一种基于旋转磁场的交联酶聚集体（CLEAs）催化反应器的制作方法

本发明涉及一种基于旋转磁场的CLEAs催化反应器，旋转磁场的存在使磁性CLEAs与反应体系中的底物充分接触并与产物快速分离，实现CLEAs的连续应用。

背景技术：

目前，基于载体的传统酶固定化方法已经进行了很多研究，也取得了丰硕成果，但由于引入了无催化活性的载体，占据反应器大部分空间，降低了单位体积酶活，增加了生物酶的使用成本，也不利于工艺的小型化。而基于无载体固定化技术的交联酶聚集体(CLEAs)无需载体、制备过程简单、单位体积酶活高，克服了传统酶固定化技术的缺点，近几年深受重视，展示出了良好的应用前景。然而，CLEAs黏滞性大、机械强度低、回收再利用难度大的缺点限制了其大规模工业化应用。

本发明利用纳米Fe₃O₄的顺磁性，加入脂肪酶CLEAs的固定化过程，得到磁性CLEAs，目的是为了克服CLEAs的粘滞性大、机械强度低、回收再利用困难的缺点。

本发明将磁性CLEAs分布在柱状反应器的砂芯板上，然后将反应器置于旋转磁场中；开启旋转磁场后，磁性CLEAs便可在反应器内左右往复穿梭，使磁性CLEAs与反应体系中的底物的充分接触并与产物快速分离，实现了CLEAs的便捷、高效、连续应用。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于旋转磁场的CLEAs催化反应器，实现了CLEAs的便捷、高效、连续应用并与产物快速分离。

所述的基于旋转磁场的CLEAs催化反应器包括以下步骤:

a.将磁性纳米Fe₃O₄加入脂肪酶溶液中混匀后，依次加入沉淀剂、交联剂得到磁性CLEAs，经冷冻干燥后，将其分布在柱状反应器的砂芯板上，构成CLEAs催化反应器。

b.将15cm长条形磁铁固定于电机上的矩形框一侧，柱状反应器两侧各放置一套电机-条形磁铁装置，利用电机转动带动条形磁铁旋转，便可得到旋转磁场。

d.反应器由20cm(长)×2cm(直径)玻璃柱制成，中间装有3层砂芯筛板，用于支撑磁性CLEAs。反应液从反应器下端入口流入，从反应器上端出口流出。

本发明具有以下优点:

1、旋转磁场的存在使反应体系中的底物与CLEAs充分接触，提高了CLEAs的催化效率。

2、旋转磁场的存在使反应产物与磁性CLEAs快速分离，实现了CLEAs不移出反应器便可连续进行多次催化反应。

3、利用旋转磁场代替机械搅拌，力度温和，不易破坏CLEAs的天然结构，延长了CLEAs的催化寿命。

4、克服了CLEAs黏滞性大、机械强度低的缺点，易于CLEAs的工业应用。

5、多个柱状反应器-电极-条形磁铁串联，即可实现反应器放大。

附图说明

图1为本发明的装置示意图。

图2为有无旋转磁场对磁性CLEAs催化合成油酸丁酯影响图。

图3为本发明反应器中磁性CLEAs在催化合成油酸丁酯的重复利用性图。

具体实施方式

实施例1：

验证有无旋转磁场对磁性CLEAs催化合成油酸丁酯的影响。先取880mmol环己烷于250ml的锥形瓶中，再依次加入12mmol油酸、12mmol正丁醇，混匀。反应器分别在有、无旋转磁场中进行，温度保持在25℃，反应液以30ml/min的流速从反应器下端入口流入，从反应器上端出口流出，循环进行15h，每隔3h在反应器上端出口取样，测反应体系中油酸的转化率(油酸丁酯产率)，即可得到有无旋转磁场对磁性CLEAs催化合成油酸丁酯影响曲线。从图2中可以看出：有旋转磁场反应器(本发明反应器)中的油酸丁酯产率明显高于无旋转磁场反应器，反应15h后，油酸丁酯的产率最大提高23％。

实施例2：

验证本发明反应器中磁性CLEAs在催化合成油酸丁酯的重复利用性。先取880mmol环己烷于250ml的锥形瓶中，再依次加入12mmol油酸、12mmol正丁醇，混匀。反应器重复进行4次，温度保持在25℃，反应液以30ml/min的流速从反应器下端入口流入，从反应器上端出口流出，循环进行18h，每隔3h在反应器上端出口取样，测反应体系中油酸的转化率(油酸丁酯产率)，即可得到本发明反应器中磁性CLEAs在催化合成油酸丁酯的重复利用性曲线。从图3中可以看出：本发明反应器中磁性CLEAs具有很好的重复利用性、催化寿命长，重复利用4次，催化反应时间高达72h仍然无活力损失，单次反应18h后，油酸丁酯产率达到80％以上。