CN201132115Y - 磁场三相流化床酶解反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁场三相流化床酶解反应器，该反应器包括流化床反应器、轴相磁场发生器、供给电源装置、空气压缩机、初级空气过滤、二级空气过滤器、气体流量计和膜分离器，流化床反应器分别与气体流量计、膜分离器、计量泵连接；在流化床流化段外部设置了轴相磁场发生器，轴相磁场发生器与供给电源装置连接；储液槽分别与计量泵和膜分离器连接；储液槽外设置有恒温槽；空气压缩机、初级空气过滤、二级空气过滤器、气体流量计依次连接。该反应器不仅实现了连续化生产，而且能够便于酶的回收、提高固定化酶的利用率，同时可以提高高分子物质的降解率。

Description

磁场三相流化床酶解反应器

技术领域

本实用新型涉及生物磁响应性分析的磁性装置，特别涉及适用于高分子物质酶解反应的磁场三相流化床酶解反应器。

背景技术

目前，常用的生物高分子降解方法有化学法、物理法和酶解法。由于酶解法可以在较温和的条件下直接进行，相对于另外两种方法，酶解法具有不需要加入大量的反应试剂，不发生副反应，对环境基本不造成污染等优点，因而是高分子物质降解法中颇受人们关注的方法。然而，由于酶的价格比较贵，特别是专一性酶的价格更是昂贵，因而大大增加了生产成本，且难以实现大批量工业化生产。因此，寻求一种能够降低生产成本、同时又能实现连续化生产的方法成为实现商业化的期望。目前，常用的固定化酶反应器是流化床，不过，国内外研究的流化床基本是以降解底物为液相、固定化酶颗粒为固相组成的间歇式液固流化床，然而，对于高粘度粘稠物系(例如天然壳聚糖大分子物系)，此种反应器的液固传质系数低，造成产物生成率低，反应效率低，并且不利于酶的回收。

发明内容

为了克服现有的流化床液固传质系数低、酶回收困难的不足，本实用新型的目的在于提供一种磁场三相流化床酶解反应器，该反应器不仅实现了连续化生产，而且能够便于酶的回收、提高固定化酶的利用率，同时可以提高高分子物质的降解率。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种磁场三相流化床酶解反应器，包括流化床反应器、轴相磁场发生器、供给电源装置、空气压缩机、初级空气过滤、二级空气过滤器、气体流量计和膜分离器，流化床反应器分别与气体流量计、膜分离器、计量泵连接；所述流化床反应器从上往下依次设置了流化床溢流段、流化床流化段和流化床预分布段，在流化床流化段外部设置了轴相磁场发生器，轴相磁场发生器与供给电源装置连接。

所述储液槽分别与计量泵和膜分离器连接；储液槽外设置有恒温槽。所述空气压缩机、初级空气过滤、二级空气过滤器、气体流量计依次连接。

为了更好地实现本实用新型，所述磁场三相流化床酶解反应器还设置有产物收集器。

所述轴相磁场发生器包括外屏罩、支架、上盖板、压紧螺栓、压紧螺杆、绝缘支柱和下盖板；所述轴相磁场发生器内部设置磁场线圈，在磁场线圈四周设置外屏罩，磁场线圈上面设置上盖板，下面设置下盖板，上盖板和下盖板均通过压紧螺栓与压紧螺杆固定连接；轴相磁场发生器下部由支架支撑。磁场线圈由两组线圈组成，线圈之间用绝缘支柱分隔和支撑。

所述流化床预分布段设置气体分布板和一弯管式气体预分布器，所述弯管式气体预分布器由气体导入口和气体导出口组成，气体导入口偏轴心设置，气体导出口位于流化床预分布段C的轴线中心。

磁场三相流化床主要由轴相磁场发生器及其供给电源装置、流化床反应器、膜分离器、计量泵、空气压缩机构成。连接方式为从左往右、从上到下的顺序依次连接。首先，在流化床预分布段中设计一弯管式气体预分布器，气体由下部导入(即气体导入口)，由弯头导出(即气体导出口)，气体导出口位于预分布段的轴线中心，气体导入口偏轴心设计，经过该弯管式气体预分布器导入的气体避免或减少了床层沟流现象的产生及分布板小孔易堵塞的现象。第二，在流化床外施加一轴相磁场发生器装置，磁场形式是由直流供给电源装置产生的直流稳恒磁场(简称稳恒磁场)，首先，选择直流电源供给，经过稳压电源，再经过可控整流电路的控制装置，输出直流电流，经过直流电源开关输送到磁场发生器线圈，产生稳恒磁场。该磁场发生器由两组线圈组成(每个线圈又由两个小线圈组成)，此两组线圈串联接线、间距可调，根据需要可拆卸。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型的气体预分布器避免或减少了床层沟流现象的产生及分布板小孔易堵塞的现象，在流化床外施加了磁场，方便了酶的回收、实现了酶的重复利用，节省了成本的投入。同时，本实用新型磁场三相流化床酶解反应器实现了连续化操作。

附图说明

图1为磁场三相流化床实验装置流程图。

图2为轴相磁场发生器放大图。

图3为流化床预分布段放大图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种磁场三相流化床酶解反应器，包括流化床反应器1、轴相磁场发生器2、供给电源装置3、空气压缩机4、初级空气过滤5、二级空气过滤器6、气体流量计7、膜分离器9，流化床反应器分别与气体流量计7、膜分离器9、计量泵8连接；流化床反应器1从上往下依次设置了流化床溢流段A、流化床流化段B和流化床预分布段C，在流化床流化段B外部设置了轴相磁场发生器2，轴相磁场发生器2与供给电源装置3连接。

储液槽10分别与计量泵8和膜分离器9连接；储液槽10外设置有恒温槽11。空气压缩机4、初级空气过滤5、二级空气过滤器6、气体流量计7依次连接。储液槽10中设置有搅拌器12。磁场三相流化床酶解反应器还设置有产物收集器13。流化床反应器1通过流化床预分布段C与气体流量计7连接。

如图2所示，轴相磁场发生器2包括外屏罩15、支架16、上盖板17、压紧螺栓18、压紧螺杆19、绝缘支柱20和下盖板21；轴相磁场发生器2内部设置磁场线圈D，在磁场线圈D四周设置外屏罩15，磁场线圈D上面设置上盖板17，下面设置下盖板21，上盖板17和下盖板21均通过压紧螺栓18与压紧螺杆19固定连接；轴相磁场发生器2下部由支架16支撑。磁场线圈D由两组线圈组成，线圈之间用绝缘支柱20分隔和支撑。

如图3所示，流化床预分布段的结构放大图(纵剖面构造图)。所述流化床预分布段C设置气体分布板23和一弯管式气体预分布器22，所述弯管式气体预分布器22为一弯管，弯管式气体预分布器22由气体导入口24和气体导出口25组成，气体导入口24偏轴心设置，气体导出口25位于流化床预分布段C的轴线中心。

本实用新型磁场三相流化床酶解反应器是按下述方法操作的：用pH4.5和浓度为20mg·mL^-1的壳聚糖乙酸溶液作为反应底物，0.15MPa操作压力下，将50g磁性固定化酶载体装入流化床反应器1中，磁场强度为1.5kA/m的磁场，由气体流量计7控制的流量为50mL/min空气由空气压缩机4经过初级空气过滤器5和二级空气过滤器6，通过气体预分布器22鼓入流化床反应器1的流化床预分布段C，同时，将50℃(温度由恒温水浴锅控制)、流量为30mL/min的壳聚糖反应溶液由计量泵8通入流化床反应器1，反应150min后，用超滤膜分离器截留所需分子量范围的壳聚糖降解产物(即低聚壳聚糖)。经过此反应器，磁性固定化酶得到回收可以反复利用，重复使用9次后，酶活仍＞原固定化酶活的50％；同时得到的产物产率比没加磁场时提高了1.5倍。

Claims (5)

1、一种磁场三相流化床酶解反应器，其特征在于：所述反应器包括流化床反应器、轴相磁场发生器、供给电源装置、空气压缩机、初级空气过滤、二级空气过滤器、气体流量计和膜分离器，流化床反应器分别与气体流量计、膜分离器、计量泵连接；所述流化床反应器从上往下依次设置了流化床溢流段、流化床流化段和流化床预分布段，在流化床流化段外部设置了轴相磁场发生器，轴相磁场发生器与供给电源装置连接；所述储液槽分别与计量泵和膜分离器连接；储液槽外设置有恒温槽；所述空气压缩机、初级空气过滤、二级空气过滤器、气体流量计依次连接。

2、根据权利要求1所述的一种磁场三相流化床酶解反应器，其特征在于：所述磁场三相流化床酶解反应器还设置有产物收集器。

3、根据权利要求1所述的一种磁场三相流化床酶解反应器，其特征在于：所述轴相磁场发生器包括外屏罩、支架、上盖板、压紧螺栓、压紧螺杆、绝缘支柱和下盖板；所述轴相磁场发生器内部设置磁场线圈，在磁场线圈四周设置外屏罩，磁场线圈上面设置上盖板，下面设置下盖板，上盖板和下盖板均通过压紧螺栓与压紧螺杆固定连接；轴相磁场发生器下部由支架支撑。

4、根据权利要求3所述的一种磁场三相流化床酶解反应器，其特征在于：磁场线圈由两组线圈组成，线圈之间用绝缘支柱分隔和支撑。

5、根据权利要求1所述的一种磁场三相流化床酶解反应器，其特征在于：所述流化床预分布段设置气体分布板和一弯管式气体预分布器，所述弯管式气体预分布器由气体导入口和气体导出口组成，气体导入口偏轴心设置，气体导出口位于流化床预分布段的轴线中心。

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