本申请提供了一种固定化酶反应装置，包括：主体，以及可拆卸地安装在主体上并通过连通管道依次连通的原料罐、酶解罐、降解液储罐和脱色罐；降解液储罐与脱色罐之间设有超滤装置，经超滤装置超滤后的小分子降解液进入脱色罐中脱色，而被截留的大分子降解液流回至原料罐进行二次酶解；降解液储罐内还设有控制超滤装置启动和/或停止运行的液位开关，超滤装置在降解液储罐内的降解液高于设定液位时启动运行，低于设定液位时停止运行。本申请提供的固定化酶反应装置，其安装与操作简便，还可以保证底物的完全降解，提高原料的利用率，以及酶解产物的分子量均一性和纯度。
【技术实现步骤摘要】
一种固定化酶反应装置
本技术涉及酶解反应器
，具体涉及一种固定化酶反应装置。
技术介绍
固定化酶技术是用物理或化学手段，将游离酶封锁住固体材料或限制在一定区域内进行活跃的、特有的催化作用，并可回收长时间使用的一种技术。使用固定化酶技术进行催化反应，一方面利于酶的回收利用，减少资源浪费；另一方面可以简化产物的纯化工艺，降低能耗。以固定化酶作为催化剂进行酶促反应的装置叫固定化酶反应器。现有的固定化酶反应器的形式很多，根据进料和出料的方式，可概括分为间歇式和连续式两大类，连续式又有两种基本形式：连续流动搅拌罐式反应器和填充床反应器；还有一些衍生形式：连续流动搅拌罐-超滤膜反应器、循环反应器和流化床反应器等。但是，搅拌式的反应器容易破坏酶的结构，从而降低固定化酶的酶活。此外，现有的固定化酶反应器对底物原料的利用率较低，无法保证底物能够完全降解，降解液的稳定性和纯度较低。现有技术中也提供了多种能够用于酶解的反应装置，例如CN110437974A公开了一种酶解-膜过滤循环装置，该方案采用酶解后使用膜过滤组件超滤的方法获得了小分子量的贝类多肽，然而开放式的酶解池却容易产生污染的问题；CN207699588U公开了一种固定化酶反应装置，该方案将固定化酶与反应液分开，能够避免固定化酶受到搅拌器的剪切力；CN206232737U公开了一种固定化酶反应装置，该方案将固定化酶装载在多孔圆片上，通过提高底物和固定化酶的接触面积提高酶解效果；CN204509351U公开了一种酶反应自动装置系统，通过设置充满酶液的树脂柱提升酶解效果。上述方案在一定程度上能够提高固定化酶的酶解效果，但酶解后的降解液分子粒径并不均匀，无法解决降解液的稳定性和纯度较低的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请旨在提供一种操作简单、能够有效提高原料利用率、以及酶解产物的分子量均一性和纯度的固定化酶反应装置，该反应装置包括：主体，以及可拆卸地安装在所述主体上并通过连通管道依次连通的原料罐、酶解罐、降解液储罐和脱色罐；所述酶解罐内装填有固定化酶，所述原料罐中的底物在酶解罐中被固定化酶降解后进入降解液储罐，再经脱色罐脱色后排出；所述降解液储罐与脱色罐之间设有超滤装置，经所述超滤装置超滤后的小分子降解液进入脱色罐中脱色，而被截留的大分子降解液流回至原料罐进行二次酶解；所述降解液储罐内还设有控制所述超滤装置启动和/或停止运行的液位开关，所述超滤装置在降解液储罐内的降解液高于设定液位时启动运行，低于设定液位时停止运行。在具有上述设置的固定化酶反应装置中，四个罐体可以通过主体实现各自独立的同时又能够一体化设置，并且四个罐体分别与主体是可拆卸连接的，如此设置既有利于简化反应装置的结构，提高拆装便捷度，又使得反应装置在具体操作时可以直接向罐体内装填或倒出物料，简化操作步骤。在一种实施方式中，部分用于连通各罐体的连通管道位于主体的内部，另一部分连通管道独立于主体地设置在两个罐体之间，优选的，设置于两个罐体之间的连通管道与罐体也是可拆卸连接的。与此同时，上述固定化酶反应装置还能够在将酶解后的降解液进行循环多次地降解，超滤装置内液位开关的设置使该装置具有较高的自动化程度，并且能够获得分子量均一且无杂质的降解液，有效提高了固定化酶的利用率。进一步地，超滤装置内有超滤膜，底物被固定化酶酶解充分的小粒径分子可以进入脱色罐，而未被充分酶解的可以返回原料罐二次酶解。与此同时，降解液储罐中的液位开关可以控制超滤装置的开启和/或关闭，使得反应装置能够更好的自动化运行。进一步地，所述原料罐和酶解罐之间、酶解罐和降解液储罐之间还设有蠕动泵。蠕动泵的设置为反应装置中流体的流动提供动力，并且蠕动泵具有无污染、精度高、剪切力小、密封性好、易维护、具有双向同等流量输送能力等优点，并且操作简单。进一步地，所述原料罐与所述酶解罐之间具有固定化酶循环管道，固定化酶通过所述固定化酶循环管道在酶解罐和原料罐之间循环，以使得固定化酶在所述酶解罐内均匀填充。如此设置，一方面可以进一步提高固定化酶的酶解效果和底物利用率，另一方面，循环填充后的固定化酶颗粒之间具有空隙，还能够起到一定的过滤作用。在一种实施方式中，固定化酶可以通过原料罐进入酶解罐，并在蠕动泵的作用下通过固定化酶循环管道实现在酶解罐和原料罐之间循环，最终均匀地装填在酶解罐内；在另一种实施方式中，也可以将酶解罐拆卸后直接装填，此时可以手动地磕动罐体底部实现填充均匀。进一步地，所述固定化酶循环管道以及所述酶解罐和降解液储罐之间的连通管道上均设有阀门。其中，未能够通过超滤装置的大分子降解液经连通管道流回至原料罐，在优选的实施方式中，固定化酶循环管道也可以承担该部分连通管道的功能，即大分子降解液经固定化酶循环管道流回至原料罐，或者说此时的固定化酶循环管道由大分子降解液流回至原料罐的部分连通管道形成，还可以理解为此时固定化酶可通过大分子降解液流回至原料罐的部分连通管道在原料罐和酶解罐之间循环填充。在优选的实施方式中，固定化酶循环管道处设有第一阀门，酶解罐和降解液储罐之间的连通管道处设有第二阀门，显然上述两个阀门在使用时应当是只有一个处于开启状态的。当反应装置进行装填固定化酶时，第一阀门开启而第二阀门关闭，此时可以使得固定化酶能够通过固定化酶循环管道流回至原料罐，而无法进入降解液储罐；当反应装置进行底物降解时，第一阀门关闭而第二阀门开启，此时底物经过酶解罐降解后可以通过连通管道进入降解液储罐，而无法流回至原料罐。优选的，所述第一阀门和第二阀门可以是电磁阀。同时，当固定化酶循环管道由大分子降解液流回至原料罐的部分连通管道形成时，第一阀门应当是三通阀，第二阀门可以是二通阀。此时，当进行循环填充固定化酶时，控制第一阀门连通酶解罐和固定化酶循环管道，第二阀门关闭；当进行底物酶解时，第二阀门开启，控制第一阀门连通固定化酶循环管道和大分子降解液流回至原料罐的另一部分连通管道。此外，若以将酶解罐拆卸后直接装填的方式装填固定化酶，也可以不设固定化酶循环管道和第一阀门。进一步地，所述装置还包括控制组件，所述控制组件包括位于原料罐内的温度传感器，和位于所述主体内的控制器。控制组件的设置能够有效控制原料罐中的底物温度，使得底物在较高的酶活性下被降解。进一步地，所述控制组件还包括设置于主体外侧的显示屏，能够显示原料罐中的温度，在一种实施方式中，还可以显示其他参数，例如pH、反应时间等，优选的，设于主体内的控制器用于温度等参数的预设及调节。进一步地，所述控制组件还包括加热件，例如电热棒、电阻丝等，以便于调节反应装置内的温度。进一步地，所述原料罐、酶解罐、降解液储罐和脱色罐的外表面包覆有保温材料，以用于维持罐体内的温度。在一种实施方式中，控制组件中的加热件也可以包覆在罐体的外表面，用于对罐体加热并维持罐体内的温度。进一步地，所述装置还具有位于原料罐内的pH电极，以用于监测和/或调控原料罐中物料的pH。在一种实施方式中，还可以将原料调好pH后再加入至原料罐中。...
【技术保护点】
1.一种固定化酶反应装置，其特征在于，包括：/n主体(1)，以及可拆卸地安装在所述主体(1)上并通过连通管道(13)依次连通的原料罐(2)、酶解罐(3)、降解液储罐(4)和脱色罐(5)；所述酶解罐(3)内装填有固定化酶(9)，所述原料罐(2)中的底物在酶解罐(3)中被固定化酶(9)降解后进入降解液储罐(4)，再经脱色罐(5)脱色后排出；/n所述降解液储罐(4)与脱色罐(5)之间设有超滤装置(7)，经所述超滤装置(7)超滤后的小分子降解液进入脱色罐(5)中脱色，而被截留的大分子降解液流回至原料罐(2)进行二次酶解；所述降解液储罐(4)内还设有控制所述超滤装置(7)启动和/或停止运行的液位开关(41)，所述超滤装置(7)在降解液储罐(4)内的降解液高于设定液位时启动运行，低于设定液位时停止运行。/n
【技术特征摘要】
1.一种固定化酶反应装置，其特征在于，包括：
主体(1)，以及可拆卸地安装在所述主体(1)上并通过连通管道(13)依次连通的原料罐(2)、酶解罐(3)、降解液储罐(4)和脱色罐(5)；所述酶解罐(3)内装填有固定化酶(9)，所述原料罐(2)中的底物在酶解罐(3)中被固定化酶(9)降解后进入降解液储罐(4)，再经脱色罐(5)脱色后排出；
所述降解液储罐(4)与脱色罐(5)之间设有超滤装置(7)，经所述超滤装置(7)超滤后的小分子降解液进入脱色罐(5)中脱色，而被截留的大分子降解液流回至原料罐(2)进行二次酶解；所述降解液储罐(4)内还设有控制所述超滤装置(7)启动和/或停止运行的液位开关(41)，所述超滤装置(7)在降解液储罐(4)内的降解液高于设定液位时启动运行，低于设定液位时停止运行。
2.根据权利要求1所述的固定化酶反应装置，其特征在于，所述原料罐(2)和酶解罐(3)之间、酶解罐(3)和降解液储罐(4)之间的连通管道(13)上设有蠕动泵(6)。
3.根据权利要求2所述的固定化酶反应装置，其特征在于，所述原料罐(2)与所述酶解罐(3)之间还具有固定化酶循环管道，固定化酶(9)通过所述固定化酶循环管道在酶解罐(3)和原料罐(2)之间循环，以使得固定化酶...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁超，张林军，张金华，刘飞，刁梦奇，张秀华，师景双，
申请(专利权)人：山东省药学科学院，
类型：新型
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。