[实用新型]一种固定化酶反应及分离的自控反应釜

说明书

技术领域

本实用新型属于生物化工领域，涉及一种生物催化反应设备，特别涉及一种固定化酶反应及分离的自控反应釜。

背景技术

酶是一类由生物体产生的、具有高效和专一催化功能的蛋白质。在生物体内，酶参与催化几乎所有的物质转化过程，与生命活动有密切关系；在体外，酶可作为催化剂用于工业生产。但是，由于酶绝大多数属于蛋白质，其高级结构对环境十分敏感，各种因素如物理因素(温度、压力、电磁场等)、化学因素(氧化、还原、有机溶剂、金属离子、离子强度、pH等)和生物因素(酶修饰和酶降解等)均有可能使其丧失生物活性。即使在最适条件下，酶也会逐渐失活，随着反应时间的延长，反应速度会逐渐下降。此外，反应后酶不能回收，只能采用分批法进行生产，这对于现代生物催化工业来说，成本较高。

为了解决以上问题，人们设计了一种固定化酶，即，将酶束缚于特定介质中，使它与反应体系分开，但仍能与底物进行分子交换。这种固定化酶与一般的固体化学催化剂一样，既具有催化特性，又具有能回收、反复使用等优点，生产工艺也可以实现连续化、自动化。

然而，现阶段固定化酶应用中仍然存在一些问题。例如，固定化酶与溶剂混合发生反应完成后需要进行固液快速分离，部分反应还需要通入气体(如空气等)，然而现有技术中用于固液反应的设备不具有固液分离的功能或者固液分离的操作比较繁琐，并且操作的周期较长；在固液两相反应尤其是在固定化酶与溶液发生反应的过程中，现有技术中所采用的搅拌装置会造成搅拌不均匀，从而导致反应周期较长，成本上升；现有技术中，反应釜只能利用电热管或外界热源进行加热，或利用外界冷源实现制冷，不能实现冷热的自由控制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于固定化酶反应及分离的自控反应釜。该反应釜能够解决现有技术中固液反应设备不具有固液分离和固液分别排出的缺陷，并且能够解决在固定化酶反应中搅拌不均匀及冷热难以控制的缺陷。

本实用新型的用于固定化酶反应及分离的自控反应釜，其特征在于，由支撑架1、反应罐和搅拌器12构成；其中，反应罐由罐底板3、双层中空的筒体6和罐盖9构成，筒体6固定在罐底板3上，罐盖9固定设置在筒体6上；搅拌器12固定设置在罐盖9的上侧，搅拌器12中设置有一个搅拌轴，该搅拌轴向下穿过罐盖9并延伸到筒体6内，筒体6内的搅拌轴上设置有搅拌桨；搅拌器12的上方设置有一个电机13，电机13与支撑架1固定连接；罐底板3中设置有一个出口31，出口31上覆盖设置有一个滤芯板32；罐底板3的下侧固定连接一个放料阀4，放料阀4的入口与出口31连通；罐盖9上设置有加料口91。

优选地，罐盖9上设置有一个进气口92和一个出气口93，进气口92上连接一延伸至筒体6下端的L型气体盘管10，气体盘管10的水平部分与罐底板3平行且两者相距5-10厘米，水平部分上分布有气孔101。

优选地，筒体6内的搅拌轴在下端部设置有涡轮搅拌桨81，在下端部和罐盖之间设置有1-4个轴向流搅拌桨82。

优选地，罐盖9上设置有1-4个加料口91。

优选地，筒体6的外壁下端设置有一个进液口61，进液口61与高低温恒温循环泵2的出液口21相连；筒体6的外壁上端设置有一个出液口62，出液口62与高低温恒温循环泵的进液口22相连。

优选地，筒体6在其高度的三分之一至二分之一处的侧壁上设置有一个温度器插孔63。

优选地，筒体6在其高度的三分之一至二分之一处的侧壁上设置有一个pH电极插孔64。

优选地，放料阀4与抽滤装置5连接。

优选地，罐盖9与筒体6上端之间设置法兰7，罐盖9与筒体6通过法兰7连接固定。

本实用新型的工作原理是：固定化酶与溶液通过加料口进入筒体内，在搅拌桨作用下混合并进行反应，涡轮搅拌桨和轴向流搅拌桨既提供高效的混合效果又防止固体在底部沉积，筒体中空部分的液体为反应过程提供适合的温度环境。反应完成后，混合物通过罐底板中的滤芯板和放料阀实现固液的原位快速分离，滤芯板的孔径大小可由固定化酶载体的孔径大小来选择。此外，整个反应过程中的搅拌速度、温度、pH值可方便的控制。