磁場三相流化床酶解反應器的製作方法
2023-05-18 21:10:06 1
專利名稱：磁場三相流化床酶解反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物磁響應性分析的磁性裝置，特別涉及適用於高分子物質酶解反應的磁場三相流化床酶解反應器。
背景技術：
目前，常用的生物高分子降解方法有化學法、物理法和酶解法。由於酶解法可以在較溫和的條件下直接進行，相對於另外兩種方法，酶解法具有不需要加入大量的反應試劑，不發生副反應，對環境基本不造成汙染等優點，因而是高分子物質降解法中頗受人們關注的方法。然而，由於酶的價格比較貴，特別是專一性酶的價格更是昂貴，因而大大增加了生產成本，且難以實現大批量工業化生產。因此，尋求一種能夠降低生產成本、同時又能實現連續化生產的方法成為實現商業化的期望。目前，常用的固定化酶反應器是流化床，不過，國內外研究的流化床基本是以降解底物為液相、固定化酶顆粒為固相組成的間歇式液固流化床，然而，對於高粘度粘稠物系(例如天然殼聚糖大分子物系)，此種反應器的液固傳質係數低，造成產物生成率低，反應效率低，並且不利於酶的回收。
發明內容
為了克服現有的流化床液固傳質係數低、酶回收困難的不足，本實用新型的目的在於提供一種磁場三相流化床酶解反應器，該反應器不僅實現了連續化生產，而且能夠便於酶的回收、提高固定化酶的利用率，同時可以提高高分子物質的降解率。
本實用新型的目的通過下述技術方案實現一種磁場三相流化床酶解反應器，包括流化床反應器、軸相磁場發生器、供給電源裝置、空氣壓縮機、初級空氣過濾、二級空氣過濾器、氣體流量計和膜分離器，流化床反應器分別與氣體流量計、膜分離器、計量泵連接；所述流化床反應器從上往下依次設置了流化床溢流段、流化床流化段和流化床預分布段，在流化床流化段外部設置了軸相磁場發生器，軸相磁場發生器與供給電源裝置連接。
所述儲液槽分別與計量泵和膜分離器連接；儲液槽外設置有恆溫槽。所述空氣壓縮機、初級空氣過濾、二級空氣過濾器、氣體流量計依次連接。
為了更好地實現本實用新型，所述磁場三相流化床酶解反應器還設置有產物收集器。
所述軸相磁場發生器包括外屏罩、支架、上蓋板、壓緊螺栓、壓緊螺杆、絕緣支柱和下蓋板；所述軸相磁場發生器內部設置磁場線圈，在磁場線圈四周設置外屏罩，磁場線圈上面設置上蓋板，下面設置下蓋板，上蓋板和下蓋板均通過壓緊螺栓與壓緊螺杆固定連接；軸相磁場發生器下部由支架支撐。磁場線圈由兩組線圈組成，線圈之間用絕緣支柱分隔和支撐。
所述流化床預分布段設置氣體分布板和一彎管式氣體預分布器，所述彎管式氣體預分布器由氣體導入口和氣體導出口組成，氣體導入口偏軸心設置，氣體導出口位於流化床預分布段C的軸線中心。
磁場三相流化床主要由軸相磁場發生器及其供給電源裝置、流化床反應器、膜分離器、計量泵、空氣壓縮機構成。連接方式為從左往右、從上到下的順序依次連接。首先，在流化床預分布段中設計一彎管式氣體預分布器，氣體由下部導入(即氣體導入口)，由彎頭導出(即氣體導出口)，氣體導出口位於預分布段的軸線中心，氣體導入口偏軸心設計，經過該彎管式氣體預分布器導入的氣體避免或減少了床層溝流現象的產生及分布板小孔易堵塞的現象。第二，在流化床外施加一軸相磁場發生器裝置，磁場形式是由直流供給電源裝置產生的直流穩恆磁場(簡稱穩恆磁場)，首先，選擇直流電源供給，經過穩壓電源，再經過可控整流電路的控制裝置，輸出直流電流，經過直流電源開關輸送到磁場發生器線圈，產生穩恆磁場。該磁場發生器由兩組線圈組成(每個線圈又由兩個小線圈組成)，此兩組線圈串聯接線、間距可調，根據需要可拆卸。
本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果 本實用新型的氣體預分布器避免或減少了床層溝流現象的產生及分布板小孔易堵塞的現象，在流化床外施加了磁場，方便了酶的回收、實現了酶的重複利用，節省了成本的投入。同時，本實用新型磁場三相流化床酶解反應器實現了連續化操作。
圖1為磁場三相流化床實驗裝置流程圖。
圖2為軸相磁場發生器放大圖。
圖3為流化床預分布段放大圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例 如圖1所示，一種磁場三相流化床酶解反應器，包括流化床反應器1、軸相磁場發生器2、供給電源裝置3、空氣壓縮機4、初級空氣過濾5、二級空氣過濾器6、氣體流量計7、膜分離器9，流化床反應器分別與氣體流量計7、膜分離器9、計量泵8連接；流化床反應器1從上往下依次設置了流化床溢流段A、流化床流化段B和流化床預分布段C，在流化床流化段B外部設置了軸相磁場發生器2，軸相磁場發生器2與供給電源裝置3連接。
儲液槽10分別與計量泵8和膜分離器9連接；儲液槽10外設置有恆溫槽11。空氣壓縮機4、初級空氣過濾5、二級空氣過濾器6、氣體流量計7依次連接。儲液槽10中設置有攪拌器12。磁場三相流化床酶解反應器還設置有產物收集器13。流化床反應器1通過流化床預分布段C與氣體流量計7連接。
如圖2所示，軸相磁場發生器2包括外屏罩15、支架16、上蓋板17、壓緊螺栓18、壓緊螺杆19、絕緣支柱20和下蓋板21；軸相磁場發生器2內部設置磁場線圈D，在磁場線圈D四周設置外屏罩15，磁場線圈D上面設置上蓋板17，下面設置下蓋板21，上蓋板17和下蓋板21均通過壓緊螺栓18與壓緊螺杆19固定連接；軸相磁場發生器2下部由支架16支撐。磁場線圈D由兩組線圈組成，線圈之間用絕緣支柱20分隔和支撐。
如圖3所示，流化床預分布段的結構放大圖(縱剖面構造圖)。所述流化床預分布段C設置氣體分布板23和一彎管式氣體預分布器22，所述彎管式氣體預分布器22為一彎管，彎管式氣體預分布器22由氣體導入口24和氣體導出口25組成，氣體導入口24偏軸心設置，氣體導出口25位於流化床預分布段C的軸線中心。
本實用新型磁場三相流化床酶解反應器是按下述方法操作的用pH4.5和濃度為20mg·mL-1的殼聚糖乙酸溶液作為反應底物，0.15MPa操作壓力下，將50g磁性固定化酶載體裝入流化床反應器1中，磁場強度為1.5kA/m的磁場，由氣體流量計7控制的流量為50mL/min空氣由空氣壓縮機4經過初級空氣過濾器5和二級空氣過濾器6，通過氣體預分布器22鼓入流化床反應器1的流化床預分布段C，同時，將50℃(溫度由恆溫水浴鍋控制)、流量為30mL/min的殼聚糖反應溶液由計量泵8通入流化床反應器1，反應150min後，用超濾膜分離器截留所需分子量範圍的殼聚糖降解產物(即低聚殼聚糖)。經過此反應器，磁性固定化酶得到回收可以反覆利用，重複使用9次後，酶活仍＞原固定化酶活的50％；同時得到的產物產率比沒加磁場時提高了1.5倍。
權利要求1、一種磁場三相流化床酶解反應器，其特徵在於所述反應器包括流化床反應器、軸相磁場發生器、供給電源裝置、空氣壓縮機、初級空氣過濾、二級空氣過濾器、氣體流量計和膜分離器，流化床反應器分別與氣體流量計、膜分離器、計量泵連接；所述流化床反應器從上往下依次設置了流化床溢流段、流化床流化段和流化床預分布段，在流化床流化段外部設置了軸相磁場發生器，軸相磁場發生器與供給電源裝置連接；所述儲液槽分別與計量泵和膜分離器連接；儲液槽外設置有恆溫槽；所述空氣壓縮機、初級空氣過濾、二級空氣過濾器、氣體流量計依次連接。
2、根據權利要求1所述的一種磁場三相流化床酶解反應器，其特徵在於所述磁場三相流化床酶解反應器還設置有產物收集器。
3、根據權利要求1所述的一種磁場三相流化床酶解反應器，其特徵在於所述軸相磁場發生器包括外屏罩、支架、上蓋板、壓緊螺栓、壓緊螺杆、絕緣支柱和下蓋板；所述軸相磁場發生器內部設置磁場線圈，在磁場線圈四周設置外屏罩，磁場線圈上面設置上蓋板，下面設置下蓋板，上蓋板和下蓋板均通過壓緊螺栓與壓緊螺杆固定連接；軸相磁場發生器下部由支架支撐。
4、根據權利要求3所述的一種磁場三相流化床酶解反應器，其特徵在於磁場線圈由兩組線圈組成，線圈之間用絕緣支柱分隔和支撐。
5、根據權利要求1所述的一種磁場三相流化床酶解反應器，其特徵在於所述流化床預分布段設置氣體分布板和一彎管式氣體預分布器，所述彎管式氣體預分布器由氣體導入口和氣體導出口組成，氣體導入口偏軸心設置，氣體導出口位於流化床預分布段的軸線中心。
專利摘要本實用新型公開了一種磁場三相流化床酶解反應器，該反應器包括流化床反應器、軸相磁場發生器、供給電源裝置、空氣壓縮機、初級空氣過濾、二級空氣過濾器、氣體流量計和膜分離器，流化床反應器分別與氣體流量計、膜分離器、計量泵連接；在流化床流化段外部設置了軸相磁場發生器，軸相磁場發生器與供給電源裝置連接；儲液槽分別與計量泵和膜分離器連接；儲液槽外設置有恆溫槽；空氣壓縮機、初級空氣過濾、二級空氣過濾器、氣體流量計依次連接。該反應器不僅實現了連續化生產，而且能夠便於酶的回收、提高固定化酶的利用率，同時可以提高高分子物質的降解率。
文檔編號C12M1/33GK201132115SQ200720061568
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月14日 優先權日2007年12月14日
發明者冰 李, 寇靈梅, 郭祀遠, 琳 李, 玲 陳, 李曉璽 申請人:華南理工大學