CN220079086U - 一种应用模块化固定化酶生产l-叔亮氨酸的反应釜 - Google Patents

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韩道平
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Abstract

本实用新型公开了一种应用模块化固定化酶生产L‑叔亮氨酸的反应釜,包括反应釜体,反应釜体的顶部设置有反应釜顶盖,反应釜顶盖上安装有电机,电机的输出轴通过联轴器连接有搅拌杆,搅拌杆上设置有梯形钢框架下桨叶和对V型上桨叶。本实用新型的应用模块化固定化酶生产L‑叔亮氨酸的反应釜,在保证精准控制生物催化法合成制备L‑叔亮氨酸工艺条件的同时,实现固定化酶与反应底物的分离,在保证料液搅拌均匀的同时,增加了酶与底物的接触速率,提高了固定化酶的催化效率,进而提升了L‑叔亮氨酸收率,可实现梯形固定化酶模块的快速更换,以及方便反应釜体后期检修,适合工业化生产,具有高的工业实用价值。

Description

一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜
技术领域
本实用新型涉及反应釜技术领域,具体为一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜。
背景技术
L-叔亮氨酸一直以来是合成多种抗病毒、抗肿瘤、抗炎药物的中间体,亦是近年来公布用以治疗新冠的特效药物Paxlovid(帕罗韦德)的中间体,所以,能有效、快速且连续化生产L-叔亮氨酸,对应用医药的发展具有重要意义。现有生物催化法生产L-叔亮氨酸的工艺路线如下图所示,利用LeuDH(亮氨酸脱氢酶)和FDH(甲酸脱氢酶)构建NAD+与NADH循环体系,将三甲基丙酮酸和甲酸铵还原氨化合成制备L-叔亮氨酸。就目前而言,现有反应釜在利用固定化酶生产L-叔亮氨酸时,或因反应液中混合固定化酶,需将反应液与固定化酶经离心或抽滤进行分离,再将分离出的固定化酶重新投入反应;或因不方便更换过时效的固定化酶;从而大大降低了生物催化的生产效率,不利于工业连续化生产。
图示:生物催化法生产L-叔亮氨酸的工艺路线
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,有效提升了酶催化效率,提高了L-叔亮氨酸收率,确保了生物催化法生产L-叔亮氨酸在工业生产应用上的连续化,具有广阔的应用前景,可以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,包括反应釜体,所述反应釜体的底部设置有出料口,所述反应釜体的顶部设置有反应釜顶盖,所述反应釜顶盖的上表面设置有连接绳,所述连接绳悬挂在吊钩上,所述吊钩安装在滑轮组上,所述滑轮组连接有绞盘,所述反应釜顶盖上安装有电机,所述电机的输出轴通过联轴器连接有搅拌杆,所述搅拌杆位于反应釜体的内侧,所述搅拌杆上设置有梯形钢框架下桨叶和对V型上桨叶,所述梯形钢框架下桨叶上设置有梯形固定化酶模块,所述梯形固定化酶模块的侧端面设置有更换口,所述梯形固定化酶模块通过更换口固定在梯形钢框架下桨叶内。
优选的,所述反应釜体内设置有循环水加热套,所述循环水加热套的上端设置有循环水出口,所述循环水加热套的下端设置有循环水进口。
优选的,所述反应釜顶盖上设置有投料口和酸碱投放口,所述投料口位于酸碱投放口的一侧,且投料口和酸碱投放口并排设置,所述酸碱投放口用于反应釜体内反应液的酸碱调节。
优选的,所述反应釜体上还设置有pH传感器和温度传感器,所述pH传感器用于实时监测反应釜体内反应液的酸碱度,所述温度传感器用于实时监测反应釜体内反应液的反应温度。
优选的,所述梯形固定化酶模块上集成有固定化酶,所述梯形固定化酶模块的表面布满小孔,所述小孔的直径为5-100μm,所述小孔的直径小于固定化酶的直径。
优选的,所述梯形钢框架下桨叶均匀分布在搅拌杆四周,所述梯形钢框架下桨叶的上底长为30-90cm,下底长为40-100cm,高为15-45cm,厚为5-10cm。
优选的,所述梯形固定化酶模块的上底长为30-90cm,下底长为40-100cm,高为15-45cm,厚为5-10cm。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果如下:
本实用新型的应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,在保证精准控制生物催化法合成制备L-叔亮氨酸工艺条件的同时,实现固定化酶与反应底物的分离,反应结束后料液可直接由出料口排出,梯形固定化酶模块留于梯形钢框架下桨叶内,供下批L-叔亮氨酸生产套用,梯形固定化酶模块集成在梯形钢框架下桨叶内,在保证料液搅拌均匀的同时,增加了酶与底物的接触速率,提高了固定化酶的催化效率,进而提升了L-叔亮氨酸收率,且梯形固定化酶模块表面孔径小于固定化酶直径,可以避免传统固定化酶生产因离心、过滤等操作产生的固定化酶损耗,降低了使用成本,反应釜顶盖可开启,实现梯形固定化酶模块的快速更换,以及方便反应釜体后期检修,适合工业化生产,具有高的工业实用价值。
附图说明
图1为本实用新型的生产L-叔亮氨酸的反应釜的示意图;
图2为本实用新型的生产L-叔亮氨酸的反应釜的局部示意图;
图3为本实用新型的梯形固定化酶模块的示意图。
图中:1、反应釜体;11、出料口;12、pH传感器;13、温度传感器;2、反应釜顶盖;21、连接绳;22、投料口;23、酸碱投放口;3、滑轮组;31、吊钩;4、绞盘;5、电机;51、搅拌杆;6、梯形钢框架下桨叶;7、对V型上桨叶;8、梯形固定化酶模块;81、小孔;9、更换口;10、循环水加热套;101、循环水出口;102、循环水进口。
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。
为了解决现有的反应釜在利用固定化酶生产L-叔亮氨酸时,或因反应液中混合固定化酶,需将反应液与固定化酶经离心或抽滤进行分离,再将分离出的固定化酶重新投入反应;或因不方便更换过时效的固定化酶;从而大大降低了生物催化的生产效率,不利于工业连续化生产的技术问题,请参阅图1-图3,本实施例提供以下技术方案:
一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,包括反应釜体1,反应釜体1的底部设置有出料口11,反应釜体1的顶部设置有反应釜顶盖2,反应釜顶盖2的上表面设置有连接绳21,连接绳21悬挂在吊钩31上,吊钩31安装在滑轮组3上,滑轮组3连接有绞盘4。
需要说明的是,当梯形固定化酶模块8过时效后,反应釜顶盖2由滑轮组3连接到绞盘4上实现提升,可快速更换上新的梯形固定化酶模块8,且过时效的梯形固定化酶模块8可由更换口9打开,实现梯形固定化酶模块8内部固定化酶的更换。
反应釜顶盖2上安装有电机5,电机5的输出轴通过联轴器连接有搅拌杆51,搅拌杆51位于反应釜体1的内侧,搅拌杆51上设置有梯形钢框架下桨叶6和对V型上桨叶7,梯形钢框架下桨叶6上设置有梯形固定化酶模块8,梯形固定化酶模块8的侧端面设置有更换口9,梯形固定化酶模块8通过更换口9固定在梯形钢框架下桨叶6内。
需要说明的是,梯形钢框架下桨叶6的长度根据反应釜体1的直径而定,且梯形钢框架下桨叶6与可装卸式梯形固定化酶模块8集成,梯形钢框架下桨叶6的数量根据反应釜体1的大小而定。
反应釜体1内设置有循环水加热套10,循环水加热套10的上端设置有循环水出口101,循环水加热套10的下端设置有循环水进口102。
反应釜顶盖2上设置有投料口22和酸碱投放口23,投料口22位于酸碱投放口23的一侧,且投料口22和酸碱投放口23并排设置,酸碱投放口23用于反应釜体1内反应液的酸碱调节。
反应釜体1上还设置有pH传感器12和温度传感器13,pH传感器12用于实时监测反应釜体1内反应液的酸碱度,温度传感器13用于实时监测反应釜体1内反应液的反应温度。
梯形固定化酶模块8上集成有固定化酶,梯形固定化酶模块8的表面布满小孔81,小孔81的直径为5-100μm,小孔81的直径小于固定化酶的直径,可以避免传统固定化酶生产因离心、过滤等操作产生的固定化酶损耗,降低了使用成本。
梯形钢框架下桨叶6均匀分布在搅拌杆51四周,梯形钢框架下桨叶6的上底长为30-90cm,下底长为40-100cm,高为15-45cm,厚为5-10cm,由不锈钢材料制成。
梯形固定化酶模块8的上底长为30-90cm,下底长为40-100cm,高为15-45cm,厚为5-10cm,由特氟龙材料制成。
需要说明的是,通过投料口22向反应釜体1内投入一定比例的甲酸铵、三甲基丙酮酸及水,电机5启动,电机5带动搅拌杆51、梯形钢框架下桨叶6和对V型上桨叶7旋转,使物料搅拌混匀,通过pH传感器12实时监测反应液的酸碱度,通过酸碱投放口23进行酸碱调节,通过温度传感器13实时监测反应温度,通过循环水加热套10的循环水出口101和循环水进口102进行反应温度的控制,待反应结束后物料由出料口11排出,而梯形固定化酶模块8由于集成在梯形钢框架下桨叶6上,可实现梯形固定化酶模块8直接与反应液的分离,待再次投入下批反应物料后,可实现下批L-叔亮氨酸生产的套用,以此循环生产,当梯形固定化酶模块8过时效后,由绞盘4拉动反应釜顶盖2提升,可快速更换上新的梯形固定化酶模块8,且过时效的梯形固定化酶模块8可由更换口9打开,实现梯形固定化酶模块8内部固定化酶的更换。
综上,本实用新型的应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,在保证精准控制生物催化法合成制备L-叔亮氨酸工艺条件的同时,实现固定化酶与反应底物的分离,反应结束后料液可直接由出料口排出,梯形固定化酶模块8留于梯形钢框架下桨叶6内,供下批L-叔亮氨酸生产套用,梯形固定化酶模块8集成在梯形钢框架下桨叶6内,在保证料液搅拌均匀的同时,增加了酶与底物的接触速率,提高了固定化酶的催化效率,进而提升了L-叔亮氨酸收率,且梯形固定化酶模块8表面孔径小于固定化酶直径,可以避免传统固定化酶生产因离心、过滤等操作产生的固定化酶损耗,降低了使用成本,反应釜顶盖2可开启,实现梯形固定化酶模块8的快速更换,以及方便反应釜体1后期检修,适合工业化生产,具有高的工业实用价值。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,包括反应釜体(1),其特征在于:所述反应釜体(1)的底部设置有出料口(11),所述反应釜体(1)的顶部设置有反应釜顶盖(2),所述反应釜顶盖(2)的上表面设置有连接绳(21),所述连接绳(21)悬挂在吊钩(31)上,所述吊钩(31)安装在滑轮组(3)上,所述滑轮组(3)连接有绞盘(4),所述反应釜顶盖(2)上安装有电机(5),所述电机(5)的输出轴通过联轴器连接有搅拌杆(51),所述搅拌杆(51)位于反应釜体(1)的内侧,所述搅拌杆(51)上设置有梯形钢框架下桨叶(6)和对V型上桨叶(7),所述梯形钢框架下桨叶(6)上设置有梯形固定化酶模块(8),所述梯形固定化酶模块(8)的侧端面设置有更换口(9),所述梯形固定化酶模块(8)通过更换口(9)固定在梯形钢框架下桨叶(6)内。
2.根据权利要求1所述的一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,其特征在于:所述反应釜体(1)内设置有循环水加热套(10),所述循环水加热套(10)的上端设置有循环水出口(101),所述循环水加热套(10)的下端设置有循环水进口(102)。
3.根据权利要求1所述的一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,其特征在于:所述反应釜顶盖(2)上设置有投料口(22)和酸碱投放口(23),所述投料口(22)位于酸碱投放口(23)的一侧,且投料口(22)和酸碱投放口(23)并排设置,所述酸碱投放口(23)用于反应釜体(1)内反应液的酸碱调节。
4.根据权利要求1所述的一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,其特征在于:所述反应釜体(1)上还设置有pH传感器(12)和温度传感器(13),所述pH传感器(12)用于实时监测反应釜体(1)内反应液的酸碱度,所述温度传感器(13)用于实时监测反应釜体(1)内反应液的反应温度。
5.根据权利要求1所述的一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,其特征在于:所述梯形固定化酶模块(8)上集成有固定化酶,所述梯形固定化酶模块(8)的表面布满小孔(81),所述小孔(81)的直径为5-100μm,所述小孔(81)的直径小于固定化酶的直径。
6.根据权利要求1所述的一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,其特征在于:所述梯形钢框架下桨叶(6)均匀分布在搅拌杆(51)四周,所述梯形钢框架下桨叶(6)的上底长为30-90cm,下底长为40-100cm,高为15-45cm,厚为5-10cm。
7.根据权利要求1所述的一种应用模块化固定化酶生产L-叔亮氨酸的反应釜,其特征在于:所述梯形固定化酶模块(8)的上底长为30-90cm,下底长为40-100cm,高为15-45cm,厚为5-10cm。
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