一种精准控温的连续全细胞催化反应装置的制作方法

本技术涉及一种催化反应装置，尤其是一种精准控温的连续全细胞催化反应装置。

背景技术：

1、全细胞催化技术即利用静息细胞进行生物转化反应，是一种重要且相对成熟的生物转化技术，在生物制造领域有着广泛的应用。相较于酶法催化，全细胞催化具有无需破除细胞壁、不添加或少添加辅因子、细胞催化剂稳定性好等优点。通常情况下，全细胞催化是将事先准备好的细胞催化剂与底物混合进行催化反应，待反应结束后进行细胞催化剂和产物的分离，然后重复上述转化反应。基于以上所述，现有的全细胞催化反应存在以下几方面问题：(1)细胞催化剂回收率低；(2)生产过程不连续；(3)产物提取过程耗时且复杂等。

2、陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体)被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。陶瓷膜具有分离过程简单、分离效率高、效果稳定、操作维护简便等众多优势，已经成功应用于食品、生物医药、发酵、精细化工等众多领域。在生物制造过程，陶瓷膜能够将菌体细胞与上清液进行分离，成为产物分离提取的第一步。本装置将生物反应釜与陶瓷膜耦合使用，从而实现循环生物转化。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种精准控温的连续全细胞催化反应装置，该装置实现了连续生物转化，节省了成本，且提高了工作效率。

2、具体而言，包括以下技术方案：

3、本实用新型提供了一种精准控温的连续全细胞催化反应装置，包括反应釜，所述反应釜通过反应液管路连接有陶瓷膜，所述反应液管路上设置有泵，所述陶瓷膜连接有细胞浓液回流管路，所述细胞浓液回流管路的一端与陶瓷膜的顶端连通，另一端接入至所述反应釜中；所述反应釜外设置有可控保温层，所述可控保温层与所述反应釜之间形成的空间连通有恒温水浴槽。

4、在本实用新型的一种实施方式中，所述恒温水浴槽通过冷凝水出口管和冷凝水回流管和所述可控保温层与所述反应釜之间形成的空间连通；恒温水浴槽内的冷凝水通过冷凝水出口管进入到可控保温层与反应釜之间形成的空间中，可控保温层与反应釜之间形成的空间内的冷凝水通过冷凝水回流管回流到恒温水浴槽中，以此实现冷凝水的循环，从而使得保温层与反应釜之间形成的空间内的冷凝水对反应釜的温度进行精确控制。

5、在本实用新型的一种实施方式中，所述陶瓷膜上设置有压力表，压力表用于判断反应液通过陶瓷膜时的压力，也可通过压力的调节来间接调整陶瓷膜微滤速率。

6、在本实用新型的一种实施方式中，所述反应液管路上还设置有流量计，流量计用于控制反应液经反应液管路输送至陶瓷膜中时的反应液流出速率。

7、在本实用新型的一种实施方式中，所述陶瓷膜的一侧还连接有滤出液管路，经陶瓷膜微滤后的上清液由滤出液管路收集。

8、在本实用新型的一种实施方式中，所述反应液管路的一端与所述陶瓷膜的底端连通，另一端接入至所述反应釜中。

9、有益效果

10、本实用新型实现了连续生物转化，节省了成本，且提高了工作效率；其中，连续循环反应装置具有以下优势：(1)细胞催化剂可回收，开展连续催化反应；(2)滤出液易于产物分离提取；(3)可精准控温。可控温反应釜耦合陶瓷膜循环反应装置，使得细胞催化剂可重复使用，另一方面，反应液通过陶瓷膜后细胞催化剂与产物上清实现有效分离，提高了本实用新型的实用性，解决了现有全细胞催化过程中细胞催化剂重复利用率低、产物分离难度大且生产效率较低的技术问题。

技术特征：

1.一种精准控温的连续全细胞催化反应装置，其特征在于，包括反应釜(1)，所述反应釜(1)通过反应液管路(8)连接有陶瓷膜(9)，所述反应液管路(8)上设置有泵(7)，所述陶瓷膜(9)连接有细胞浓液回流管路(12)，所述细胞浓液回流管路(12)的一端与陶瓷膜(9)的顶端连通，另一端接入至所述反应釜(1)中；所述反应釜(1)外设置有可控保温层(2)，所述可控保温层(2)与所述反应釜(1)之间形成的空间连通有恒温水浴槽(3)。

2.根据权利要求1所述的精准控温的连续全细胞催化反应装置，其特征在于，所述恒温水浴槽(3)通过冷凝水出口管(4)和冷凝水回流管(5)和所述可控保温层(2)与所述反应釜(1)之间形成的空间连通；恒温水浴槽(3)内的冷凝水通过冷凝水出口管(4)进入到可控保温层(2)与反应釜(1)之间形成的空间中，可控保温层(2)与反应釜(1)之间形成的空间内的冷凝水通过冷凝水回流管(5)回流到恒温水浴槽(3)中。

3.根据权利要求1所述的精准控温的连续全细胞催化反应装置，其特征在于，所述陶瓷膜(9)上设置有压力表(10)。

4.根据权利要求1所述的精准控温的连续全细胞催化反应装置，其特征在于，所述反应液管路(8)上还设置有流量计(6)。

5.根据权利要求1所述的精准控温的连续全细胞催化反应装置，其特征在于，所述陶瓷膜(9)的一侧还连接有滤出液管路(11)。

6.根据权利要求1所述的精准控温的连续全细胞催化反应装置，其特征在于，所述反应液管路(8)的一端与所述陶瓷膜(9)的底端连通，另一端接入至所述反应釜(1)中。

技术总结
本技术公开了一种精准控温的连续全细胞催化反应装置，包括反应釜，所述反应釜通过反应液管路连接有陶瓷膜，所述反应液管路上设置有泵，所述陶瓷膜连接有细胞浓液回流管路，所述细胞浓液回流管路的一端与陶瓷膜的顶端连通，另一端接入至所述反应釜中；所述反应釜外设置有可控保温层，可控保温层与反应釜之间形成的空间连通有恒温水浴槽。本技术实现了连续生物转化，节省了成本，提高了工作效率；细胞催化剂可回收，能够开展连续催化反应；滤出液易于产物分离提取，可精准控温。可控温反应釜耦合陶瓷膜循环反应装置，使得细胞催化剂可重复使用，另一方面，反应液通过陶瓷膜后细胞催化剂与产物上清实现有效分离，提高了实用性。

技术研发人员：吴志勇,李由然,石贵阳,刘智恺,周小兵
受保护的技术使用者：无锡特殊食品与营养健康研究院有限公司
技术研发日：20230707
技术公布日：2024/3/21