专利名称：中空纤维系统酶促处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中空纤维系统酶促处理装置。
背景技术：
农药残留问题是国际和国内食品安全面临的大问题，是制约我国蔬菜、水 果、水制品、茶叶、中药等产品出口的重大瓶颈问题，是生物、化学、农业 等专家研究的重要技术方向。
生物化学酶促的污染物降解反应具有专一性高和效率高的特点，对目标污 染物的降解效果确切，降解机理明确，降解产物无毒性残留。同时，生物酶 本身为蛋白质，无毒、稳定、使用量极低，为微克级/立升，所以不会导致继 发性污染，是解决农药残留问题的主要技术发展方向。
常用的农药为有机磷类农药、氨基甲酸酯类农药和拟除虫菊酯类农药，针 对上述农药的生物水解酶如有机磷水解酶、氨基甲酸酯水解酶和拟除虫菊酯
水解酶已有报道，然而，这些酶的最佳酶活性pH范围为7-9;而蔬菜瓜果、 茶叶、中药等液态产品的pH常呈酸性，因此，采用生物水解酶降解直接加 入上述液态产品中，降解残留农药的效果常常不佳，同时外源生物水解酶的 加入也不利于保证产品质量，带来不必要的安全风险。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可工业化酶促处理样本中农药残留的装置，需满足酶促处理效率高，工艺宜放大，不导致二次污染且原酶可回收等要求， 可广泛应用于大规模工业化生物酶处理生产中。
中空纤维分离技术是一项新兴膜分离技术，它是基于物理筛分原理，即中 空纤维膜材料允许比其分子量小的组分透过，而截留比其孔径大或者相近的
组分。将酶液循环灌注在具有一定分子量截留的中空纤维膜分离柱中，酶蛋 白分子较大，则驻留在膜分离柱中。处理的样品溶液循环灌注在管柱内，样 品中的小分子物质包括农药残留由于分子量较小，可渗透到中空纤维膜内。 在中空纤维膜层交换的界面上可迅速被柱内的酶蛋白所降解，从而达到农药 降解的目的。
为此，本实用新型提供了一种中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于包
括膜分离系统单元、酶液池和样品池；所述膜分离系统单元含有一中空壳体， 其壁各设有酶液出入口和样品溶液出入口，壳体内装置有1个以上中空纤维 膜组件，中空纤维膜组件两端分别与酶液出入口相连；酶液池通过管道连接 所述膜分离系统单元的酶液出入口，样品池通过管道连接所述膜分离系统单 元的样品溶液出入口。
在一些实施方式中，所述中空纤维膜组件结构可为板框式、柱式、帘式或 束式中之一，优选为柱式，以使反应面积最大化。
在一些实施方式中，所述中空纤维膜组件由一支持层及一膜层组成，其中， 膜层在膜分离系统的内侧，支持层在膜分离系统的外侧。
在一些实施方式中，所述膜可为超滤膜、纳滤膜中的一种。超滤膜的孔径 为0.01至1微米，孔隙率60%至90%;纳滤膜的孔径为0.1至1纳米，孔隙 率80%至90%。孔径截留分子量为6，000-50，000道尔顿。在一些实施方式中，所述中空纤维膜组件间可以串联或并联的方式连接。
在一些实施方式中，所述中空纤维系统酶促处理装置含有2个以上的膜分 离系统单元，膜分离系统单元间可以串联或并联的方式连接。
在一些实施方式中，所述酶液池和膜分离系统单元的连接管道上具有压力 表和蠕动泵。同样，所述样品池和膜分离系统单元的连接管道上具有压力表 和蠕动泵。
在一些实施方式中，所述酶液池中还含有pH检测调节装置，以便监控和 调节酶液的pH，保持酶液的最适pH范围。
在一些实施方式中，所述样品池中还含有pH检测调节装置，以便监控和 调节样品溶液的pH，保持样品溶液成分的稳定性。
应用条件下，酶液池内酶液伴通过蠕动泵，流经酶液入口，泵入膜分离系 统单元的中空纤维膜组件，再经酶液出口，通管道流回酶液池；样品池中样 本液通过蠕动泵，流经样品溶液入口，泵入柱内的膜外空间，再经样品溶液 出口，通管道流回样品池。
本实用新型所述装置可使酶液循环使用并可保持酶反应的最适pH，对处 理样品的pH改变不大，特别在果汁、茶叶深加工过程中农药残留处理时， 能减少有效成分的破坏。该装置结构简单、降解效率高、工艺宜放大、成本 较低，并避免外源生物水解酶的掺入，无污染，可广泛应用于工业化生产中。
图1为本实用新型结构示意图。图2为一实施例的中空纤维膜组件结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。
一种酶促中空纤维柱系统装置，包括膜分离系统单元l、酶液池2和样品
池3;
所述膜分离系统单元.1含有一中空壳体11，其壁各设有酶液出入口 12a/12b和样品溶液出入口 13a/13b，壳体内11装置有2个中空纤维膜组件 14，中空纤维膜组件14由一支持层14a及一膜层14b组成，其中，膜层14b 在中空纤维膜组件14的内侧，支持层14a在中空纤维膜组件14的外侧，中 空纤维膜组件14两端分别与酶液出入口 12a/12b相连；
酶液池2通过管道21连接所述膜分离系统单元的酶液出入口 12a/12b，样 品池3通过管道31连接所述膜分离系统单元的样品溶液的出入口 13a/13b。 所述酶液池2和膜分离系统单元1的连接管道21上具有压力表4a和蠕动泵 5a。同样，所述样品池3和膜分离系统单元1的连接管道31上具有压力表 4b和蠕动泵5b。
本实用新型的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为 阐明本实用新型各个方面的单个例子，本实用新型范围内还包括功能等同的 方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的 描述和附图可以容易地掌握对本实用新型的多种改进。所述改进也落入所附 权利要求书的范围之内。
权利要求1. 一种中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于包括膜分离系统单元(1)、酶液池(2)和样品池(3)；所述膜分离系统单元(1)含有一中空壳体(11)，其壁各设有酶液出入口(12a/12b)和样品溶液出入口(13a/13b)，壳体内(11)装置有2个中空纤维膜组件(14)，中空纤维膜组件(14)两端分别与酶液出入口(12a/12b)相连；所述酶液池(2)通过管道(21)连接所述膜分离系统单元的酶液出入口(12a/12b)，所述样品池(3)通过管道(31)连接所述膜分离系统单元的样品溶液的出入口(13a/13b)。
2. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 中空纤维膜组件结构可为板框式、柱式、帘式或束式中之一。
3. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 中空纤维膜组件结构为柱式。
4. 如权利要求1所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述中 空纤维膜组件(14)由一支持层(14a)及一膜层(14b)组成，其中，膜层(14b)在 中空纤维膜组件(14)的内侧，支持层(14a)在中空纤维膜组件(14)的外侧。
5. 如权利要求2所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 膜可为超滤膜或纳滤膜，其中超滤膜的孔径为0.01至1微米，孔隙率60% 至90%;纳滤膜的孔径为0.1至1纳米，孔隙率80%至90%。
6. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 中空纤维膜组件间可以串联或并联的方式连接。
7. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 酶促中空纤维柱系统装置含有2个以上的膜分离系统单元，膜分离系统单元间可以串联或并联的方式连接。
8. 如权利要求1所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 所述酶液池(2)和膜分离系统单元(l)的连接管道(21)上具有压力表(4a)和蠕 动泵(5a)。
9. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 样品池(3)和膜分离系统单元(l)的连接管道(31)上具有压力表(4b)和蠕动泵 (5b)。
10. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 酶液池中含有pH检测调节装置。
11. 如权利要求l所述的中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于所述 样品池中含有pH检测调节装置。
专利摘要本实用新型涉及一种中空纤维系统酶促处理装置。本实用新型提供了一种中空纤维系统酶促处理装置，其特征在于包括膜分离系统单元(1)、酶液池(2)和样品池(3)；所述膜分离系统单元(1)含有一中空壳体(11)，其壁各设有酶液出入口(12a/12b)和样品溶液出入口(13a/13b)，壳体内(11)装置有2个中空纤维膜组件(14)，中空纤维膜组件(14)两端分别与酶液出入口(12a/12b)相连；所述酶液池(2)通过管道(21)连接所述膜分离系统单元的酶液出入口(12a/12b)，所述样品池(3)通过管道(31)连接所述膜分离系统单元的样品溶液的出入口(13a/13b)。本实用新型装置结构简单、降解效率高、工艺宜放大、成本较低，并避免外源生物水解酶的掺入，无污染，可广泛应用于工业化生产中。
文档编号C12M1/34GK201284342SQ2008200608
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者杨柏成, 熊乾斌, 勇 苏 申请人:上海普天欣生物技术有限公司