[实用新型]一种循环利用水溶性原料的连续生物催化反应提取装置

说明书

本实用新型涉及水溶性原料循环利用的连续催化反应器，可有效解决生物催化过程中水溶性原料(辅酶、金属离子、缓冲液)的损失问题，降低催化生产成本。其解决的技术方案是，催化反应装置与萃取装置串联，水相循环利用；含产物的有机相经蒸馏或结晶后，有机溶剂循环萃取；萃取容器通过电导传感器控制两相界面位置。本实用新型结构简单、使用效果好，重复利用水溶性介质，有效降低生物催化成本，是连续生物催化上的创新。

技术领域

本实用新型涉及生物催化技术领域，尤其涉及一种循环利用水溶性原料的连续生物催化反应提取装置。

背景技术

随着固定化酶的研究与开发，各种固定化酶已广泛应用于生物催化转化的工业应用，然而分批生物催化具有占地面积大、操作程序复杂、工艺不易控制、时空产能小等缺点，因此，分批生物催化反应逐渐被连续流催化所替代。然而，包括酮还原酶、转氨酶、烯还原酶等多种酶系的催化反应均需辅酶参与，如NAD(H)、NADP(H)、PLP、FAD(H)等。辅酶在酶催化过程中起到质子或基团的传递作用，其本身不会被消耗。以酮还原酶为例，酮在酶的催化下生成对应的醇，还原型辅酶NADPH则变为氧化型辅酶NADP，而NADP则又可通过循环反应体系(如葡萄糖脱氢酶)催化还原为NADPH。因此在反应过程中，辅酶自始至终存在与反应体系，反应结束后，辅酶则作为产物的杂质被去除。

单纯的分批反应需在每批次反应中投加大量辅酶，而简单的连续反应装置也需在不断加入底物的同时流加辅酶，这势必导致催化成本居高不下，使得大量酶系的固定化酶无法应用于连续流催化反应。

除辅酶外，磷酸盐缓冲液、Mg²⁺等也在反应体系中被大量使用，这些水溶性成分一般在反应结束后直接被去除并丢弃，不仅原料成本大幅增加，废水的排放对环境也造成了巨大压力。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种循环利用水溶性原料的连续生物催化反应提取装置，有效解决固定化酶应用成本高、环境污染的问题。

本实用新型解决的技术方案是，一种循环利用水溶性原料的连续生物催化反应提取装置，包括生物催化反应床、萃取罐、蒸馏或结晶装置、溶剂回收罐、电导信号反馈装置、底物补加与pH调节装置。通过管道，生物催化反应床与萃取罐、底物补加与pH调节装置串联，形成回路。萃取溶剂则通过结晶或蒸馏设备回收循环利用，萃取罐的两相界面位置通过电导信号反馈装置控制。

本实用新型结构简单、使用效果好、有效循环利用水溶性成分、降低催化成本、减少废液、促进了辅酶参与的酶催化连续流反应的生产应用，是连续生物催化反应装置的创新。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图。

其中：1-生物催化反应床，2-萃取罐，3-蒸馏或结晶装置，4-产物收集管道，5-溶剂回收管道，6-溶剂回收罐，7-电导信号反馈装置，8-多孔隔板，9-水相管道，10-底物补加与PH调节装置，11-底物及酸碱补加管道

具体实施方式

下面结合具体实例和附图进一步阐述本实用新型。

由图1给出，本实用新型包括生物催化反应床1、萃取罐2、蒸馏或结晶装置3、溶剂回收罐6、电导信号反馈装置7、底物补加与pH调节装置10。

为保证使用效果，生物催化反应床与萃取罐、底物补加与pH调节装置三者通过管道串联，形成回路。液体循环流动通过泵提供动力。

萃取罐2的有机相通过蒸馏或结晶装置3，产物由管路4收集，回收溶剂通过管路5通往溶剂回收罐6。

萃取罐2的两相界面通过电导信号反馈装置控制，若界面下降，则联动控制泵补加萃取溶剂。