[發(fā)明專利]一種循環(huán)式生物酶催化反應(yīng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811277584.1
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN110172401B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙濤濤;韓瑞;張偉;王成;張琦;謝國范;吳鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢武藥制藥有限公司
• 主分類號: C12M1/40
• 分類號: C12M1/40;C12M1/34;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 北京商專潤文專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11317
• 代理人: 王曄

本發(fā)明公開了一種循環(huán)式生物酶催化反應(yīng)系統(tǒng)，包括順次連接的循環(huán)式固定化反應(yīng)床、樹脂柱上游暫存罐、樹脂柱本體、樹脂柱下游暫存罐；所述循環(huán)式固定化反應(yīng)床包括：反應(yīng)罐；設(shè)置在反應(yīng)罐上方的預(yù)攪拌裝置，樹脂柱下游暫存罐還與預(yù)攪拌裝置連接；設(shè)置在預(yù)攪拌裝置與反應(yīng)罐之間的噴淋裝置，所述噴淋裝置伸至反應(yīng)罐頂部的內(nèi)部，用于向反應(yīng)罐噴射反應(yīng)液；間隔的設(shè)置在反應(yīng)罐內(nèi)部的至少一個(gè)反應(yīng)板，將反應(yīng)罐內(nèi)部分隔為多個(gè)反應(yīng)空間，所述反應(yīng)板內(nèi)部填充有催化劑；設(shè)置在反應(yīng)罐底部的底部攪拌裝置，且反應(yīng)罐的底部與樹脂柱上游暫存罐連接，反應(yīng)罐的底部還與預(yù)攪拌裝置連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物酶催化設(shè)備領(lǐng)域，具體地說，涉及一種循環(huán)式生物酶催化反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化工設(shè)備是化工機(jī)械的一部分，化工機(jī)械包括兩部分，其一是化工機(jī)器，主要是指諸如流體輸送的風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和各種泵等設(shè)備，其主要部件是運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，其二是化工設(shè)備主要是指部件是靜止的機(jī)械，諸如塔器等分離設(shè)備、容器和反應(yīng)器設(shè)備等。酶反應(yīng)器是游離酶和固定化酶在體外反應(yīng)時(shí)所需的反應(yīng)容器，該類反應(yīng)容器不但能夠控制催化反應(yīng)所需的各種條件，還能調(diào)節(jié)催化反應(yīng)的速度。酶反應(yīng)器的種類較多，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可劃分為膜反應(yīng)器、分批攪拌反應(yīng)器、連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器、連續(xù)攪拌桶-超濾反應(yīng)器、填充床式反應(yīng)器、循環(huán)反應(yīng)器、流化床式反應(yīng)器等。性能優(yōu)良的酶反應(yīng)器可以大幅提高生產(chǎn)效率。反應(yīng)器的作用是以盡可能低的成本。按一定的速度規(guī)定的反應(yīng)物制備特定產(chǎn)物。以酶作為催化劑進(jìn)行反應(yīng)所需的裝置稱為酶反應(yīng)器。酶反應(yīng)器不同于化學(xué)反應(yīng)器。它是在低溫、低壓下發(fā)揮作用，反應(yīng)器的耗能和產(chǎn)能也比較少。酶反應(yīng)器也不同于發(fā)酵反應(yīng)器，因?yàn)樗槐憩F(xiàn)自催化方式，即細(xì)胞的連續(xù)再生。但是，酶反應(yīng)器與其他反應(yīng)器一樣，都是根據(jù)它的產(chǎn)率和專一性來進(jìn)行評價(jià)的。

酶反應(yīng)器主要分為以下四類：1.攪拌罐型反應(yīng)器，它是具有攪拌裝置的傳統(tǒng)反應(yīng)器，主要由反應(yīng)罐、攪拌器和保溫裝置三部分組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、酶與底物混合充分均勻、溫度和pH易控制、能處理膠體底物和不溶性底物及催化劑更換方便等優(yōu)點(diǎn)，但該反應(yīng)器攪拌動(dòng)力消耗大，催化劑顆粒容易被攪拌槳葉的剪切力所破壞，酶的回收效率低。2.反應(yīng)罐型反應(yīng)器，把催化劑填充在反應(yīng)罐中的反應(yīng)器，是當(dāng)前工業(yè)上使用得最廣泛的固定化酶反應(yīng)器，具有單位體積的催化劑負(fù)荷量高、結(jié)構(gòu)簡單、容易放大、剪切力小、催化效率高等優(yōu)點(diǎn)。但也存在下列缺點(diǎn)：溫度和pH難控制；底物和產(chǎn)物濃度會(huì)產(chǎn)生軸向分布，易引起相應(yīng)的酶失活程度也呈軸向分布；更換部分催化劑相當(dāng)麻煩；柱內(nèi)壓降相當(dāng)大，底物必須加壓后才能進(jìn)入。3.流化床型反應(yīng)器是一種裝有較小顆粒的垂直塔式反應(yīng)器。具有傳熱與傳質(zhì)特性好、不堵塞、能處理粉狀底物、壓降較小等優(yōu)點(diǎn)，但它需要較高的流速才能維持粒子的充分流態(tài)化，而且放大較困難。4.膜式反應(yīng)器是利用膜的分離功能，同時(shí)完成反應(yīng)和分離過程的設(shè)備，其平板狀和螺旋卷型反應(yīng)器具有壓降小、放大容易的優(yōu)點(diǎn)，但與填充塔相比，反應(yīng)器內(nèi)單位體積催化劑的有效面積較小。

總而言之，現(xiàn)有的酶反應(yīng)器難以在體系雜質(zhì)少、固液分離容易、設(shè)備易清洗、更換催化劑簡便、酶催化劑回收率高、反應(yīng)設(shè)備高效利用、易工業(yè)放大等生產(chǎn)評價(jià)因素方面取得較大的平衡，導(dǎo)致現(xiàn)行設(shè)備普遍存在能耗高、操作復(fù)雜、設(shè)備清洗困難，這樣不僅耗費(fèi)時(shí)間，且工作效率低下，無法滿足企業(yè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)式生物酶催化反應(yīng)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，簡化操作，提高工作效率。

本發(fā)明提供一種循環(huán)式生物酶催化反應(yīng)系統(tǒng)，包括順次連接的循環(huán)式固定化反應(yīng)床、樹脂柱上游暫存罐、樹脂柱本體、樹脂柱下游暫存罐；

所述循環(huán)式固定化反應(yīng)床包括：

反應(yīng)罐；

設(shè)置在反應(yīng)罐上方的預(yù)攪拌裝置，樹脂柱下游暫存罐還與預(yù)攪拌裝置連接；

設(shè)置在預(yù)攪拌裝置與反應(yīng)罐之間的噴淋裝置，所述噴淋裝置伸至反應(yīng)罐頂部的內(nèi)部，用于向反應(yīng)罐噴射反應(yīng)液；

間隔的設(shè)置在反應(yīng)罐內(nèi)部的反應(yīng)板，將反應(yīng)罐內(nèi)部分隔為多個(gè)反應(yīng)空間，所述反應(yīng)板內(nèi)部填充有催化劑；