其中所述的蛋白酶的加入量是骨泥漿重量的2～8‰。在室溫下反應4～7小時，然後用氫氧化鈣、氫氧化鈉或氫氧化銨調反應後溶液的pH值為4～5，將溫度加熱到70～85℃抽提，以溫度每升高5℃抽提一次，共抽提4次左右。此時計算機屏幕上顯示各給定值和實際測定值，計算機並對時間、溫度、攪拌速度、酸和鹼溶液的流量、pH值根據反應進行隨時監控，直到根據設定的反應時間，控制反應結束，停止攪拌，得到產率75％以上的高純度的硬膠囊明膠溶液。
本發明的利用製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置生產明膠的方法，完全克服了本發明在背景技術中所述的四點缺陷，生產明膠從原來的60-100天減少至6-10天，增加了生產效益；無需再分生產工段，同時也不需要大量用水和電；減少了汙染，降低了成本；提高了自動化程度，保證了產品質量；出品好膠率從原來60％增高到75％。
圖1.本發明的設備示意圖。
附圖標記1.計算機2.智能控制箱3.反應體(反應鍋+反應箱體)4.攪拌系統 5.加料泵6.通信電纜7.測量總線 8.控制總線 9.加料管10.溫度測量裝置 11.pH值測量裝置具體實施方式
實施例1選擇由中國科學院理化技術研究所製造銷售的，用於製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置，該裝置包括計算機、智能控制箱、反應體(反應鍋+反應箱體)、攪拌系統(攪拌漿、馬達等)、加料泵、加料管和工藝參數測量裝置等；計算機通過通信電纜與智能控制箱連接，智能控制箱通過測量總線(測量反應鍋內、外的溫度、攪拌速度和pH值等)和控制總線(控制反應鍋內的溫度、攪拌電機、酸和鹼的流量和pH值等)與反應體的溫度測量及控制裝置連接，攪拌系統的攪拌漿伸入到反應鍋中，反應鍋鍋蓋上安裝有溫度計、pH電極棒和溫度調節棒等，加料泵(蠕動泵)的出料管與通入反應鍋中的加料管相連通，化學反應智能控制箱通過計算機控制加料泵向反應鍋中輸送酸、鹼溶液。
利用該設備生產明膠的方法為(1).選用脫脂不脫礦的骨料1000克加水混合，將膠體磨成骨泥漿，磨好的骨泥漿倒入到反應鍋內；此反應鍋配有攪拌馬達、攪拌漿和反應鍋的蓋，在鍋蓋的平面上帶有加料口並打孔插入溫度計、pH電極棒和溫度調節棒等；(2).啟動計算機(事先已在計算機內安裝了酶法制膠應用軟體)，調出酶法制膠工藝流程，其流程包括①用圖形、數字方式顯示化學反應實時模擬工況，②溫度、攪拌速度、pH值曲線，③酸和鹼溶液的流量、溫度、轉速、pH值參數表，④明膠配方，⑤對溫度、酸和鹼溶液的流量、pH值等控制參數進行誤差校正；(3).計算機屏幕顯示出主菜單，可根據屏幕提示將事先設計好的明膠配方及各種工藝參數依次輸送到計算機，反應時間6段，骨泥漿pH的段初值和段終止值為2.0～5.0(段初值為2.0，段終值為5.0)，反應溫度為20～85℃；反應時間控制在10小時之內；流量精度是100毫升/分鐘；攪拌速度1000轉/分鐘，根據這些參數電腦程式會自動繪製出各種參考值的測控曲線；(4).確定反應開始，啟動設備，開始攪拌，通過化學反應智能控制箱控制加料泵(蠕動泵)向反應鍋中的骨泥漿加入鹽酸溶液，調整pH值為2.0，然後加胃蛋白酶控制膠原降解，其中所述的蛋白酶的加入量是骨泥漿重量的4‰。在室溫下反應6小時，然後用氫氧化鈣調反應後溶液的pH值為5.0，將溫度加熱到70～85℃抽提，以溫度每升高5℃抽提一次，共抽提4次。此時計算機屏幕上顯示各給定值和實際測定值，計算機並對時間、溫度、攪拌速度、酸和鹼溶液的流量、pH值根據反應進行隨時監控，直到根據設定的反應時間，控制反應結束，停止攪拌，得到產率75％以上的高純度的硬膠囊明膠180克。
權利要求
1.一種酶法製備明膠的設備，該設備是製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置，包括計算機、智能控制箱、反應鍋、反應箱體、攪拌系統、加料泵、加料管和工藝參數測量裝置；計算機通過通信電纜與智能控制箱連接，智能控制箱通過測量總線和控制總線與反應鍋和反應箱體的溫度測量及控制裝置連接，攪拌系統的攪拌漿伸入到反應鍋中，反應鍋鍋蓋上安裝有溫度計、pH電極棒和溫度調節棒，加料泵的出料管與通入反應鍋中的加料管相連通，化學反應智能控制箱通過計算機控制加料泵向反應鍋中輸送酸和鹼溶液；其特徵是所述的製備滷化銀乳劑的雙注儀電腦編程智能型裝置用於酶法製備明膠。
2.一種如權利要求1所述的酶法製備明膠的設備的生產方法，其特徵是該方法的步驟包括(1).選用脫脂不脫礦的骨料加水混合，將膠體磨成骨泥漿，磨好的骨泥漿倒入到反應鍋內；(2).啟動計算機，調出酶法制膠工藝流程，其流程包括①用圖形、數字方式顯示化學反應實時模擬工況，②溫度、攪拌速度、pH值曲線，③酸和鹼溶液的流量、溫度、轉速、pH值參數表，④明膠配方，⑤對溫度、酸和鹼溶液的流量、pH值控制參數進行誤差校正；(3).選擇明膠配方並輸入工藝參考值反應時間段，骨泥漿pH在2～7的範圍，鹼性pH在7～13的範圍；反應溫度在20～100℃；反應時間控制在24小時之內；精度是0～100毫升/分鐘；攪拌速度200～3000轉/分鐘；(4).確定反應開始，啟動設備，通過化學反應智能控制箱控制加料泵向反應鍋中輸送酸和鹼溶液，開始攪拌，往骨泥漿中加入鹽酸溶液，調整pH值為1.5～4.0，優選pH值為2.0，然後加胃蛋白酶控制膠原降解，其中所述的蛋白酶的加入量是骨泥漿重量的2～8‰；在室溫下反應4～7小時，然後用氫氧化鈣、氫氧化鈉或氫氧化銨調反應後溶液的pH值為4～5，將溫度加熱到70～85℃抽提，以溫度每升高5℃抽提一次；根據設定的反應時間，控制反應結束，停止攪拌，得到硬膠囊明膠溶液。
全文摘要
本發明屬於明膠製備領域，特別涉及酶法製備明膠的設備及其自動化製備方法。本發明是提供製備滷化銀乳劑的電腦編程智能型裝置用於酶法製備明膠的新用途。對整個反應過程的各項工藝參數進行嚴格的控制。工藝參考輸入值是酸性pH在2～7的範圍，鹼性pH在7～13的範圍；反應溫度在20～90℃；反應時間控制在24小時之內；流量精度是0～100毫升；攪拌速度200～3000轉/分鐘等。本發明的設備在生產明膠時可從原來的60－100天減少至6－10天，無需再分生產工段，同時減少了汙染，降低了成本，增加了生產效益；提高了自動化程度；出品好膠率從原來60％增高到75％。
文檔編號C12S3/00GK1498934SQ02149349
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月11日 優先權日2002年11月11日
發明者史京京, 陳麗娟, 王穎, 馬江, 鄭彤, 郭玉龍 申請人:中國科學院理化技術研究所