本发明专利技术涉及一种利用固定化酶的反应器，其具有由顶部和底部、以及连接该顶部和底部的侧壁限定的空腔，该空腔用于容纳其上固定有固定化酶或固定化细胞的多孔泡沫载体，在该反应器的上端设有流体出口，在该反应器的下端设有流体入口，其特征在于，在所述空腔中设置有支撑件，该支撑件能够使得所述载体的形状在反应器中存在0.4Mpa以下的压差时保持不变。
【技术实现步骤摘要】
利用固定化酶的反应器及固定化酶反应装置
本专利技术属于生物
，具体涉及一种利用固定化酶的反应器、以及包括所述反应器的固定化反应装置。
技术介绍
近年来，利用酶法生产各种化学药品和保健品是本领域的常用技术，其优势在于低能耗和绿色生产。中国专利号CN1982445B公开了一种用于制备固定化酶或固定化细胞的载体以及使用该载体的固定化方法。在所述方法中，将所述酶或细胞固定化在一种泡沫载体上，所述载体具有比表面积大、理化性质稳定、酶载量高等优点，为利用酶法工艺进行工业化生产提供了良好基础。但该专利没有提供利用该类型的固定化酶或固定化细胞进行工业化生产的反应装置和方法。在中国专利申请号2015101115929中记载了一种固定化酶反应罐，其具有由顶部和底部、以及连接该顶部和底部的侧壁限定的空腔，该空腔用于填充其上固定有酶或细胞的多孔泡沫载体。在该反应罐的上端设有流体出口，在该反应罐的下端设有流体入口，载有固定化酶或细胞的载体被直接填充在反应罐中，反应流体自下向上流经载体而完成酶化学反应。此外，通常使用的利用固定化酶的反应器内部空腔的高径比在(0.1～3.0):1的范围内。
技术实现思路
在现有的利用固定化酶的反应器中，由于载有固定化酶或固定化细胞的载体被直接填充在反应罐中，当反应流体自下向上流经载体时，该载体受到反应流体的压力，通常存在载体的耐压能力差，在高压环境下会压缩而形成短路。由于生产厂房大多平方面积较小，但楼层较高，因此低高径比的反应器不能充分利用厂房空间，再者，由于直径较大，大容量低高径比的反应器也通常比较昂贵。因此，为了提高产能，有必要增大反应器的高径比。但是随着高径比的增大，载体受到反应流体的压力也相应增大，出现压缩而导致反应短路的情形更加严重。为解决上述现有技术中所存在的问题，本专利技术提供了一种反应器、以及包括所述反应器的固定化反应装置。具体而言，根据本专利技术的一方面提供了一种利用固定化酶的反应器，其具有由顶部和底部、以及连接该顶部和底部的侧壁限定的空腔，该空腔用于容纳其上固定有固定化酶或固定化细胞的多孔泡沫载体，在该反应器的上端设有流体出口，在该反应器的下端设有流体入口，其特征在于，在所述空腔中设置有支撑件，该支撑件能够使得所述载体的形状在反应器中存在0.4Mpa以下的压差时保持不变。根据本专利技术的另一方面提供了一种固定化反应装置，其包括：根据本专利技术所述的反应器；反应调控罐，所述反应调控罐的下端具有出口，上端具有入口；并且所述反应调控罐的出口与所述反应器的入口连通，所述反应器的出口与所述反应调控罐的入口连通。根据本专利技术的还一方面提供了一种固定化酶反应方法，所述方法包括将其上载有固定化酶或固定化细胞的多孔载体填充在本专利技术所述的反应器的空腔中，其中所述载体被支撑件所支持，该支撑件能够使得所述载体的形状在反应器中存在0.4Mpa以下的压差时保持不变。与现有技术相比，本专利技术具有以下的优点和积极效果：1.本专利技术在固定化反应装置中设置支撑件，使得在进行固定化生物催化剂反应时，可有效防止固定化酶载体在反应过程中，因高流量反应流体所产生的压力而造成的压缩。支撑件为载体提供支撑，增强载体的耐压能力，在高压环境下也不会压缩而形成短路。因此，本专利技术的固定化酶载体能够在高压环境中进行工业化生产。2.与现有技术相比，在本专利技术的固定化反应装置中，将反应器内部空腔的高径比扩大至3.0-10:1，给生产的设计上可营造更大空间和条件，满足不同的工业化生产和需求。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施方案的固定有酶或固定有细胞的载体和支撑件的示意图。图2出了根据本专利技术示例性实施方案的固定有酶或固定有细胞的载体和支撑件共同卷曲成柱体的示意图。图3为根据本专利技术示例性实施方案中的固定化反应装置的结构的示意图。在该图中，1为高流量水泵；2为反应器；3为反应调控罐；4为pH调控装置；5为搅拌装置；6为pH探测电极；7为酸碱度调节罐；8为固定有酶或固定有细胞的载体；9为支撑件。具体实施方式以下通过具体实施方式的描述对本专利技术作进一步说明，但这并非是对本专利技术的限制，本领域技术人员根据本专利技术的基本思想，可以作出各种修改或改进，但只要不脱离本专利技术的基本思想，均在本专利技术的范围之内。本专利技术提供了一种利用固定化酶的反应器，其具有由顶部和底部、以及连接该顶部和底部的侧壁限定的空腔，该空腔用于容纳其上固定有固定化酶或固定化细胞的多孔泡沫载体，在该反应器的上端设有流体出口，在该反应器的下端设有流体入口，其特征在于，在所述空腔中设置有支撑件，该支撑件能够使得所述载体的形状在反应器中存在0.4Mpa以下的压差时保持不变。对本专利技术反应器的材料没有限制，其可以为有机玻璃、不锈钢、塑料材料、搪瓷等。在根据本专利技术的实施方案中，支撑件的形状应该与所述载体的形状相适应。用来固定酶或细胞的载体可以为颗粒状或块状的形状。在这种情况下，例如，支撑件可以采用容纳全部或部分颗粒的网袋。用来固定酶或细胞的载体也可以为柱状的形状。在这种情况下，例如，支撑件可以采用相应的圆筒状。用来固定酶或细胞的载体还可以为片状或条带状的。在这种情况下，支撑件与载体的形状优选相同。在优选的实施方案中，支撑件与载体均为长条形，并且支撑件的厚度与载体的厚度之比在1:10至1:20的范围内。当支撑件的厚度与载体的厚度比在上述范围内时，支撑件倾向于具有扁平的形状，这有利于支撑件与载体一起更好的卷曲，且不影响形成的载体的总体厚度。对于本专利技术支撑件的材料没有限制，只要所选的材料不与反应溶液产生显着之化学反应,反应时不被溶解或破碎。在根据本专利技术的实施方案中，所述支撑件由选自金属、合金、塑料或竹片构成的组中的至少一种材料制成。其中，所述金属优选选自由铁、铜、金、银和锡所组成的组中，所述合金优选选自钢、铝合金和铜合金所组成的组中。在优选的实施方案中，所述铜合金包括黄铜、青铜等。在优选的实施方案中，所述塑料选自聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。在本专利技术的实施方案中，支撑件的抗压强度在0.01Mpa至1.5Mpa的范围内。当抗压强度超过上述范围的上限，则支撑件不易于卷曲，当抗压强度低于上述范围的下限时，则支撑件难以起到良好的抗压作用。在本专利技术的实施方案中，支撑件为具有通孔的多孔支撑件。在优选的实施方案中，所述支撑件为平面网状。当所述支撑件为平面网状时，可以有利于载体上的固定化酶和固定化细胞与底物进行充分的反应。在优选的实施方案中，载体与支撑件层叠并自一端向另一端连续卷绕而成圆柱体。支撑件与固定化酶或固定化细胞的载体被填充在反应器的内部空腔中时，形成同一柱体。所述柱体的侧表面与反应器的侧壁之间基本上不存在空隙。在本文中，术语“基本上不存在空隙”是指不存在肉眼可见的空隙。可利用紧密装填固定有酶或细胞的载体，和/或利用吸水膨胀性材料或不透水材料进行填缝，以使所述固定有酶或细胞的载体经填充而形成的柱体的侧表面与反应器的侧壁之间基本上不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用固定化酶的反应器，其具有由顶部和底部、以及连接该顶部和底部的侧壁限定的空腔，该空腔用于容纳其上固定有固定化酶或固定化细胞的多孔泡沫载体，在该反应器的上端设有流体出口，在该反应器的下端设有流体入口，其特征在于，在所述空腔中设置有支撑件，该支撑件能够使得所述载体的形状在反应器中存在0.4 Mpa以下的压差时保持不变。/n
【技术特征摘要】
1.一种利用固定化酶的反应器，其具有由顶部和底部、以及连接该顶部和底部的侧壁限定的空腔，该空腔用于容纳其上固定有固定化酶或固定化细胞的多孔泡沫载体，在该反应器的上端设有流体出口，在该反应器的下端设有流体入口，其特征在于，在所述空腔中设置有支撑件，该支撑件能够使得所述载体的形状在反应器中存在0.4Mpa以下的压差时保持不变。
2.根据权利要求1所述的反应器，其中所述支撑件与所述载体的形状相同。
3.根据权利要求2所述的反应器，其中所述载体与所述支撑件层叠并自一端向另一端连续卷绕而成圆柱体。
4.根据权利要求3所述的反应器，其中所述支撑件与所述载体均为长条片状，并且所述支撑件的厚度与所述载体的厚度之比在1:10至1:20的范围内。
5.根据权利要求1所述的反应器，其中所述支撑件由选自金属、合金、塑料、木材组成的组中的至少一种材料制成。
6.根据权利要求5所述的反应器，其中所述塑料选自聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。
7.根据权利要求1所述的反应器，其中所述支撑件的抗压强度在0.01Mpa至1.5Mpa...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘永强，萧游龙，陈军明，范相龙，王骏，
申请(专利权)人：基因港香港生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81
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