一种生产D-氨基酸的微生物反应装置的制作方法

本实用新型属于氨基酸制备技术领域，具体涉及一种生产d-氨基酸的微生物反应装置。

背景技术：

d型氨基酸自上世纪80年代以来逐渐得到的广泛的研究，d型氨基酸是一类重要的中间体，可用于合成抗生素、糖尿病治疗药、肠胃药等多种药物。现有技术中制备d型氨基酸通常是采用化学不对称转化法，即在催化条件下，在溶剂中使l-氨基酸与手性有机酸发生反应，生成非对映体盐，利用d-氨基酸溶解度小的特性促使其沉淀析出，与此同时不断增加体系中l-氨基酸浓度较，促进l-氨基酸不断向d-氨基酸转变。

上述利用化学转化制备d-氨基酸的方法目前已经得到了广泛的应用，但是由于过程中需要使用大量的有机溶剂、酸碱等化学原料，因此其具有对环境影响大、生产成本高、对设备要求高的缺点。为了解决这一问题，本领域技术人员基于生物的不对称降解原理，开发出了多种d-氨基酸的微生物制造方法。如现有技术中，中国专利文献cn1884565a公开了一种丙氨酸微生物制造方法，该方法在特定的培养条件下培养微生物如假丝酵母，产生对l－丙氨酸具有强氧化能力的氨基酸氧化酶；以dl－丙氨酸为底物，流加进培养好的含有氨基酸氧化酶、l－丙氨酸转氨酶的细胞悬液中，通入空气，特异性地降解dl－丙氨酸中的l－丙氨酸脱去氨基分解；而d－丙氨酸则完全不参与反应，作为目标产物提取出来；通过不断流加底物，产物浓度增高，使d－丙氨酸在酶液中形成结晶体，直接分离，经过脱色、过滤、重结晶就可以达到精制提纯的目的。

此外，中国专利文献cn102586384a还共开了一种通过dl-氨基酸去消旋化制备d-氨基酸的生物催化方法。该方法以经通透性处理后的粪产碱杆菌细胞为生物催化剂，利用其中的l-氨基酸氧化酶在空气存在下将dl-氨基酸的l-对映体特异性氧化脱氨为相应的酮酸，d-对映体保留，同时利用共表达的过氧化氢酶分解反应过程中产生的过氧化氢，该方法可用于制备d-丙氨酸、d-亮氨酸等多种d型氨基酸。

上述微生物制造方法具有反应温和、不使用有机溶剂、对环境友好的优点。但是，虽然针对d型氨基酸的微生物生产方法的研究在不断进步，但现有技术却缺少一种高效、可操作性强的微生物反应设备，微生物反应对过程参数的稳定性要求较高，在实验室条件下使用简易设备进行反应，其反应过程中的各项参数容易发生波动，进而会影响反应的稳定性，影响目标产品的收率。

技术实现要素：

本实用新型解决的是现有技术中缺少针对d型氨基酸的微生物反应设备，进而提供一种稳定性好、可操作性强的生产d-氨基酸的微生物反应装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种生产d-氨基酸的微生物反应装置，包括反应器筒体，所述反应器的顶端设置有开口，底部设置有排液口；在所述反应器筒体内设置有：ph值监测装置和温度监测装置；搅拌装置；空气输送管，所述空气输送管的出气端位于所述搅拌装置的下方；所述微生物反应装置还设置有：加热器，所述加热器安装在所述反应器筒体的侧壁上；升降机构，所述升降机构与所述搅拌装置固定连接，带动所述搅拌装置进行升降运动。

所述升降机构采用电动升降杆或液压升降杆，所述升降机构固定安装在所述反应器筒体的外部。

在所述反应器筒体内还设置有溶解氧监测装置。

与所述空气输送管的进气端连通设置有空气泵；在所述空气输送管的出气端安装有布气管，在所述布气管上均匀设置有出气孔。

还设置有外柜体，所述反应器筒体和升降机构安装在所述外柜体内，与所述外柜体连通设置有通风换气设备。

还设置有温度控制装置，所述温度控制装置分别与所述温度监测装置和所述加热器连接。

所述空气输送管包括沿竖直方向设置的硬质输送管和与所述硬质输送管的底端开口连通设置的软质输送管，所述软质输送管以可拆卸的方式安装在所述硬质输送管的出气端上，所述布气管安装在所述软质输送管的出气端。

与所述排液口连通设置有排液管道，在所述排液管道上设置有排液阀。

所述反应器筒体的侧壁为圆柱形筒体，所述反应器筒体的底部设置为沿竖直方向由上向下逐渐收缩的球面形。

所述搅拌装置的搅拌轴沿所述反应器筒体的中轴线设置。

本实用新型所述的生产d-氨基酸的微生物反应装置，优点在于：

本实用新型所述的生产d-氨基酸的微生物反应装置，在所述反应器筒体内设置有ph值监测探头和温度监测装置；在使用时，可使用所述ph值监测探头和温度监测装置监测反应器内反应液体的温度和ph值，实现反应参数的监控，当反应参数超出预设范围时可及时调整，从而可有效保证反应的稳定性。所述微生物反应装置还设置有空气输送管和搅拌装置，所述空气输送管位于搅拌装置的下方，通入的空气经过所述搅拌装置搅拌后可在反应液中均匀分布。与所述搅拌装置连接设置有升降机构上，可对搅拌装置进行升降操作，从而便于插入和取出所述空气输送管，也便于在使用前对装置内部进行彻底清洗，使得清洗操作更加便捷，使得装置具有良好的操作性能。

作为优选的实施方式，本实用新型所述的生产d-氨基酸的微生物反应装置，在所述反应器筒体内还设置有溶解氧监测装置，用于对反应过程中体系中的溶解氧进行监控。

本实用新型还进一步优选设置有外柜体，所述反应器筒体和升降机构安装在所述外柜体内，与所述外柜体连通设置有通风换气设备，使用过程中产生的氨气等有害气体可直接通过通风换气设备排出，避免了对操作者造成危害。

为了使本实用新型所述的生产d-氨基酸的微生物反应装置的技术方案更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

附图说明

如图1所示是本实用新型所述的生产d-氨基酸的微生物反应装置的结构示意图；

其中附图标记为：

11-反应器筒体的侧壁；12-反应器筒体的底部；2-ph值监测装置；3-温度监测装置；4-溶解氧监测装置；5-硬质输送管；6-搅拌装置；7-升降装置；8-升降装置的升降部；9-软质输送管；10-布气管。

具体实施方式

本实施方式中涉及到方位中的“上”和“下”是相对于装置的使用状态而言的，在使用时位于竖直方向上的上方的为“上”，反之为“下”。

本实施方式提供了一种生产d-氨基酸的微生物反应装置，如图1所示，包括反应器筒体，所述反应器筒体的侧壁11采用圆柱形筒体，所述反应器筒体的底部12设置为沿竖直方向由上向下逐渐收缩的球面形。所述反应器的顶端设置有开口，底部设置有排液口，本实施方式中所述反应器的顶端敞口设置，与所述排液口连通设置有排液管道，在所述排液管道上设置有排液阀。在所述反应器筒体内设置有ph值监测装置2和温度监测装置3，本实施方式中所述ph值监测装置2采用在线式的ph检测仪。所述温度监测装置3设置有温度传感器和数字显示屏，可实时监测温度并进行显示。作为优选的实施方式，本实施方式在所述反应器筒体内还设置有溶解氧监测装置4，用于监测反应液中的溶解氧浓度。

在所述反应器筒体内还设置有搅拌装置6，所述搅拌装置6采用桨叶式搅拌器，所述桨叶式搅拌器的搅拌轴与所述反应器筒体同轴设置。本实施方式中所述的微生物反应装置设置有升降装置7，所述升降装置7采用液压升降杆，所述液压升降杆设置在所述反应器筒体的外部，所述液压升降杆的升降部8与所述搅拌装置6连接设置，作为优选的实施方式，所述搅拌装置6以可拆卸的方式安装在所述液压升降杆的升降部8上，具体为通过螺栓固定在所述升降部8上。作为可选择的实施方式，所述升降装置7也可采用电动升降杆、手动升降杆等其它现有技术中可实现升降和定位的装置。

在所述搅拌装置6的下方还设置有空气输送管，与所述空气输送管的进气端连通设置有空气泵；所述空气输送管包括沿竖直方向设置的硬质输送管5和与所述硬质输送管5的底端开口连通设置的软质输送管9；所述硬质输送管5的一端为进气端，与空气泵的出气端连通设置，所述硬质输送管5的另一端为出气端，所述出气端与所述软质输送管9的进气端连通，在所述空气输送管的出气端安装有布气管10，所述布气管10为圆柱体形，在所述布气管10上均匀设置有出气孔。所述软质输送管9的进气端套接在所述硬质输送管5的出气端，可从所述硬质输送管5上拆卸下来。

在所述反应器筒体的侧壁上安装有加热器，作为优选的实施方式，与所述加热器连接设置有温度控制装置，所述温度控制装置采用plc控制器，所述温度控制装置同时与所述温度监测装置3的温度传感器连接。使用时可向plc控制器输入指定的温度范围，所述plc控制器接受温度传感器传递的信号，根据实际温度情况控制所述加热器动作，从而将反应器筒体内的温度维持在设定温度。

作为优选的实施方式，本实施方式中所述的微生物反应装置还设置有外柜体，所述反应器筒体和升降机构均安装在所述外柜体内，与所述外柜体连通设置有通风换气设备。

本实施方式中所述的生产d-氨基酸的微生物反应装置的工作过程为：

向所述反应器筒体中加入含微生物的培养液，通过升降机构调整搅拌装置6的桨叶位置，使其浸入所述培养液的液面下方。此时所述ph值监测装置2、温度监测装置3以及溶解氧监测装置4均处于液面下方。向培养液中不断加入dl-氨基酸底液，利用微生物的产生的l-氨基酸分解酶不断分解体系中的l-氨基酸，并放出氨气，通过所述空气输送管通入空气满足体系的好氧需求，同时将氨气鼓出，鼓出的氨气通过所述外柜体的通风换气设备排出。反应过程中，利用ph值监测装置2监测体系的ph值，当ph值超出预定范围时应及时滴加酸/碱进行调整；同时利用温度监测装置3监测体系的温度值，本实施方式中设置有温度控制装置，可将体系温度控制在所需范围内。以现有技术中生产d-丙氨酸为例，在反应过程中，溶液中的ph值通常维持在4.5-8.0，反应温度的范围为28-68℃。本实施方式还设置有溶解氧监测装置4，过程中可用于监测反应体系中的溶解氧含量，为研究反应过程提供参考。随着底物的加入，l-氨基酸被分解，而d-氨基酸则不断积累，最终从体系中结晶出来，经过离心、脱色、过滤、重结晶后可得到成品。反应结束后，可抬高所述搅拌装置6，对容器进行彻底的清洗和消毒，同时还可拆除空气输送管中的软管进行清洗，为下一次生产过程做好准备。

本实施方式中的微生物反应装置具有稳定性好、可操作性强的优点，可用于微生物转化l-氨基酸制备d-氨基酸，除了本实施方式中所述的d-丙氨酸外，还可用于制备d-丙氨酸、d-亮氨酸等其它类型的d-氨基酸。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以权利要求为准。