適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置，包括反應(yīng)釜，所述釜體上部設(shè)有原料入口、回用生物酶溶液入口，下部有混合液的出口，出口與分離釜相連，分離釜的下部有管道通過塑料泵與反應(yīng)釜相連，同時另一出口通過塑料泵與清水池相連。分離釜和清水池的下部都有一個強力電磁鐵，通電后產(chǎn)生強磁對得到的可磁性回收生物酶催化劑進行磁力回收，達到快速分離的目的，使催化劑和液體分離加快處理。清水池的上部通過管道與塑料泵的和分離釜相連。本發(fā)明設(shè)計的裝置即可用于可磁力回收催化劑本身的工業(yè)化生產(chǎn)，也可用于工業(yè)中使用可磁力回收、可重復(fù)使用的催化劑的其他工業(yè)生產(chǎn)裝置。
【專利說明】
適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于催化劑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]酶作為生物催化劑，具有選擇性高、催化條件溫和、無污染等顯著特點，已經(jīng)被開發(fā)廣泛應(yīng)用于食品加工、醫(yī)藥、紡織和精細化工等行業(yè)。酶的使用通常是在游離狀態(tài)下以稀溶液的形式與底物進行催化反應(yīng)，反應(yīng)完成后難以將酶回收，只宜在釜式反應(yīng)器中使用，分批投放，成本較高。同時天然酶穩(wěn)定性差，易失活，不能重復(fù)使用，并且產(chǎn)物分離純化困難，使其難于在工業(yè)催化中大規(guī)模應(yīng)用。近年來，通過固定化來提高酶的穩(wěn)定性以及重復(fù)使用次數(shù)成為研究的熱點。將酶與某些不溶性大分子載體結(jié)合，形成固定化酶，其優(yōu)點是可以構(gòu)成連續(xù)作業(yè)，可以在連續(xù)流動的攪拌反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中使用。固定化后?？商岣呙傅姆€(wěn)定性，有些場合還可提高活力。但是，固載化的生物酶催化劑的回收利用仍然面臨如何從反應(yīng)體系中分離的問題，常常是伴隨著過濾或離心等單元操作，導(dǎo)致生物酶的損失甚至失活，再生效果堪憂。
[0003]納米磁性材料做為理想的生物酶載體，具有常規(guī)材料所不具備的性能，使得其潛在應(yīng)用極為有利，對于納米磁性材料及其在生物酶固載的應(yīng)用方面研究工作己經(jīng)不再局限于單一學(xué)科與單一研究方法，而是多學(xué)科和多種研究方法的綜合利用。通過對磁性粒子表面功能化，功能化后與生物酶發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)作用使生物酶牢固的固載于磁性載體上，磁性載體以其高效的磁性作用，便于在使用后回收。雖然目前有可磁性回收生物酶的小型制備裝置，但由于生物酶為蛋白質(zhì)或多肽等生物活性物質(zhì)，穩(wěn)定性差，易失活，所以該裝置僅僅限制在實驗室或少量生物酶的制備，目前還沒有適用于工業(yè)化生產(chǎn)或回收生物酶的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置，可有效制備可磁性回收固載生物酶催化劑。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置，包括聚四氟乙烯反應(yīng)釜、分離釜和清洗池，
[0007]所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜上部設(shè)置原料入口和第一管道，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜通過所述第一管道與所述分離釜側(cè)壁連接，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜下部通過第二管道與分離釜頂部連接，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)部設(shè)置攪拌器；
[0008]所述分離釜底部設(shè)置電磁鐵，所述分離釜下部通過第四管道與所述清洗池頂部連接，所述分離釜的頂部通過第三管道與清洗池的側(cè)壁連接；
[0009]所述清洗池頂部設(shè)置清水入口，所述清洗池上部側(cè)壁設(shè)置廢水出口，所述清洗池下部設(shè)置產(chǎn)品出口，所述清洗池底部設(shè)置電磁鐵，所述清洗池內(nèi)設(shè)置攪拌器；
[0010]所述第一、二、三、四管道上都設(shè)置閥門，所述第一、三、四管道上都設(shè)置塑料栗。
[0011]優(yōu)選:所述所述清洗池下部設(shè)置產(chǎn)品出口通過第五管道與成品槽連接。
[0012]優(yōu)選:所述分離釜的頂部設(shè)置上蓋，所述上蓋上具有第二、三管道通過的孔。
[0013]優(yōu)選:所述管道為高性能PVC管。
[0014]優(yōu)選:所述反應(yīng)釜的外殼支撐于支架上。
[0015]優(yōu)選:所述清洗池為方形，所述清洗池的頂部設(shè)置上蓋，所述上蓋上具有第四管道通過的孔和清水入口。
[0016]優(yōu)選:所述反應(yīng)釜、分離釜和清洗池采用聚四氟乙烯材料，優(yōu)點:有效防止磁性生物酶催化劑的附著，增加輸送的流暢性。
[0017]分離釜和清水池上部帶有蓋板，防止液體外濺和其他外部雜質(zhì)進入內(nèi)部。
[0018]上述的裝置在生產(chǎn)可磁性回收材料中的應(yīng)用。
[0019]—種基于上述裝置工業(yè)化生產(chǎn)可磁性回收生物酶的方法，
[0020](I)將成品磁性載體和偶聯(lián)劑加入到反應(yīng)釜中，再加入生物酶溶液，通過攪拌反應(yīng)；
[0021](2)反應(yīng)完成后，打開反應(yīng)爸的第二管道上的閥門，使反應(yīng)后的混合液體進入分離釜；
[0022](3)將所述反應(yīng)釜底部的磁鐵通電，使混合液中的磁性生物酶被吸引，使磁性生物酶與溶液分離，分離后的液體通過所述第一管道上的塑料栗栗入反應(yīng)釜，分離得到的磁性生物酶通過第四管道上的栗栗入清洗池；
[0023](4)向清洗池中栗入清水，攪拌清洗，通過第四管道上的栗將清洗池中部分清水栗入分離釜中，使分離釜中的磁性生物酶催化劑被完全轉(zhuǎn)移進清水池；
[0024](5)將所述清洗池底部的磁鐵通電，將清洗后的廢水排出。
[0025 ]優(yōu)選:所述方法還包括(6)清洗后的磁性生物酶有栗打入成品槽。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]本發(fā)明的生產(chǎn)裝置可以用于工業(yè)化生產(chǎn)的可磁力回收的催化劑以及載體材料的大型裝置，可以實現(xiàn)Kg甚至噸級別的生產(chǎn)，可以高效的實現(xiàn)可磁力回收催化劑的快捷分離，具有結(jié)構(gòu)簡單，投資少，維修方便，可保證長時間正常運轉(zhuǎn)?？梢愿咝Т笈恐苽浯判陨锩复呋瘎?。用于工業(yè)化生產(chǎn)時，固載后的酶溶液可以套用，實現(xiàn)循環(huán)減少浪費，所以具有很好的經(jīng)濟性。
[0028]本發(fā)明所使用的栗都是塑料栗，在物料通過的部分全部由聚四氟乙烯塑料組成。減少磁性生物酶催化劑在上面的粘附。
[0029]清洗池的底部也設(shè)有一個強力電磁鐵，方便對清洗過程中的磁性生物酶的磁力分離回收，減少清洗過程中的損失。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]其中，1.反應(yīng)釜，2.分離釜，3.電磁鐵，4.第一管道，5.第二管道，6.清水池，7.第四管道，8.第三管道，9.清水入口，10.廢水出口，11.第五管道，12.產(chǎn)品出口，13.攪拌器。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0033]如圖1所示，一種適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置，包括聚四氟乙烯反應(yīng)釜1、分離釜2和清洗池6，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜I上部設(shè)置原料入口和第一管道4，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜I通過所述第一管道4與所述分離釜2側(cè)壁連接，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜I下部通過第二管道5與分離釜2頂部連接，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜I內(nèi)部設(shè)置攪拌器13；
[0034]所述分離釜2底部設(shè)置電磁鐵3，所述分離釜2下部通過第四管道7與所述清洗池6頂部連接，所述分離釜2的頂部通過第三管道8與清洗池6的側(cè)壁連接；
[0035]所述清洗池6頂部設(shè)置清水入口 9，所述清洗池6上部側(cè)壁設(shè)置廢水出口 10，所述清洗池6下部設(shè)置產(chǎn)品出口 12，所述清洗池6底部設(shè)置電磁鐵3，所述清洗池6內(nèi)設(shè)置攪拌器13;
[0036]所述第一、二、三、四管道上都設(shè)置閥門，所述第一、三、四管道上都設(shè)置塑料栗。
[0037]所述所述清洗池6下部設(shè)置產(chǎn)品出口12通過第五管道11與成品槽連接。
[0038]所述分離釜2的頂部設(shè)置上蓋，所述上蓋上具有第二、三管道通過的孔。
[0039]所述管道為高性能PVC管。
[0040]所述反應(yīng)釜的外殼支撐于支架上。
[0041 ]所述清洗池6為方形，所述清洗池6的頂部設(shè)置上蓋，所述上蓋上具有第四管道7通過的孔和清水入口 9。
[0042]所述反應(yīng)釜1、分離釜2和清洗池6采用聚四氟乙烯材料。
[0043]上述裝置的工作過程如下:
[0044]使用時，成品磁性載體溶解于緩沖溶液中，配制一定濃度的偶聯(lián)劑，和一定濃度的生物酶通過原料入口送入反應(yīng)釜I中，開動攪拌器13開始反應(yīng)。反應(yīng)一定的時間，反應(yīng)后的混合液體通過第二管道5進入分離釜中2中。打開分離釜2底部的電磁鐵3的電源，使電磁鐵3通電產(chǎn)生磁性，使混合液體中的磁性生物酶催化劑與未反應(yīng)的生物酶溶液分離，分離后的生物酶溶液通過塑料栗打入反應(yīng)釜I中，底部被吸附的生物酶催化劑在停止電磁鐵3通電后，通過塑料栗打入清水池6中。分離釜2中分離得到的磁性生物酶催化劑在清水池6中清洗，同時通過塑料栗將部分清水送入分離釜2中，清洗部分殘留在分離釜2中的磁性生物酶催化劑，清洗三次使磁性生物酶催化劑全部轉(zhuǎn)入清洗池6中，清洗后，打開清洗池6底部的電磁鐵3的電源，使電磁鐵3產(chǎn)生強力磁性，吸引得到的生物酶催化劑。將上清液通過塑料栗打回分離釜2中，周轉(zhuǎn)。底部的磁性生物酶催化劑在去掉電磁鐵3的磁性后由栗送入成品槽，進行后續(xù)處理得到成品。
[0045]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于工業(yè)化應(yīng)用的可磁性回收生物酶的生產(chǎn)裝置，其特征是:包括聚四氟乙烯反應(yīng)釜、分離釜和清洗池;所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜上部設(shè)置原料入口和第一管道，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜通過所述第一管道與所述分離釜側(cè)壁連接，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜下部通過第二管道與分離釜頂部連接，所述聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)部設(shè)置攪拌器;所述分離釜底部設(shè)置電磁鐵，所述分離釜下部通過第四管道與所述清洗池頂部連接，所述分離釜的頂部通過第三管道與清洗池的側(cè)壁連接;所述清洗池頂部設(shè)置清水入口，所述清洗池上部側(cè)壁設(shè)置廢水出口，所述清洗池下部設(shè)置產(chǎn)品出口，所述清洗池底部設(shè)置電磁鐵，所述清洗池內(nèi)設(shè)置攪拌器;所述第一、二、三、四管道上都設(shè)置閥門，所述第一、三、四管道上都設(shè)置塑料栗。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是:所述清洗池下部設(shè)置產(chǎn)品出口通過第五管道與成品槽連接。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是:所述分離釜的頂部設(shè)置上蓋，所述上蓋上具有第二、三管道通過的孔。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是:所述反應(yīng)釜的外殼支撐于支架上。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是:所述清洗池為方形，所述清洗池的頂部設(shè)置上蓋，所述上蓋上具有第四管道通過的孔和清水入口。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是:所述反應(yīng)釜、分離釜和清洗池采用聚四氟乙烯材料。7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是:所述管道為高性能PVC管。8.權(quán)利要求1-7任一所述的裝置在生產(chǎn)可磁性回收材料中的應(yīng)用。9.一種基于權(quán)利要求1-7任一所述裝置工業(yè)化生產(chǎn)可磁性回收生物酶的方法，其特征是:步驟如下: (1)將成品磁性載體和偶聯(lián)劑加入到反應(yīng)釜中，再加入生物酶溶液，通過攪拌反應(yīng)； (2)反應(yīng)完成后，打開反應(yīng)爸的第二管道上的閥門，使反應(yīng)后的混合液體進入分離爸； (3)將所述反應(yīng)釜底部的磁鐵通電，使混合液中的磁性生物酶被吸弓I，使磁性生物酶與溶液分離，分離后的液體通過所述第一管道上的塑料栗栗入反應(yīng)釜，分離得到的磁性生物酶通過第四管道上的栗栗入清洗池； (4)向清洗池中栗入清水，攪拌清洗，通過第四管道上的栗將清洗池中部分清水栗入分離釜中，使分離釜中的磁性生物酶催化劑被完全轉(zhuǎn)移進清水池； (5)將所述清洗池底部的磁鐵通電，將清洗后的廢水排出。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是:還包括(6)清洗后的磁性生物酶有栗打入成品槽。
【文檔編號】C12N11/14GK105861307SQ201610321556
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】張其坤, 馬曉曄, 楊兵, 趙雷振
【申請人】山東師范大學(xué)