CN206438130U - 一种高效利用l‑丙氨酸消旋酶的生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效利用L‑丙氨酸消旋酶的生产装置，包括DL‑丙氨酸转化反应器和热水管道出口，所述板式换热器上安装有循环水管道进口、球阀、热水管道进口、循环水管道出口、热水管道出口，所述板式换热器与超滤膜管组处理器连接的转化液过膜管上组接有球阀、流量计、压力表和清洗泵，所述超滤膜管组处理器与产物存储中转槽连接的清液产物输料管上组接有球阀，所述超滤膜管组处理器与清洗罐连接的清洗清液管上组接有球阀。利用本实用新型即可达到连续化、自动化生产DL‑丙氨酸，减少了“一锅法”酶的浪费及固定化法固定化材料成本等效果，同时将产品纯化与酶再利用整合在一起，简化了工序、缩短了生产周期、提高了生产效率。

Description

一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置

技术领域

本实用新型涉及L-丙氨酸消旋酶利用设备技术领域，具体为一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置。

背景技术

L-丙氨酸是一种氨基酸，用作制造维生素B6的原料，可作为食品添加剂、医药原料、化工原料及合成中间体，是一种应用范围广和发展潜力大的重要化工产品。在国外已广泛应用于食品工业的各个领域，年用量很大，且有日益增长的趋势。目前国内随着食品工业界对该食品添加剂认识的逐渐加深以及在医药工业中应用量的扩大，目前对DL-丙氨酸的市场需求在不断增长。

现在酶催化转化反应多采用“一锅法”和固定化酶法。“一锅法”在很多传统酶转化领域还保持活力，该法中酶和底物都是一次性投放、一次性清空，操作简单、成本较低，但转化时间长、酶的浪费严重也是难以避免的缺陷。随着固定化技术的日趋成熟，已经有很多工业规模的应用过程实施了固定化技术，展现了生物催化剂的丰富应用前景，该法最大优点为回收、重复利用了生物催化剂，然而真正投入大规模工业应用的固定化生物催化剂也不多，一方面由于固定化过程需使用有机溶剂，导致无法应用于食品工业，一方面当前固定化使用的试剂和载体成本高、固定化效率低、稳定性差、使用的设备复杂等方面因素限制其大规模应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，以解决上述背景技术中提出的当前固定化使用的试剂和载体成本高、固定化效率低、稳定性差、使用的设备复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案，一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，包括DL-丙氨酸转化反应器、超滤膜管组处理器、截止阀、清洗液管、转化液过膜管、清洗液出口和热水管道出口，所述DL-丙氨酸转化反应器的转化液出料口通过转化液输料管与板式换热器连接，再通过转化液过膜管与超滤膜管组处理器进口相连接，所述超滤膜管组处理器的清液出料口分别通过清液产物输料管与产物存储中转槽的进料口通过清洗清液管与清洗罐的清洗清液进口相连接，且所述超滤膜管组处理器的浓液出料口通过浓液产物输料管、输料管与DL-丙氨酸转化反应器的上端回收口相连接，所述DL-丙氨酸转化反应器上安装投料口、温度计、pH计和取样口，所述转化液出料口与板式换热器连接的转化液输料管上组接有球阀和增压泵，所述板式换热器上安装有循环水管道进口、球阀、热水管道进口、循环水管道出口、热水管道出口，所述板式换热器与超滤膜管组处理器连接的转化液过膜管上组接有球阀、流量计、压力表和清洗泵，所述超滤膜管组处理器与产物存储中转槽连接的清液产物输料管上组接有球阀，所述超滤膜管组处理器与清洗罐连接的清洗清液管上组接有球阀。

优选的，所述DL-丙氨酸转化过程是在DL-丙氨酸转化反应器、板式换热器和转化输料管整个回路中循环转化完成的，全程通过泵循环。

优选的，所述超滤膜管组处理器为管径30nm的管式超滤膜管，DL-丙氨酸转化反应器内装有L-丙氨酸和L-丙氨酸消旋酶，且产物存储中转槽装有转化液清液产物，也即DL-丙氨酸。

优选的，所述超滤膜管组处理器孔径0.5-100nm。

优选的，所述超滤膜管组处理器的浓液出料口与DL-丙氨酸转化反应器上端回收口经浓液产物输料管相连接，清液出料口与产物存储中转槽、清洗罐上进口分别经清液产物输料管、清洗清液管连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该高效利用L-丙氨酸消旋 酶的生产装置适量L-丙氨酸溶液于DL-丙氨酸转化反应器加热、标定pH与投放的适量L-丙氨酸消旋酶转化并进行比旋光度检测，以获得预定目标纯度的DL-丙氨酸，通过板式换热器控温、循环泵边循环反应体系边转化。转化完成后转化液经转化液过膜管、板式换热器、清洗泵输入超滤膜管组处理器，处理清液经清液产物输出管至产物存储中转槽，处理浓液经浓液产物输出管、上端回收口至DL-丙氨酸转化反应器，以对L-丙氨酸消旋酶进行再利用。多次转化后通过增压泵将清洗罐清洗液输入超滤膜管组处理器清洗，清洗清液经超滤膜管组处理器清液出口进入清洗罐，浓液经浓液出口、转化输料管、清洗泵与清洗清液在管道混合后再次进入超滤膜管组处理器清洗。据此，利用本实用新型即可达到连续化、自动化生产DL-丙氨酸，减少了“一锅法”酶的浪费及固定化法固定化材料成本等效果，同时将产品纯化与酶再利用整合在一起，简化了工序、缩短了生产周期、提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型转化循环状态结构示意图；

图3为本实用新型过膜状态结构示意图；

图4为本实用新型清洗状态结构示意图。

图中：1、DL-丙氨酸转化反应器，2、球阀，3、热水管道进口，4、投料口，5、压力表，6、pH计，7、温度计，8、取样口，9、增压泵，10、产物存储中转槽，11、上端回收口，12、输料管，13、清液出料口，14、转化液输料管，15、转化液出料口，16、清洗清液进口，17、超滤膜管组处理器，18、进料口，19、截止阀，20、清洗液管，21、清洗泵，22、清洗罐，23、浓液出料口，24、转化液过膜管，25、转化输料管，26、浓液产物输料管，27、超滤膜管组处理器进口，28、循环水管道进口，29、流量计，30、板式换热 器，31、清洗液出口，32、清液产物输料管，33、清洗清液管，34、循环水管道出口，35、热水管道出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，包括DL-丙氨酸转化反应器1、超滤膜管组处理器17、截止阀19、清洗液管20、转化液过膜管24、清洗液出口31和热水管道出口35，DL-丙氨酸转化反应器1的转化液出料口15通过转化液输料管14与板式换热器30连接，再通过转化液过膜管24与超滤膜管组处理器进口27相连接，DL-丙氨酸转化过程是在DL-丙氨酸转化反应器1、板式换热器30和转化输料管25整个回路中循环转化完成的，全程通过泵循环，超滤膜管组处理器17的清液出料口13分别通过清液产物输料管32与产物存储中转槽10的进料口18通过清洗清液管33与清洗罐22的清洗清液进口16相连接，且超滤膜管组处理器17的浓液出料口23通过浓液产物输料管26、输料管12与DL-丙氨酸转化反应器1的上端回收口11相连接，超滤膜管组处理器17为管径30nm的管式超滤膜管，DL-丙氨酸转化反应器1内装有L-丙氨酸和L-丙氨酸消旋酶，且产物存储中转槽10装有转化液清液产物，也即DL-丙氨酸，超滤膜管组处理器17孔径0.5-100nm，超滤膜管组处理器17的浓液出料口23与DL-丙氨酸转化反应器1上端回收口11经浓液产物输料管26相连接，清液出料口13与产物存储中转槽10、清洗罐22上进口分别经清液产物输料管32、清洗清 液管33连接，DL-丙氨酸转化反应器1上安装投料口4、温度计7、pH计6和取样口8，转化液出料口15与板式换热器30连接的转化液输料管14上组接有球阀2和增压泵9，板式换热器30上安装有循环水管道进口28、球阀2、热水管道进口3、循环水管道出口34、热水管道出口35，板式换热器30与超滤膜管组处理器17连接的转化液过膜管24上组接有球阀2、流量计29、压力表5和清洗泵21，超滤膜管组处理器17与产物存储中转槽10连接的清液产物输料管32上组接有球阀2，超滤膜管组处理器17与清洗罐22连接的清洗清液管33上组接有球阀2。

工作原理：在使用高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置时，先发酵法制备L-丙氨酸消旋酶，使大肠杆菌工程菌经适当培养结束后，以14000转/分钟的转速离心5分钟后取得菌体，再在-20℃冻溶裂解1天，所得冷冻固体即为L-丙氨酸消旋酶菌泥；如图2所示：其为本实用新型的转化循环状态图，将由发酵法代谢产生的L-丙氨酸溶解于适量自来水中，使之含量达到20％(重量体积百分比)，以片碱调整pH值至7.0，通过增压泵9使其在板式换热器30上以热水管3/47加热并控温至42℃时，在DL-丙氨酸转化反应器1、转化液输料管14、板式换热器30、转化输料管25及输料管12之间以增压泵9循环，加入适量的该L-丙氨酸消旋酶菌泥，通过流量计29与增压泵9控制流速，板式换热器30全程控温至约5h，测定转化液比旋光度值，其值为零时即可进入下一步输料；如图3所示：其为本实用新型的过膜状态图，再通过打开或闭合相对的球阀2，并打开截止阀19，启动增压泵9、清洗泵21，使上述转化液通过转化液输料管14上组接的增压泵9、流量计29及转化液过膜管24上组接的清洗泵21、压力表5、截止阀19定速输送往超滤膜管组处理器17以一定浓缩比进行浓液、清液分离，然后清液通过清液产物输料管32输送往产物存储中转槽10等待进入后续工艺，同时浓液通过浓液产物输料管26、输料管12输送往DL-丙氨酸转化反应器1进行再利用，之后再往DL-丙氨酸转化反应器1中投放适量L-丙氨酸及L-丙氨酸消旋酶菌泥，并加水至一定体积，重复上述后过程，依次循环；如图4所示：其为本实用新型的清洗状态图，循环一定次数后超滤膜管组处理器17通量降低难以处理转化液时，此次转化浓液排掉并对超滤膜管组处理器17进行清洗，此时关闭或开启对应的球阀2，并关闭增压泵9，以转化液过膜管24上组接的清洗泵21、压力表5将清洗罐22中清洗液定速通过清洗液管20、转化液过膜管24输送往超滤膜管组处理器17，其中清洗清液通过清液出料口13、清洗清液管33、清洗清液进口16进入清洗罐21加入清洗循环，清洗浓液通过浓液出料口23、浓液产物输料管23、截止阀19、转化输料管25、清洗泵21进入转化液过膜管24与清洗液混合后进入超滤膜管组处理器17加入循环处理，通过截止阀19、压力表5与清洗泵21控制清洗流速和压力；超滤膜管组处理器17通量正常后，重复图3的工序，以此循环。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，包括DL-丙氨酸转化反应器(1)、超滤膜管组处理器(17)、截止阀(19)、清洗液管(20)、转化液过膜管(24)、清洗液出口(31)和热水管道出口(35)，其特征在于：所述DL-丙氨酸转化反应器(1)的转化液出料口(15)通过转化液输料管(14)与板式换热器(30)连接，再通过转化液过膜管(24)与超滤膜管组处理器进口(27)相连接，所述超滤膜管组处理器(17)的清液出料口(13)分别通过清液产物输料管(32)与产物存储中转槽(10)的进料口(18)通过清洗清液管(33)与清洗罐(22)的清洗清液进口(16)相连接，且所述超滤膜管组处理器(17)的浓液出料口(23)通过浓液产物输料管(26)、输料管(12)与DL-丙氨酸转化反应器(1)的上端回收口(11)相连接，所述DL-丙氨酸转化反应器(1)上安装投料口(4)、温度计(7)、pH计(6)和取样口(8)，所述转化液出料口(15)与板式换热器(30)连接的转化液输料管(14)上组接有球阀(2)和增压泵(9)，所述板式换热器(30)上安装有循环水管道进口(28)、球阀(2)、热水管道进口(3)、循环水管道出口(34)、热水管道出口(35)，所述板式换热器(30)与超滤膜管组处理器(17)连接的转化液过膜管(24)上组接有球阀(2)、流量计(29)、压力表(5)和清洗泵(21)，所述超滤膜管组处理器(17)与产物存储中转槽(10)连接的清液产物输料管(32)上组接有球阀(2)，所述超滤膜管组处理器(17)与清洗罐(22)连接的清洗清液管(33)上组接有球阀(2)。

2.根据权利要求1所述的一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，其特征在于：所述DL-丙氨酸转化过程是在DL-丙氨酸转化反应器(1)、板式换热器(30)和转化输料管(25)整个回路中循环转化完成的，全程通过泵循环。

3.根据权利要求1所述的一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，其特征在于：所述超滤膜管组处理器(17)为管径30nm的管式超滤膜管，DL- 丙氨酸转化反应器(1)内装有L-丙氨酸和L-丙氨酸消旋酶，且产物存储中转槽(10)装有转化液清液产物，也即DL-丙氨酸。

4.根据权利要求1所述的一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，其特征在于：所述超滤膜管组处理器(17)孔径0.5-100nm。

5.根据权利要求1所述的一种高效利用L-丙氨酸消旋酶的生产装置，其特征在于：所述超滤膜管组处理器(17)的浓液出料口(23)与DL-丙氨酸转化反应器(1)上端回收口(11)经浓液产物输料管(26)相连接，清液出料口(13)与产物存储中转槽(10)、清洗罐(22)上进口分别经清液产物输料管(32)、清洗清液管(33)连接。