利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二醇中的专用设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二醇中的专用设备。所述设备包括纳米多酶反应器，该反应器包括上下端开口的壳体，壳体两端口内侧各设过滤网，壳体内壁上设有保温层；其中，所述反应器是用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶催化底物反应液生成1，3-丙二醇的反应器。本实用新型的优点是该反应器能充分发挥纳米纤维孔隙率高的特点，减小底物扩散阻力，酶在载体上的负载量大、附着力强，为催化反应提供了有利条件，实现重要生物基化学品1,3-丙二醇的高效、连续生产；同时，该专用设备结构紧凑、设计合理且易于制造，不仅可以有效控制反应条件，时时监测反应状况，还能通过循环使反应充分进行。
【专利说明】利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二酉孚中的专用设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种设备，尤其涉及一种利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二醇中的专用设备。
【背景技术】
[0002]随着酶固定化技术的不断深入，固定用载体也随之推陈出新，不再局限于用传统的无机材料(高岭土、硅藻土、氧化铝、硅胶等)或者多糖类材料(壳聚糖类、纤维素类、葡聚糖类)为载体，而趋向于选择提高固定化酶性能的新型功能性材料为载体，比如纳米材料、磁性材料、离子液体、环境pH敏感载体等。
[0003]纳米材料的种类很多，有纳米粒子、纳米介孔材料、纳米纤维和纳米管。其中电纺纤维由于具有较大的比表面积和较小的底物扩散阻力等优势，快速发展成为固定化酶的优异载体材料。电纺纳米纤维尺寸一般在80nm到1.50 μ m之间，与尺度较小的纳米颗粒固定化酶所催化的液相催化过程相比，纳米纤维固定化酶解决了液相反应过程扩散阻力较大、难于回收等不足，再加上纳米纤维的高比表面积带来的高酶负载，突出了它在固定化酶载体材料应用中的潜能。同时，静电纺丝技术作为简便可控合成二氧化钛纳米纤维的一种新型手段，通过调节静电纺丝技术参数和纺丝溶液组成成分，容易实现对纳米纤维的直径、组成、形貌等进行精细调控，获得长径比大、比表面积闻、闻孔隙率、分等级的纳米结构。
实用新型内容
[0004]实用新型目的:本实用新型的目的是提供一种专用于巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二醇的设备。
[0005]技术方案:本实用新型所述的利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二醇中的专用设备，包括纳米多酶反应器，该反应器包括上下端开口的壳体，壳体两端口内侧各设过滤网，壳体内壁上设有保温层；其中，所述纳米多酶反应器是用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶催化底物反应液生成1，3-丙二醇的反应器。
[0006]其中，该专用设备还包括底物反应装置和检测装置，其中，底物反应装置通过进液管与反应器下端连通，并在进液管上安装微量化学泵和阀门；反应器上下端与检测装置进出口相互连通，形成循环管路，从检测装置下端出口的管路上延伸一道支路，该支路与管路的交叉处安装三通阀，并在支路上设产物收集装置，同时，该三通阀与检测装置之间安装流量控制阀。
[0007]工作原理:预先在纳米多酶反应器中装入巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶和惰性填料，开启微量化学泵，底物反应液从反应器下端进入，充分反应后产物从反应器上端出料，进入检测装置，调整流量控制阀和三通阀，检测合格的产物沿支路进入产物收集装置，不合格的产物重新进入反应器反应。
[0008]所述巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶，包括多酶和用于固定该多酶的巯基改性二氧化钛纳米纤维载体；所述巯基改性二氧化钛纳米纤维载体是将二氧化钛纳米纤维分散于乙醇中，在超声条件下加入巯烃基硅烷偶联剂，搅拌，洗涤，所获得巯基改性的二氧化钛纳米纤维。该多酶为基因工程大肠杆菌多酶、克雷伯杆菌的多酶或者木瓜蛋白酶与胰蛋白酶的混合溶液等属于本领域常用的蛋白酶。
[0009]利用所述巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3_丙二醇中的方法，是将巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶与惰性填料混合，然后向其中通入底物反应液并控制反应液的pH、流速和反应温度，充分反应即可得到1，3_丙二醇。其中，控制所述底物反应液pH为8?9，流速为0.2?0.6mL.min-1，反应温度为25oC?40oC。惰性填料为活性炭，石英砂，空心玻璃珠，硅胶粒，氧化铝瓷球中的一种。
[0010]有益效果:本实用新型与现有技术相比，其优点是:1、在纳米多酶反应器中巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶催化合成1，3-丙二醇，该反应器能充分发挥纳米纤维孔隙率高的特点，减小底物扩散阻力，酶在载体上的负载量大、附着力强，酶的使用效率提高，成本降低，为催化反应提供了有利条件，便于反应的充分进行，从而实现重要生物基化学品1，3-丙二醇的高效、连续生产。2、该专用设备结构紧凑、设计合理且易于制造，不仅可以有效控制反应条件，时时监测反应状况，还能通过循环使反应充分进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型专用设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]如图1，该专用设备包括纳米多酶反应器1、底物反应装置2、检测装置3和产物收集装置9，其中，该反应器包括壳体11，壳体11两端口内侧各设过滤网12，壳体11内壁上设有保温层13，并预先在纳米多酶反应器I中装入巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶和惰性填料硅胶粒，其中，固定化酶为克雷伯杆菌的多酶液，固定化酶与惰性填料硅胶粒的体积比为1:2，另外，惰性填料还可以是活性炭，石英砂，空心玻璃珠或氧化铝瓷球。在底物反应装置2内装有底物反应液，开启微量化学泵4，底物反应液按一定流速通过进液管6从反应器下端进入反应器中，开启反应器的保温系统，控制温度，底物在固态催化酶的作用下充分反应，产物在泵压力的作用下从反应器上端出料，沿出料管7进入检测装置3，取样检测判断产物是否合格，然后调节流量控制阀5控制流速，开启三通阀8，调节液体流向，如果产物合格，则产物沿支路进入产物收集装置9，如果产物不合格，则沿出料管7重新进入反应器中反应。
[0013]当然，该专用设备也可简化为单独的纳米多酶反应器1，在其中填充巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶和惰性填料，然后将底物反应液缓缓从反应器上端倒入，从反应器下端收集产物。
【权利要求】
1.一种利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3-丙二醇中的专用设备，其特征在于:包括纳米多酶反应器(I )，该反应器包括上下端开口的壳体(11 )，壳体(11)两端口内侧各设过滤网(12)，壳体(11)内壁上设有保温层(13);其中，所述纳米多酶反应器(I)是用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶催化底物反应液生成1，3_丙二醇的反应器。
2.根据权利要求1所述利用巯基改性二氧化钛纳米纤维固定化酶合成1，3_丙二醇中的专用设备，其特征在于:还包括底物反应装置(2)和检测装置(3)，其中，底物反应装置(2 )通过进液管(6 )与反应器下端连通，并在进液管上安装微量化学泵(4 )和阀门；反应器上下端与检测装置(3)进出口相互连通，形成循环管路，从检测装置(3)下端出口的管路上延伸一道支路，该支路与管路的交叉处安装三通阀(8)，并在支路上设产物收集装置(9)，同时，该三通阀(8)与检测装置(3)之间安装流量控制阀(5)。
【文档编号】C12M1/40GK203613197SQ201320650451
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】吴敏, 孟俊丽, 丁稳, 代云茜, 马全红, 倪恨美 申请人:东南大学