酶反应器、酶反应系统以及油脂加工方法技术方案

本申请提供了酶反应器和酶反应系统，以及油脂加工方法。所述酶反应器包括：反应腔体，其包含固定化酶，所述反应腔体具有进料口和放料口；压力检测装置，所述压力检测装置检测所述反应腔体内物料的压力，例如进料口处或其附近的物料的压力；搅拌装置，其搅拌所述反应腔体内固定化酶与物料的混合物；其中，所述压力检测装置与所述搅拌装置通信连接，所述压力检测装置根据所检测的压力通过通信来控制所述搅拌装置的搅拌，从而降低所述反应腔体内固定化酶的紧实度，促进物料从放料口流出，释放反应腔体中的压力。

【技术实现步骤摘要】
酶反应器、酶反应系统以及油脂加工方法专利
本申请通常涉及酶反应器、酶反应系统以及油脂加工方法。专利技术背景随着中国经济的快速发展，人民的生活水平和质量有了明显的提高，在解决温饱问题后消费者对健康食品的关注度有了大幅度的提升，作为食品三大营养素之一的油脂也同样不例外。现阶段一些具有一定生理功能的结构酯（甘油二酯、中长链脂肪酸甘油酯、代可可脂等）成为科研人员研究的热点。与此同时，国际社会对环境污染，绿色生活越来越重视，保护地球，减少污染，低碳环保的理念也越来越被人所接受，因此污染严重的传统化学生产方法会被逐渐淘汰。随着生物技术的发展，酶催化技术以其反应条件温和、专一性高、催化活性高、对环境污染小的特点而在油脂工业中的应用越来越广，受到众多科研工作者的关注。目前油脂工业中为了得到具有一定功能的结构酯（MLCT、OPO、BOB等）往往采用酶法进行酯交换。为了提高效率以及提高产量，一般采用反应柱进行连续式生产。但是在实际生产过程中发现连续化反应一段时间后，反应柱内的酶会被物料的压力压得过于紧密，造成柱内压力会逐步的上升，当压力达到一定程度后物料就无法通过反应柱，因此也就无法进行生产。同时由于酶制剂被压的过于紧密致使更换酶制剂也比较麻烦。为了解决这一问题，国内外科研人员对连续式酶法反应器也进行了设计，具体专利如下：在CN201120017106.4中公开了一种酶法反应器，主要是用于解决小品种油脂和结构酯的生产问题，其采用罐式间歇式设计。在CN200980130518.4中公开一种反应器，其反应器是将液体原料进行混合并实现组分以恒定的流量比进入筒体中。但是该反应器是一种液相反应器，并未考虑有固体颗粒存在的情况下压力升高的问题。综合已有的专利来看，酶催化反应连续化生产中如反应器内压力升高导致管路堵塞，脂肪酶活力低等实际问题并没有解决。专利技术概述为克服油脂加工工业中现有技术中的不足，本申请人开发了为连续化生产设计的新型生产设备，其根据反应器内压力，适时间歇式搅拌以降低反应器内固定化酶的紧实度，从而降低反应器内物料的压力，使得连续化生产可以进行，并同时提高固定化酶的活性。此外，申请人进一步通过控制流速、温度来提高酶活，延长酶的使用寿命。本申请公开了酶反应器，其包括：反应腔体，其包含固定化酶，所述反应腔体具有进料口和放料口；压力检测装置，所述压力检测装置检测所述反应腔体内的压力，例如进料口处或其附近的物料的压力；和搅拌装置，其搅拌所述反应腔体内固定化酶与物料的混合物；其中所述压力检测装置与所述搅拌装置通信连接，所述压力检测装置根据所检测的压力通过通信来控制所述搅拌装置的搅拌，从而降低所述反应腔体内固定化酶的紧实度，促进物料从放料口流出，释放反应腔体中的压力。在另一方面，本申请公开了酶反应系统，其包括原料罐、计量泵、一个或多个上述酶反应器、收集罐以及连接各个部件的管路。在又一方面，本申请还公开了连续式油脂加工方法，其包括：a.通过计量泵使物料连续进入含有固定化酶的酶反应器的反应腔体；b.在装料的同时，利用压力检测装置监控所述反应腔体中物料与固定化酶的混合物的压力；和c.随着所述物料进入反应腔体内，导致腔体内压力上升，当所述压力达到1.5至2bar时，压力检测装置通过通信来指令搅拌装置搅拌所述混合物，搅拌速度为1-20转/分钟，所述搅拌持续直到所述压力低于1.5或1bar时停止。附图简述图1示出了本申请的酶反应器的一个实施方案，其包括封头3-1与主体3-2，封头3-1上装有进料口3-7、压力表3-9、双螺旋搅拌器3-11和电机3-8；主体3-2外包裹有夹套保温层3-5，夹套保温层有进水口3-3、出水口3-6，保温层3-5外接热交换装置进行控温；封头3-1上装有的双螺旋搅拌器3-11通过连接器和机械密封与封头上的电机3-8相连，双螺旋搅拌器3-11上具有双层螺旋状桨叶3-10；反应腔体3-2底部装有与反应腔体完全契合的筛网，防止酶颗粒漏出，筛网底部装有放料口3-4。图2示出了本申请的酶反应系统的示意图。该系统包括原料罐2、计量泵6、连接各个反应单元的管路1、反应单元3、夹套保温装置5和收集罐4。图3示出了本申请的酶反应系统的一个实施方案。系统是由多个反应单元3串联而成，还包括连接各个反应单元的管路及其他管路1（管路也是夹套保温）、原料罐2、计量泵6、夹套保温装置5、收集罐4。反应单元3可以是如图1所示的提高酶活的装置，管路上串联酶反应器可以是1-10个。图中酶反应器的数目仅是示例性的，而非对本申请范围的限制。图4示出了本申请的酶反应系统的又一实施方案。系统是由多个酶反应器3并联而成。管路上并联的酶反应器可以是1-10个。图中酶反应器的数目仅是示例性的，而非对本申请范围的限制。专利技术详述可结合附图进行阅读本说明书，所述附图应视为本申请的整体书面描述的示例性部分。本申请说明书附图仅为了利于清楚和简明，本申请的某些特征可能在比例上是夸张的或多少以示意图的形式示出。在本说明书中，相对的术语例如“上”、“下”、“顶部”和“底部”及其衍生词应被解释为是指按照当时所描述的方向或在讨论下如图中所示的方向。这些相对的术语是为了描述的方便并且通常不是意图要求特定的方向。关于连接的术语是指其中通过中间结构彼此被直接地或间接地固定或连接的关系，以及可移动的或刚性连接或关系两者，除非另作特别表达。在以下描述中，对某些具体细节进行了阐述，以提供对各种实施方案的深入理解。然而，本领域技术人员应当理解，本专利技术可以在没有这些细节的情况下实施。在其他情况中，并未详细展示或详细描述已知的结构，以避免对实施方案不必要的含糊的描述。整个说明书中提到的“一个实施方案”或“实施方案”是指与所描述实施方案相关的具体特征、结构或特性是包含于至少一个实施方案中的。因此，整个说明书在不同地方出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”并不一定都是指同一个实施方案。另外，具体的特征、结构或特性可以在一个或更多实施方案中以任何适当的方式组合。因此，在本申请中，并非所有实施方案均可实现本文列出的所有技术效果。优选地，每种实施方案应实现至少一种技术效果，或其可以实现多种技术效果的组合。此外，除非文中另有明确说明，如本说明书和附加的权利要求书中所用的，单数形式的不定冠词“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”包含复数个对象。同样需要注意的是，除非文中另有明确说明，术语“或”一般包括“和/或”的意思。本文所用术语“LipozymeRMIM”或“LipozymeTLIM”是固定化脂肪酶的商品名称，它们购自丹麦诺维信酶制剂公司。在第一方面，本申请涉及酶反应器，其包括：反应腔体，其包含固定化酶，所述反应腔体具有进料口和放料口；压力检测装置，所述压力检测装置检测所述反应腔体内物料的压力，例如进料口处或其附近的物料的压力；和搅拌装置，其搅拌所述反应腔体内固定化酶与物料的混合物；其中所述压力检测装置与所述搅拌装置通信连接，所述压力检测装置根据所检测的压力通过通信来控制所述搅拌装置的搅拌，从而降低所述反应腔体内固定化酶的紧实度，促进物料从放料口流出，释放反应腔体中的压力。在油脂的生产过程中，为了实现连续化生产的目的，将油脂连续泵入酶反应器内，油脂从上而下缓慢流过装有酶制剂的酶反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】
酶反应器，其包括：反应腔体，其包含固定化酶，所述反应腔体具有进料口和放料口；压力检测装置，所述压力检测装置检测所述反应腔体内物料的压力，例如进料口处或其附近的物料的压力；搅拌装置，其搅拌所述反应腔体内固定化酶与物料的混合物；其中，所述压力检测装置与所述搅拌装置通信连接，所述压力检测装置根据所检测的压力通过通信来控制所述搅拌装置的搅拌，从而降低所述反应腔体内固定化酶的紧实度，促进物料从放料口流出，释放反应腔体中的压力。

【技术特征摘要】
1.酶反应器，其包括：反应腔体，其包含固定化酶，所述反应腔体具有进料口和放料口；压力检测装置，所述压力检测装置检测所述反应腔体内物料的压力；搅拌装置，其搅拌所述反应腔体内固定化酶与物料的混合物；其中，所述压力检测装置与所述搅拌装置通信连接，所述压力检测装置根据所检测的压力通过通信来控制所述搅拌装置的搅拌，从而降低所述反应腔体内固定化酶的紧实度，促进物料从放料口流出，释放反应腔体中的压力。2.如权利要求1所述的酶反应器，其中所述物料的压力为进料口处或其附近的物料的压力。3.如权利要求1或2所述的酶反应器，其中所述反应腔体包括主体和安装在所述主体顶部的封头。4.如权利要求3所述的酶反应器，其中所述进料口安装在所述封头上。5.如权利要求4所述的酶反应器，其中所述压力检测装置与所述进料口并列在所述封头上。6.如权利要求1或2所述的酶反应器，其中所述压力检测装置包含压力表和压力感应单元。7.如权利要求1或2所述的酶反应器，其中所述固定化酶为LipozymeRMIM或LipozymeTLIM。8.酶反应系统，其包括原料罐、计量泵、一个或多个权利要求1-7中任一项所述的酶反应器、收集罐以及连接各个部件的管路。9.如权利要求8所述的酶反应系统，其中所述多个酶反应器是串联的和/或并联的。10.如权利要求8或9所述的酶反应系统，其中所述酶反应器的数量为1-10个。11.连续式油脂加工方法，其包括：a.使物料连续进入权利要求1-7中任一项所述的含有固定化酶的酶反应器的反应腔体；b.使用压力检测装置监控所述反应腔体中压力；和c.当所述压力达到1.5至2bar时，压力检测装置通过通信来指令搅拌装置搅拌所述混合物，搅拌速度为5-20转/分钟，所述搅拌持续直到所述压力低于1.5或1bar时停止。12.如权利要求11所述的方法，其中通过计量泵使物料加入所述反应腔体。13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述搅拌速度为10-15转/分钟。14.如权利要求11或12所述的方法，其中所述搅拌时间为1至10分钟。15.如权利要求13所述的方法，其中所述搅拌时间为1至10分钟。16.如权利要求11或12所述的方法，其中所述搅拌时间为5-8分钟。17.如权利要求13所述的方法，其中所述搅拌时间为5-8分钟。18.如权利要求11至12、15和17中任一项所述的方法，其中所述方法还包括利用计量泵控制所述物料进入所述酶反应器的反应腔体的流速。19.如权利要求13所述的方法，其中所述方法还包括利用计量泵控制所述物料进入所述酶反应器的反应腔体的流速。20.如权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括利用计量泵控制所述物料进入所述酶反应器的反应腔体的流速。21.如权利要求16所述的方法，其中所述方法还包括利用计量泵控制所述物料进入所述酶反应器的反应腔体的流速。22.如权利要求18所述的方法，其中所述流速为每小时1至3倍装酶量。23.如权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述流速为每小时1至3倍装酶量。24.如权利要求18所述的方法，其中所述流速为1至2倍装酶量。25.如权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述流速为1至2倍装酶量。26.如权利要求18所述的方法，其中所述流速为1.5至2倍装酶量。27.如权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述流速为1.5至2倍装酶量。28.如权利要求11、12、15、17、19-22、24和26中任一项所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。29.如权利要求13所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。30.如权利要求14所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。31.如权利要求16所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。32.如权利要求18所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。33.如权利要求23所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。34.如权利要求25所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。35.如权利要求27所述的方法，其中所述方法包括控制所述酶反应器的温度为50至80℃。36.如权利要求11、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周盛敏，李磊，张余权，
申请(专利权)人：丰益上海生物技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31