一种餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置的制作方法

1.本实用新型涉及发酵液纯化技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置。


背景技术：

2.有机垃圾厌氧消化是指利用处于垃圾、餐厨垃圾、秸秆、猪粪、市政污泥等有机垃圾，加入厌氧产甲烷古菌等微生物进行厌氧发酵，产生沼气用于发电的技术。厌氧消化产生沼气通常可以分为3个阶段：水解、酸化、产甲烷。水解反应通常被认为是厌氧发酵过程中的限速步骤。水解的产物通常是是葡萄糖、甘露糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖等还原糖，这些还原糖是用来产醇或产酸的底物。但餐厨垃圾发酵液中通常含有大量的蛋白质、多糖、核酸、盐离子、有机颗粒、细菌等微生物。
3.目前还原糖的检测主要采用液相色谱法和分光光度法，检测原理都是利用特定波长的光通过待测样品，测量其吸光度，对待测样品进行定量，但如果待测样品中含有大分子微生物等颗粒，则会造成漫反射，影响测量的精确度；同时，采用液相色谱法检测样品，样品中的含有生物大分子和固体颗粒物，会导致色谱柱堵塞。在现有技术手段中，大都难以去除厌氧消化的水解反应过程中产生的还原糖里的生物大分子和固体颗粒物。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点和不足，本实用新型提供一种餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置，其解决了水解反应过程后产生的还原糖液体里存在生物大分子和固体颗粒物的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型的餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置包括：罐体、温控机构、过滤机构、层析机构和接样杯；
8.所述过滤机构与所述罐体的上部密封连接，所述过滤机构用于过滤液体中的固体颗粒；
9.所述温控机构设置于所述罐体外，所述温控机构用于对所述罐体进行降温沉淀；
10.所述层析机构环绕所述温控机构的外侧设置，所述层析机构的一端与所述过滤装置相连通，所述层析机构的另一端与所述接样杯相连通；
11.所述接样杯设置于所述罐体靠近底部的位置，所述接样杯用于收取样品。
12.可选地，所述温控机构为包裹于部分所述罐体外的温控夹套；
13.所述温控夹套靠近所述罐体底部的一端设置有进水口，所述温控夹套靠近所述罐体顶部的一端设置有出水口，所述温控夹套通过所述进水口和所述出水口与循环水箱相连通以控制所述温控夹套的温度。
14.可选地，所述层析机构包括进样管、层析盘管和出样管；
15.所述层析盘管包括第一填料盘管和第二填料盘管，所述第一填料盘管的第二端与所述第二填料盘管的第一端相连；
16.所述进样管的第一端与所述过滤机构相连通，所述进样管的第二端与所述第一填料盘管的第一端相连通，所述第二填料盘管的第二端与所述出样管的第一端相连通，所述出样管的第二端与所述接样杯相连通，所述层析盘管可拆卸地环绕设置于所述温控夹套和所述罐体的外壁上；
17.所述第一填料盘管和所述第二填料盘管中均填充有填料，所述第一填料盘管与所述第二填料盘管的第一端和第二端均设置有孔径小于所述填料直径的滤网，所述填料能够对液体中的盐离子进行吸附。
18.可选地，所述温控夹套的一侧的外壁上还设置有多个第一挂钩，所述罐体未被包裹的外壁上设置有多个第二挂钩，所述层析盘管通过多个所述第一挂钩和多个所述第二挂钩设置于所述温控夹套和所述罐体的外壁上。
19.可选地，所述进样管和所述出样管内均设置有阀门，所述阀门用于控制液体的流量。
20.可选地，所述过滤机构包括多层过滤网和壳体；
21.所述壳体的第一端通过套箍与所述罐体相连接，多层所述过滤网均设置于所述壳体的第一端与所述罐体的连接处。
22.可选地，所述壳体的第二端通过套箍连接有玻璃圆顶，所述玻璃圆顶上开设有通气孔，所述通气孔能够使所述罐体内的气压与外界气压保持一致，所述玻璃圆顶能够用于观察所述罐体内的液面位置。
23.可选地，所述罐体的顶部开设有进料口，所述进料口的顶端高于所述玻璃圆顶，所述罐体的底部开设有废液出口，所述废液出口处设置有废液阀门以控制所述罐体内的废液排放。
24.可选地，所述罐体的底部还设置有检测接口，所述检测接口处能够安装ph电极和温度计，所述ph电极用于检测所述罐体内液体的ph值，所述温度计用于监测所述罐体内液体的温度变化。
25.可选地，所述罐体的底部固定连接有罐体支脚。
26.(三)有益效果
27.本实用新型的有益效果是：该餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置通过温控机构、过滤机构和层析机构的配合使用，经由降温沉淀、过滤和层析的多重步骤分离，将罐体中液体所带有的生物大分子和固体颗粒物均与液体相分离，使得接样杯中的液体保留有还原糖成分的同时避免了液体中生物大分子和固体颗粒物的存在，避免了液体中存在生物大分子和固体颗粒物对后续的还原糖检测造成不良影响。该装置中，过滤机构将液体中经降温沉淀后残余的固体颗粒与液体分离，避免较大的固体颗粒跟随液体一同进入层析机构中造成堵塞。而层析机构则利用层析技术进一步的分离液体中的大分子物质，保证了接样杯中的液体不含有生物大分子和固体颗粒物且保留了还原糖的成分。
附图说明
28.图1为本实用新型的餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置的整体结构示意图；
29.图2为本实用新型的餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置的后视整体结构示意图。
30.【附图标记说明】
31.1：罐体；11：玻璃圆顶；111：通气孔；12：进料口；13：废液出口；14：废液阀门；15：检测接口；16：罐体支脚；
32.2：温控机构；21：温控夹套；22：进水口；23：出水口；
33.3：过滤机构；31：套箍；
34.4：层析机构；41：进样管；42：层析盘管；421：第一挂钩；422：第二挂钩；43：出样管；44：阀门；
35.5：接样杯。
具体实施方式
36.为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
37.如图1所示，餐厨垃圾发酵液还原糖纯化装置包括：罐体1、温控机构2、过滤机构3、层析机构4和接样杯5。过滤机构3与罐体1的上部密封连接，过滤机构3用于过滤液体中的固体颗粒；温控机构2设置于罐体1外，温控机构2用于对罐体1进行降温沉淀；层析机构4环绕温控机构2的外侧设置，层析机构4的一端与过滤装置相连通，层析机构4的另一端与接样杯5相连通，层析机构4用于去除液体中带电荷的生物大分子；接样杯5设置于罐体1靠近底部的位置，接样杯5用于收取样品。
38.该装置的罐体1中加入足量的液体后，通过设置于罐体1外侧的温控机构2控制该装置的罐体1内温度处于低温环境中，对罐体1内的液体进行降温沉底处理，沉淀时间优选为4h，经降温沉淀后的液体，经过过滤机构3对液体中的固体颗粒进行过滤，再进入层析机构4，利用层析法对进入层析机构4的液体进行层析处理，层析处理的过程中带电荷的生物大分子和固体颗粒物质会滞留于层析机构4中，而液体中的还原糖则以正常流速通过层析机构4流入接样杯5中。
39.在该实施方式中，该装置通过温控机构2、过滤机构3和层析机构4的配合使用，经由降温沉淀、过滤和层析的多重步骤分离，将罐体1中液体所带有的生物大分子及固体颗粒均与液体分离，使得接样杯5中的液体保留有还原糖成分的同时避免了液体中生物大分子和固体颗粒的存在，避免液体中存在生物大分子和固体颗粒对后续的还原糖检测造成不良影响。该装置的第一步降温沉淀的过程，沉淀时间为4-6小时，沉淀时温控机构2的温度控制在0-3摄氏度之间。在该实施方式中，对罐体1内的液体采取降温沉淀的方法，既可以增加沉淀的效率，同时，低温环境还可抑制微生物增殖和代谢，避免分离过程造成还原糖的损失。而过滤机构3则能够将液体中较大的固体颗粒与液体分离，避免较大的固体颗粒跟随液体一同进入层析机构4中造成堵塞。层析机构4的设置则利用了液体中所含有的大分子物质与还原糖的理化性质的差异，通过层析机构4的设置使得液体在通过层析机构4时，液体中的大分子物质在层析机构4的作用下迁移缓慢，从而实现液体与大分子物质的分离，保证了接
样杯5中的液体不含有生物大分子和固体颗粒且保留了还原糖的成分。
40.参见图1，温控机构2为包裹于部分罐体1外的温控夹套21；温控夹套21靠近罐体1底部的一端设置有进水口22，温控夹套21靠近罐体1顶部的一端设置有出水口23，温控夹套21通过进水口22和出水口23与循环水箱相连通以控制温控夹套21的温度。
41.在该实施方式中，通过循环水箱往温控夹套21注入低温循环水以实现对罐体1的降温，从而对罐体1中的液体进行降温沉淀，使罐体1中的固体颗粒与液体快速分离，并且低温的环境下能够抑制罐体1内的微生物增值和代谢，避免沉淀过程中还原糖的损失消耗。而该循环水箱中的循环水制冷装置，采用风冷式制冷的反应釜，反应釜的总功率在1-2.5kw。
42.如图1所示，层析机构4包括进样管41、层析盘管42和出样管43；层析盘管42包括第一填料盘管和第二填料盘管，第一填料盘管的第二端与第二填料盘管的第一端相连；进样管41的第一端与过滤机构3相连通，进样管41的第二端与第一填料盘管的第一端相连通，第二填料盘管的第二端与出样管43的第一端相连通，出样管43的第二端与接样杯5相连通，层析盘管42可拆卸地环绕设置于温控夹套21和罐体1的外壁上；第一填料盘管和第二填料盘管中均填充有填料，第一填料盘管的第一端和第二端均设置有孔径小于填料直径的滤网，第二填料盘管的第一端和第二端均设置有孔径小于填料直径的滤网，填料能够对液体中的盐离子进行吸附。进样管41和出样管43内均设置有阀门44，阀门44用于控制液体的流量。
43.在该实施方式中，层析机构4通过进样管41的第一端与过滤机构3相连通，进样管41的第一端与过滤机构3通过套箍连接，层析盘管42的第二端与出样管43的第一端通过套箍连接，上述的连接处均设置有密封圈密封以防止液体泄漏。在液体通过过滤机构3后，打开进样管41和出样管43处的阀门44，液体通过进样管41进入层析盘管42，环绕于温控夹套21和罐体1外壁设置的层析盘管42极大的增长了层析盘管42的长度，有效的降低了液体通过层析盘管42的速度，延长了液体在层析盘管42流经的时长，避免了液体快速通过层析盘管42使得层析过程过于短暂无法有效分离的情况发生。而第一填料盘管和第二填料盘管的第一端和第二端处均设置有可拆卸的滤网，滤网的设置则有效的避免了第一填料盘管和第二填料盘管中的填料泄漏。
44.第一填料盘管和第二填料盘管中均填充有填料，第一填料盘管中的填料可以为阴离子交换树脂，第二填料盘管中的填料可以为阳离子交换树脂，第一填料盘管和第二填料盘管中的填料可以互相交换，液体在通过层析盘管42时，层析盘管42中的阴阳离子交换树脂会使得液体中的固体悬浮物、细菌、核酸、多肽、蛋白质这些带电荷的大分子和盐离子成分滞留在层析盘管42中，在液体通过填充有阴离子交换树脂的第一填料盘管时，带有阴离子的大分子被吸附滞留于第一填料盘管中，在液体通过填充有阳离子交换树脂的第二填料盘管时，带有阳离子的大分子被吸附滞留于第二填料盘管中，带有还原糖的液体则流入接样杯5中，待接样杯5中收取少量液体后，关闭出样管43处的阀门44，接样杯5中的液体可用于0.22μm滤膜过滤、高效液相色谱法和分光光度法测量液体中还原糖的含量。并且，可拆卸设置的层析盘管42使得该层析盘管42中的阴阳离子交换树脂在需要清洗时，可以将进样管41与出样管43处的套箍打开，再将层析盘管42从温控夹套21和罐体1外壁上拆卸，取出其中的阴阳离子交换树脂，阴阳离子交换树脂取出后可以采用浓度为5％的hcl溶液浸泡1-2h，放净浸泡的hcl溶液后，再用清水清洗至中性，清洗至中性后采用5％的naoh溶液浸泡1-2h，放净浸泡的naoh溶液后，用清水清洗至中性后，该阴阳离子交换树脂即可重复使用。
45.参见图2，温控夹套21的一侧的外壁上还设置有多个第一挂钩421，罐体1未被包裹的外壁上设置有多个第二挂钩422，层析盘管42通过多个第一挂钩421和多个第二挂钩422设置于温控夹套21和罐体1的外壁上。在该实施方式中，第一填料盘管与第二填料盘管通过第一挂钩421和第二挂钩422可拆卸的环绕温控夹套21和罐体1设置。并且，通过第一挂钩421和第二挂钩422的设置，在第一填料盘管与第二填料盘管中的填料需要进行清洗处理时，便于层析机构4的拆卸，简化了层析机构4的拆装过程，便于工作人员操作，能有效的提升工作效率。
46.在一优选的实施方式中，过滤机构3包括多层过滤网和壳体；壳体的第一端通过套箍31与罐体1相连接，多层过滤网均设置于壳体的第一端与罐体1的连接处。
47.在该实施方式中，过滤机构3的壳体通过套箍31与罐体1相连接，壳体的第一端与罐体1的连接处设置有密封圈密封。通过套箍31连接使得该过滤机构3在需要清洗的情况下，可以将该过滤机构3拆卸下来清洗，便于使用。而该过滤机构3中的过滤网可以为2层尼龙材质滤网，滤网的目数≥3000目。
48.如图2所示，壳体的第二端通过套箍31连接有玻璃圆顶11，玻璃圆顶11上开设有通气孔111，通气孔111能够使罐体1内的气压与外界气压保持一致，玻璃圆顶11能够用于观察罐体1内的液面位置。罐体1的顶部开设有进料口12，进料口12的顶端高于玻璃圆顶11，罐体1的底部开设有废液出口13，废液出口13处设置有废液阀门4414以控制罐体1内的废液排放。
49.在该实施方式中，该装置通过设置于罐体1顶部的进料口12添加液体，直至该装置内液体的液面玻璃圆顶11的四分之三位置处再进行降温沉淀，液面高于玻璃圆顶11的四分之三可以确保保证液面不低于过滤机构3的出液口的同时有足够多的液体流入层析盘管42内，保证流入层析盘管42的液体可以充满整个层析盘管42，避免层析盘管42内有空气残余影响层析过程。在该罐体1的废液阀门4414处设置有密封圈，通过密封圈的设置避免罐体1中的液体渗漏。当接样杯5中接取了足量的液体，关闭了进样管41和出样管43处的阀门44后，打开罐体1底部的废液阀门4414，通过废液出口13排出罐体1内的液体，罐体1内的液体排净后打开进样管41和出样管43处的阀门44，排出层析盘管42中的剩余液体。而进料口12的顶端设置高于玻璃圆顶11，则可以有效的避免在往罐体1内添加液体时避免添加液量较多的情况下罐体内的液体从进料口12溢出。
50.参见图1，罐体1的底部还设置有检测接口15，检测接口15处能够安装ph电极和温度计，ph电极用于检测罐体1内液体的ph值，温度计用于监测罐体1内液体的温度变化。罐体1的底部固定连接有罐体支脚16。
51.在该实施方式中，检测接口15处设置有密封盖，密封盖与罐体1密封连接，密封盖上安装有ph电极和温度计，温度计的设置使得该装置在降温沉淀的过程中对罐体1内液体的温度能够及时准确的掌控，而ph电极的设置则可以及时测量罐体1内液体的ph值，以确保层析过程的带电荷的大分子物质的分离。罐体支脚16的设置则使得该装置的稳定性更强，使得该装置在不平整的位置使用时同样能够稳定运行。
52.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的
描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
53.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
55.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。