CN211255950U - 一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，其结构包括酶反应器、酶分离器和产物储罐；酶反应器包括罐体和设置在罐体内的搅拌器；酶分离器包括壳体、从上到下依次设置在壳体内的上腔室、膜管腔和下腔室，下腔室的中部设置有分隔板，将下腔室分为左侧的进液腔和右侧的出液腔，进液腔通过管道与酶反应器的反应液出口相连，在该管道上设有加压泵，出液腔通过管道与酶反应器的酶加入口相连，在该管道上设有酶回收泵；在膜管腔内设置有陶瓷膜管，在膜管腔的侧壁上设有产物出口，产物出口通过管道与产物储罐相连。本实用新型实现了苯甘氨酸的制备过程中酶的分离，大大降低了酶的用量，提高了酶的催化效率，延长了酶的使用寿命。

Description

一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种苯甘氨酸的酶法合成装置，具体地说是一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置。

背景技术

苯甘氨酸及其衍生物是一种重要的医药中间体，常用于合成氨苄青霉素、头孢氨苄、头孢拉定等β-内酰胺类抗生素，也用于合成多肽激素和多种农药。苯甘氨酸及其衍生物的合成方法有化学法和酶法两大类，由于化学法存在成本较高、污染严重等问题，因而酶法日益受到重视。

目前，苯甘氨酸的酶法合成大都是采用间歇生产，将酶固定化后再进行酶的催化反应，该合成方法使得酶的用量较大，且酶的催化效率较低。如果不将酶固定，直接采用活性酶进行合成，则通常酶使用2-3次就会失活，增加生产成本。因此，需要对苯甘氨酸的酶法合成装置进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，以解决现有苯甘氨酸的酶法合成中的酶用量较大、且催化效率较低的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，包括酶反应器、酶分离器和产物储罐；所述酶反应器包括罐体和设置在罐体内的搅拌器，在罐体的顶部设置有酶加入口、原料进口，在罐体的底部设置有反应液出口，所述搅拌器包括矩形支撑框体和设置在矩形支撑框体两个竖向边框上的螺旋搅拌叶片；所述酶分离器包括壳体、从上到下依次设置在壳体内的上腔室、膜管腔和下腔室，所述下腔室的中部设置有分隔板，将下腔室分为左侧的进液腔和右侧的出液腔，所述进液腔通过管道与酶反应器的反应液出口相连，在该管道上设有加压泵，所述出液腔通过管道与所述酶反应器的酶加入口相连，在该管道上设有酶回收泵；在膜管腔内设置有陶瓷膜管，位于左侧的陶瓷膜管的下端与进液腔相连通，位于右侧的陶瓷膜管的下端与出液腔相连通，各陶瓷膜管的上端均与上腔室连通，在膜管腔的侧壁上设有产物出口，所述产物出口通过管道与产物储罐相连。

所述酶分离器包括第一酶分离器和第二酶分离器，所述第一酶分离器的进液腔通过管道与酶反应器的反应液出口相连，在该管道上设有第一加压泵，所述第一酶分离器的出液腔通过管道与第二酶分离器的进液腔相连，在该管道上设有第二加压泵，所述第二酶分离器的出液腔通过管道与酶反应器的酶加入口相连，所述酶回收泵设置在该管道上，所述第一酶分离器的产物出口、所述第二酶分离器的产物出口分别通过管道与产物储罐相连。

在所述酶反应器的反应液出口与第二加压泵的进液口之间设有第一连接管道，在第一连接管道上设有第一控制阀；在第一酶分离器的出液腔与酶回收泵的进液口之间设有第二连接管道，在第二连接管道上设有第二控制阀。

所述酶分离器中的陶瓷膜过滤精度为6000～10000道尔顿。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型实现了苯甘氨酸的制备过程中酶的分离，大大降低了酶的用量，提高了酶的催化效率，延长了酶的使用寿命。本实用新型结构简单、高效、节能，设备集成度高，占地面积少，设备投资低，易于工业化及规模化应用，且提高了酶的分离效率和回收率，具有巨大的经济和社会效益。

（2）采用本实用新型，可实现苯甘氨酸酶合成的连续进行，一边采出苯甘氨酸产品，同时酶返回酶反应器中与新加入的原料进行反应，实现反应分离的连续性，通常酶的寿命可延长约一个月左右。

（3）本实用新型通过设置两组酶分离器，即可进行两级过滤，提高酶分离效率，又可实现酶分离器的在线清洗和维修，降低了维修成本，防止出现卡死、堵塞现象造成的停产问题，不仅安全可靠，而且经济实用。

（4）本实用新型中，酶反应器中搅拌器采用螺旋搅拌叶片，酶分离器中过滤形式采用大循环过滤，降低了搅拌叶片对酶的剪切力，降低酶失活的速率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、酶反应器，2、第一酶分离器，3、第二酶分离器，4、产物储罐，5、罐体，6、物料分布器，7、矩形支撑框体，8、螺旋搅拌叶片，9、壳体，10、上腔室，11、膜管腔，12、陶瓷膜管，13、分隔板，14、进液腔，15、出液腔，16、第一加压泵，17、第二加压泵，18、酶回收泵，19、第一控制阀，20、第二控制阀。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括酶反应器1、酶分离器和产物储罐4等部分。

酶反应器1包括罐体5和搅拌器，作为生成苯甘氨酸的场所。在罐体5的顶部设有酶加入口和原料进口，在罐体5的底部设有反应液出口，在罐体5的内部上方设置有物料分布器6。搅拌器轴向设置在罐体5内，包括矩形支撑框体7，在框体的两个竖向的边框上设置有螺旋搅拌叶片8，矩形支撑框体7的顶部通过搅拌轴连接在罐体5的顶部。采用螺旋搅拌叶片8既能保证将原料与酶混合均匀，又可降低对酶的剪切作用。

酶分离器包括壳体9，在壳体9的内部从上至下依次为上腔室10、膜管腔11和下腔室，在下腔室的中部竖向设置分隔板13，从而将下腔室分隔成左右两部分，即左侧的进液腔14和右侧的出液腔15。在膜管腔11内竖向设置有若干陶瓷膜管12，陶瓷膜过滤精度为6000～10000道尔顿。位于左侧的陶瓷膜管的下端与进液腔14相连通，位于右侧的陶瓷膜管的下端与出液腔15相连通，各陶瓷膜管的顶端均与上腔室10连通。进液腔14的底部通过管道与酶反应器1的反应液出口相连，在该管道上设有加压泵；出液腔15的底部通过管道与酶反应器1的酶加入口相连，在该管道上设有酶回收泵18；在膜管腔11的侧壁上设有产物出口，产物出口通过管道与产物储罐4相连。

原料在酶反应器1中与酶充分混合，在酶催化作用下完成反应，得到苯甘氨酸反应液，反应液经罐体5底部的反应液出口排出，通过管道和加压泵进入酶分离器的进液腔14，在加压泵的压力作用下进入左侧的陶瓷膜管中进行分离（苯甘氨酸产物穿过膜，酶被截留在膜管内），再经过上腔室10改变流向，进入右侧的陶瓷膜管中进行分离，之后进入出液腔15，再经管道和酶回收泵18回流到酶反应器1中。被分离出的苯甘氨酸产物经管道进入产物储罐4储存。

本实用新型的酶分离器可设置为两组，分别称为第一酶分离器2和第二酶分离器3。第一酶分离器2的进液腔14通过管道与酶反应器1的反应液出口相连，在该管道上设置第一加压泵16，第一酶分离器2的出液腔通过管道与第二酶分离器3的进液腔相连，在该管道上设置第二加压泵17，第二酶分离器3的出液腔通过管道与酶反应器1的酶加入口相连，酶回收泵18设置在该管道上，第一酶分离器2的产物出口、第二酶分离器3的产物出口分别通过管道与产物储罐4相连。由此实现两级酶分离，提高酶的回收率，延长酶的使用寿命。

在酶反应器1的反应液出口与第二加压泵17的进液口之间设置第一连接管道，在第一连接管道上设置第一控制阀19。在第一酶分离器2的出液腔与酶回收泵18的进液口之间设置第二连接管道，在第二连接管道上设置第二控制阀20。关闭第一控制阀19和第二控制阀20，开启第一加压泵16和第二加压泵17，反应液经两级酶分离实现酶的回收；关闭第一控制阀19和第二加压泵17，开启第二控制阀20和第一加压泵16，反应液经第一酶分离器2进行酶的分离和回收；关闭第一加压泵16和第二控制阀20，开启第二加压泵17和第一控制阀19，反应液经第二酶分离器3进行酶的分离和回收。由此可实现两个酶分离器的交替清洗或维修。

综上，采用本实用新型，可实现苯甘氨酸酶合成的连续进行，一边采出苯甘氨酸产品，同时酶返回酶反应器中与新加入的原料进行反应，实现反应分离的连续性，通常酶的寿命可延长约一个月左右。

Claims (4)

1.一种苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，其特征是，包括酶反应器、酶分离器和产物储罐；所述酶反应器包括罐体和设置在罐体内的搅拌器，在罐体的顶部设置有酶加入口、原料进口，在罐体的底部设置有反应液出口，所述搅拌器包括矩形支撑框体和设置在矩形支撑框体两个竖向边框上的螺旋搅拌叶片；所述酶分离器包括壳体、从上到下依次设置在壳体内的上腔室、膜管腔和下腔室，所述下腔室的中部设置有分隔板，将下腔室分为左侧的进液腔和右侧的出液腔，所述进液腔通过管道与酶反应器的反应液出口相连，在该管道上设有加压泵，所述出液腔通过管道与所述酶反应器的酶加入口相连，在该管道上设有酶回收泵；在膜管腔内设置有陶瓷膜管，位于左侧的陶瓷膜管的下端与进液腔相连通，位于右侧的陶瓷膜管的下端与出液腔相连通，各陶瓷膜管的上端均与上腔室连通，在膜管腔的侧壁上设有产物出口，所述产物出口通过管道与产物储罐相连。

2.根据权利要求1所述的苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，其特征是，所述酶分离器包括第一酶分离器和第二酶分离器，所述第一酶分离器的进液腔通过管道与酶反应器的反应液出口相连，在该管道上设有第一加压泵，所述第一酶分离器的出液腔通过管道与第二酶分离器的进液腔相连，在该管道上设有第二加压泵，所述第二酶分离器的出液腔通过管道与酶反应器的酶加入口相连，所述酶回收泵设置在该管道上，所述第一酶分离器的产物出口、所述第二酶分离器的产物出口分别通过管道与产物储罐相连。

3.根据权利要求1所述的苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，其特征是，酶分离器中的陶瓷膜过滤精度为6000～10000道尔顿。

4.根据权利要求2所述的苯甘氨酸的连续生产及酶回收装置，其特征是，在所述酶反应器的反应液出口与第二加压泵的进液口之间设有第一连接管道，在第一连接管道上设有第一控制阀；在第一酶分离器的出液腔与酶回收泵的进液口之间设有第二连接管道，在第二连接管道上设有第二控制阀。

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