适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置，包括反应釜，所述釜体上部设有原料入口、回用生物酶溶液入口，下部有混合液的出口，出口与分离釜相连，分离釜的下部有管道通过塑料泵与反应釜相连，同时另一出口通过塑料泵与清水池相连。分离釜和清水池的下部都有一个强力电磁铁，通电后产生强磁对得到的可磁性回收生物酶催化剂进行磁力回收，达到快速分离的目的，使催化剂和液体分离加快处理。清水池的上部通过管道与塑料泵的和分离釜相连。本发明设计的装置即可用于可磁力回收催化剂本身的工业化生产，也可用于工业中使用可磁力回收、可重复使用的催化剂的其他工业生产装置。
【专利说明】
适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置
技术领域
[0001]本发明属于催化剂生产技术领域，具体涉及一种适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置。
【背景技术】
[0002]酶作为生物催化剂，具有选择性高、催化条件温和、无污染等显著特点，已经被开发广泛应用于食品加工、医药、纺织和精细化工等行业。酶的使用通常是在游离状态下以稀溶液的形式与底物进行催化反应，反应完成后难以将酶回收，只宜在釜式反应器中使用，分批投放，成本较高。同时天然酶稳定性差，易失活，不能重复使用，并且产物分离纯化困难，使其难于在工业催化中大规模应用。近年来，通过固定化来提高酶的稳定性以及重复使用次数成为研究的热点。将酶与某些不溶性大分子载体结合，形成固定化酶，其优点是可以构成连续作业，可以在连续流动的搅拌反应器、固定床反应器或流化床反应器中使用。固定化后常可提高酶的稳定性，有些场合还可提高活力。但是，固载化的生物酶催化剂的回收利用仍然面临如何从反应体系中分离的问题，常常是伴随着过滤或离心等单元操作，导致生物酶的损失甚至失活，再生效果堪忧。
[0003]纳米磁性材料做为理想的生物酶载体，具有常规材料所不具备的性能，使得其潜在应用极为有利，对于纳米磁性材料及其在生物酶固载的应用方面研究工作己经不再局限于单一学科与单一研究方法，而是多学科和多种研究方法的综合利用。通过对磁性粒子表面功能化，功能化后与生物酶发生化学偶联作用使生物酶牢固的固载于磁性载体上，磁性载体以其高效的磁性作用，便于在使用后回收。虽然目前有可磁性回收生物酶的小型制备装置，但由于生物酶为蛋白质或多肽等生物活性物质，稳定性差，易失活，所以该装置仅仅限制在实验室或少量生物酶的制备，目前还没有适用于工业化生产或回收生物酶的装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置，可有效制备可磁性回收固载生物酶催化剂。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置，包括聚四氟乙烯反应釜、分离釜和清洗池，
[0007]所述聚四氟乙烯反应釜上部设置原料入口和第一管道，所述聚四氟乙烯反应釜通过所述第一管道与所述分离釜侧壁连接，所述聚四氟乙烯反应釜下部通过第二管道与分离釜顶部连接，所述聚四氟乙烯反应釜内部设置搅拌器；
[0008]所述分离釜底部设置电磁铁，所述分离釜下部通过第四管道与所述清洗池顶部连接，所述分离釜的顶部通过第三管道与清洗池的侧壁连接；
[0009]所述清洗池顶部设置清水入口，所述清洗池上部侧壁设置废水出口，所述清洗池下部设置产品出口，所述清洗池底部设置电磁铁，所述清洗池内设置搅拌器；
[0010]所述第一、二、三、四管道上都设置阀门，所述第一、三、四管道上都设置塑料栗。
[0011]优选:所述所述清洗池下部设置产品出口通过第五管道与成品槽连接。
[0012]优选:所述分离釜的顶部设置上盖，所述上盖上具有第二、三管道通过的孔。
[0013]优选:所述管道为高性能PVC管。
[0014]优选:所述反应釜的外壳支撑于支架上。
[0015]优选:所述清洗池为方形，所述清洗池的顶部设置上盖，所述上盖上具有第四管道通过的孔和清水入口。
[0016]优选:所述反应釜、分离釜和清洗池采用聚四氟乙烯材料，优点:有效防止磁性生物酶催化剂的附着，增加输送的流畅性。
[0017]分离釜和清水池上部带有盖板，防止液体外溅和其他外部杂质进入内部。
[0018]上述的装置在生产可磁性回收材料中的应用。
[0019]—种基于上述装置工业化生产可磁性回收生物酶的方法，
[0020](I)将成品磁性载体和偶联剂加入到反应釜中，再加入生物酶溶液，通过搅拌反应；
[0021](2)反应完成后，打开反应爸的第二管道上的阀门，使反应后的混合液体进入分离釜；
[0022](3)将所述反应釜底部的磁铁通电，使混合液中的磁性生物酶被吸引，使磁性生物酶与溶液分离，分离后的液体通过所述第一管道上的塑料栗栗入反应釜，分离得到的磁性生物酶通过第四管道上的栗栗入清洗池；
[0023](4)向清洗池中栗入清水，搅拌清洗，通过第四管道上的栗将清洗池中部分清水栗入分离釜中，使分离釜中的磁性生物酶催化剂被完全转移进清水池；
[0024](5)将所述清洗池底部的磁铁通电，将清洗后的废水排出。
[0025 ]优选:所述方法还包括(6)清洗后的磁性生物酶有栗打入成品槽。
[0026]本发明的有益效果:
[0027]本发明的生产装置可以用于工业化生产的可磁力回收的催化剂以及载体材料的大型装置，可以实现Kg甚至吨级别的生产，可以高效的实现可磁力回收催化剂的快捷分离，具有结构简单，投资少，维修方便，可保证长时间正常运转。可以高效大批量制备磁性生物酶催化剂。用于工业化生产时，固载后的酶溶液可以套用，实现循环减少浪费，所以具有很好的经济性。
[0028]本发明所使用的栗都是塑料栗，在物料通过的部分全部由聚四氟乙烯塑料组成。减少磁性生物酶催化剂在上面的粘附。
[0029]清洗池的底部也设有一个强力电磁铁，方便对清洗过程中的磁性生物酶的磁力分离回收，减少清洗过程中的损失。
【附图说明】
[0030]图1为本发明生产装置的结构示意图；
[0031]其中，1.反应釜，2.分离釜，3.电磁铁，4.第一管道，5.第二管道，6.清水池，7.第四管道，8.第三管道，9.清水入口，10.废水出口，11.第五管道，12.产品出口，13.搅拌器。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0033]如图1所示，一种适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置，包括聚四氟乙烯反应釜1、分离釜2和清洗池6，所述聚四氟乙烯反应釜I上部设置原料入口和第一管道4，所述聚四氟乙烯反应釜I通过所述第一管道4与所述分离釜2侧壁连接，所述聚四氟乙烯反应釜I下部通过第二管道5与分离釜2顶部连接，所述聚四氟乙烯反应釜I内部设置搅拌器13；
[0034]所述分离釜2底部设置电磁铁3，所述分离釜2下部通过第四管道7与所述清洗池6顶部连接，所述分离釜2的顶部通过第三管道8与清洗池6的侧壁连接；
[0035]所述清洗池6顶部设置清水入口 9，所述清洗池6上部侧壁设置废水出口 10，所述清洗池6下部设置产品出口 12，所述清洗池6底部设置电磁铁3，所述清洗池6内设置搅拌器13;
[0036]所述第一、二、三、四管道上都设置阀门，所述第一、三、四管道上都设置塑料栗。
[0037]所述所述清洗池6下部设置产品出口12通过第五管道11与成品槽连接。
[0038]所述分离釜2的顶部设置上盖，所述上盖上具有第二、三管道通过的孔。
[0039]所述管道为高性能PVC管。
[0040]所述反应釜的外壳支撑于支架上。
[0041 ]所述清洗池6为方形，所述清洗池6的顶部设置上盖，所述上盖上具有第四管道7通过的孔和清水入口 9。
[0042]所述反应釜1、分离釜2和清洗池6采用聚四氟乙烯材料。
[0043]上述装置的工作过程如下:
[0044]使用时，成品磁性载体溶解于缓冲溶液中，配制一定浓度的偶联剂，和一定浓度的生物酶通过原料入口送入反应釜I中，开动搅拌器13开始反应。反应一定的时间，反应后的混合液体通过第二管道5进入分离釜中2中。打开分离釜2底部的电磁铁3的电源，使电磁铁3通电产生磁性，使混合液体中的磁性生物酶催化剂与未反应的生物酶溶液分离，分离后的生物酶溶液通过塑料栗打入反应釜I中，底部被吸附的生物酶催化剂在停止电磁铁3通电后，通过塑料栗打入清水池6中。分离釜2中分离得到的磁性生物酶催化剂在清水池6中清洗，同时通过塑料栗将部分清水送入分离釜2中，清洗部分残留在分离釜2中的磁性生物酶催化剂，清洗三次使磁性生物酶催化剂全部转入清洗池6中，清洗后，打开清洗池6底部的电磁铁3的电源，使电磁铁3产生强力磁性，吸引得到的生物酶催化剂。将上清液通过塑料栗打回分离釜2中，周转。底部的磁性生物酶催化剂在去掉电磁铁3的磁性后由栗送入成品槽，进行后续处理得到成品。
[0045]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种适用于工业化应用的可磁性回收生物酶的生产装置，其特征是:包括聚四氟乙烯反应釜、分离釜和清洗池;所述聚四氟乙烯反应釜上部设置原料入口和第一管道，所述聚四氟乙烯反应釜通过所述第一管道与所述分离釜侧壁连接，所述聚四氟乙烯反应釜下部通过第二管道与分离釜顶部连接，所述聚四氟乙烯反应釜内部设置搅拌器;所述分离釜底部设置电磁铁，所述分离釜下部通过第四管道与所述清洗池顶部连接，所述分离釜的顶部通过第三管道与清洗池的侧壁连接;所述清洗池顶部设置清水入口，所述清洗池上部侧壁设置废水出口，所述清洗池下部设置产品出口，所述清洗池底部设置电磁铁，所述清洗池内设置搅拌器;所述第一、二、三、四管道上都设置阀门，所述第一、三、四管道上都设置塑料栗。2.如权利要求1所述的装置，其特征是:所述清洗池下部设置产品出口通过第五管道与成品槽连接。3.如权利要求1所述的装置，其特征是:所述分离釜的顶部设置上盖，所述上盖上具有第二、三管道通过的孔。4.如权利要求1所述的装置，其特征是:所述反应釜的外壳支撑于支架上。5.如权利要求1所述的装置，其特征是:所述清洗池为方形，所述清洗池的顶部设置上盖，所述上盖上具有第四管道通过的孔和清水入口。6.如权利要求1所述的装置，其特征是:所述反应釜、分离釜和清洗池采用聚四氟乙烯材料。7.如权利要求1所述的装置，其特征是:所述管道为高性能PVC管。8.权利要求1-7任一所述的装置在生产可磁性回收材料中的应用。9.一种基于权利要求1-7任一所述装置工业化生产可磁性回收生物酶的方法，其特征是:步骤如下: (1)将成品磁性载体和偶联剂加入到反应釜中，再加入生物酶溶液，通过搅拌反应； (2)反应完成后，打开反应爸的第二管道上的阀门，使反应后的混合液体进入分离爸； (3)将所述反应釜底部的磁铁通电，使混合液中的磁性生物酶被吸弓I，使磁性生物酶与溶液分离，分离后的液体通过所述第一管道上的塑料栗栗入反应釜，分离得到的磁性生物酶通过第四管道上的栗栗入清洗池； (4)向清洗池中栗入清水，搅拌清洗，通过第四管道上的栗将清洗池中部分清水栗入分离釜中，使分离釜中的磁性生物酶催化剂被完全转移进清水池； (5)将所述清洗池底部的磁铁通电，将清洗后的废水排出。10.如权利要求9所述的方法，其特征是:还包括(6)清洗后的磁性生物酶有栗打入成品槽。
【文档编号】C12N11/14GK105861307SQ201610321556
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】张其坤, 马晓晔, 杨兵, 赵雷振
【申请人】山东师范大学