本发明专利技术涉及一种生物酶解法制备还原糖的工艺及设备，特别涉及一种蔗渣酶解制备还原糖的生产方法及生产设备。该设备包括：酶膜反应器，具有用于盛放蔗渣和纤维素酶缓冲液并完成酶解反应的反应内胆，以及用于为反应内胆提供恒温水浴的水浴容器，以及反应器所适配的膜组件用于对完成酶解反应的酶解液进行分离，得到还原糖和酶解剩余物；酶转移装置，用于对酶解剩余物与新蔗渣的充分接触而进行酶重吸附，经过酶重吸附的新蔗渣形成的新反应物料由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应；以及各单元之间的连接管道。该设备使得制备工艺中还原糖被及时分离，提高了酶解效率，而且酶解后进行新底物的酶重吸附，实现了酶的循环利用，降低了酶解成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种生物酶解设备，特别涉及ー种。
技术介绍
蔗渣是酶解制备还原糖以及进一步发酵制备こ醇的适宜原料。目前，利用纤维质原料生产燃料こ醇的技术受到了世界各主要国家政府和科学界产业界的高度重视，纤维质原料被看作是最具价值的生产燃料酒精的潜在资源，代表了世界燃料こ醇研究和产业化开发的发展方向。但是，全球范围内迄今仍没有一家エ业规模利用纤维质原料生产燃料こ醇的企业，主要原因在于纤维质原料燃料こ醇在经济上与化石燃料没有竞争能力。其中导致纤维质原料燃料こ醇的经济性难以突破的关键瓶颈之ー是纤维素酶只能一次性利用，使用成本高昂。目前关于纤维素酶重复回用的研究较为少见，相关的仅有专利CN201010275913. 6，燃料こ醇生产中回收再利用纤维素酶全组分中，利用新鲜底物重吸附 和固定化纤维ニ糖酶耦合エ艺回收利用纤维素酶，该エ艺仅针对木质纤维素，需要固定化纤维ニ糖酶，不适合于蔗渣为原料的纤维素酶解エ艺。由于原料不同，预处理后成分存在差异性，酶解适用的酶系组成不同，因此针对蔗渣需要开发适宜的低成本酶解エ艺，加快蔗渣生产还原糖，或进ー步发酵生产酒精的エ业化。酶膜反应器是把高分子分离膜与酶解反应过程耦合在一起的反应器，在纤维素酶解エ艺中的应用刚刚展开，相关专利仅有CN201110056041.9，一种木质纤维素发酵与膜分离耦合生产高浓度こ醇的エ艺中，采用了膜截留水解酶及浓缩糖液，该专利是利用酶解液过膜实现纤维素酶的截留，只适用于酶溶液，但蔗渣酶解エ艺中的酶解完成后大部分酶不在溶液中，因此该エ艺不适用于蔗渣为原料的纤维素酶解エ艺。
技术实现思路
针对现有蔗渣为原料的纤维素酶解エ艺中固化酶或酶截留エ艺中对反应酶的回用不方便的缺陷，本专利技术提出ー种利用酶膜反应器及时分离出酶解产物，利用纤维素酶的转移吸附实现酶的及时回用的蔗渣酶解制备还原糖生产设备及生产方法。这种蔗渣纤维素酶解制备还原糖的生产设备，其包括 ー酶膜反应器，具有用于盛放蔗渣和纤维素酶缓冲液并完成酶解反应的反应内胆，以及用于为反应内胆提供恒温水浴的水浴容器； 一分离装置，具有与酶解反应适配的膜组件，用于对完成酶解反应的酶解产物进行分离，得到还原糖和酶解剩余物； 一酶转移装置，用于对酶解剰余物与新蔗渣的充分接触而进行酶重吸附，经过酶重吸附的新蔗渣形成新反应物料，并由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应； 以及上述各単元之间的连接管道、阀门以及泵。优选的，所述酶转移装置为静态酶转移装置，其具有承接该酶解剰余物的滤网内胆，以及用于盛放该滤网内胆和新缓冲液以及新蔗渣完成酶重吸附而形成新反应物的外胆，完成酶转移后的新反应物料由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应。优选的，所述酶转移装置为动态酶转移装置，具有承接该酶解剰余物的残渣过滤柱、用于盛放新蔗渣的酶重吸附滤柱以及盛放缓冲液的储罐，其中，由残渣过滤柱出来的滤液经管道运送到酶重吸附滤柱进行酶重吸附，从酶重吸附滤柱流出的滤液经管道到储罐，储罐中的液体经泵循环到残渣过滤柱进行循环，完成酶转移后的新蔗渣与缓冲液一起由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应。 优选的，所述酶膜反应器中与酶解反应适配的膜组件包括分子量f 5万的超滤膜以及反滲透膜。优选的，所述静态酶转移装置的滤网内胆是由エ业滤布或不锈钢滤网制成。优选的，所述动态酶转移装置中残渣过滤柱和酶重吸附滤柱靠近液体排出口处安装有エ业滤布或不锈钢滤层。采用本专利技术所提供的生产设备进行蔗渣酶解制备还原糖的生产方法，包括如下步骤 SI，预处理，将原料蔗渣烘干，粉碎成5 50目，然后进行预处理； S2，酶解反应，将预处理后的蔗渣以及纤维素酶缓冲液在酶膜反应器进行酶解反应，对酶膜反应器的酶解产物通过膜组件进行分离得到还原糖； S3，载酶固渣，将S2中经过分离还原糖后的酶解剩余物排到酶转移装置中，加入新缓冲液以及新蔗渣完成新底物对酶的重吸附而形成新反应物； S4，酶回用，将S3中完成酶重吸附的新反应物由管道转移到酶膜反应器的反应内胆进行下ー轮酶解反应，而剩余残渣作为废物丢弃。优选的，所述蔗渣原料的预处理包括稀酸法预处理或碱法预处理。进ー步的，所述稀酸法预处理为用浓度O. 5^2%的硫酸以固液比1:25 50的用量，在为温度6(T200°C的条件下浸泡O. 5^3小时；所述碱法预处理是用浓度O. 5^2%的氢氧化钠以固液比1:25 50的用量，在温度6(Tl00°C的条件下浸泡O. 5 1. 5小吋。优选的，所述纤维素酶缓冲液为pH 4. 5-5. O的纤维素酶柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。优选的，所述S2中酶解反应是预处理后的蔗渣和纤维素酶缓冲液以固液比1:2(Γ50，温度为4(T70°C的条件下在酶膜反应器进行酶解反应，酶解时间为8 96小吋。而且，所述酶解反应可采用一次加料或多次加料。优选的，所述S3中酶重吸附时间为O. Γ3小吋。该技术方案与现有技术相比具有如下有益效果 本方法根据蔗渣酶解的特点，利用酶膜反应器及时分离出还原糖，提高酶解效率，酶解后利用转移扩散原理，利用新底物重吸附酶，实现了酶的循环利用，降低了酶解成本，反应条件条件温和，可操作性强，装置简单，具有产业化推广价值。附图说明图I为本专利技术所提供的蔗渣酶解制备还原糖的エ艺流程 图2为本专利技术所提供ー种蔗渣酶解制备还原糖的设备示意图；图3为本专利技术所提供的酶膜反应器示意 图4为本专利技术所提供的静态酶转移装置示意 图5为本专利技术所提供的动态酶转移装置示意 图6为本专利技术所提供的利用动态酶转移装置的制备设备组配图。具体实施例本专利技术所提供的这种蔗渣纤维素酶解制备还原糖エ艺的基本原理是预处理后的蔗渣完成酶解反应后仍吸附在固体残渣上，通过加入新鮮底物(新蔗渣)后，利用酶在溶液中的浓度扩散实现酶的转移和回用；而且利用酶膜反应器所帯的膜组件能够高效分离出还原糖，从而尽可能降低还原糖对反应的抑制作用，同时也避免了酶的流失。 下面所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。參阅附图2，本专利技术所提供的这种蔗渣纤维素酶解制备还原糖的生产设备的示意图，其包括一个酶膜反应器1，具有用于盛放蔗渣和纤维素酶缓冲液并完成酶解反应的反应内胆11，以及用于为反应内胆提供恒温水浴的水浴容器12 ; —个膜组件装置13，用于对完成酶解反应的酶解产物进行分离，得到还原糖和酶解剩余物，其中还原糖收集在储罐3中；一个酶转移装置2 ;在酶解反应器I的由管道连接ー纤维素酶缓冲液储罐4。本实施例的酶转移装置2采用静态酶转移装置21，其具有承接该酶解剰余物的膜内胆211，以及用于盛放该膜内胆和新缓冲液以及新蔗渣而完成酶重吸附而形成新反应液的外胆212，该新反应物由管道转移到酶膜反应器的反应内胆11进行新的酶解反应，为了实现上述各部分的连通还包括各単元之间的连接管道、每个管道根据需要设有阀门和提升泵等给排水所需常规部件，为了实现物料的充分混合，反应器内设有搅拌装置。其中，所述酶膜反应器中与酶解反应适配的膜组件装置13包括分子量f 5万的超滤膜以及反滲透膜。所述静态酶转移装置的滤网内胆211是由エ业滤布或不锈钢滤网制成。该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蔗渣酶解制备还原糖的生产设备，其包括 一酶膜反应器，具有用于盛放蔗渣和纤维素酶缓冲液并完成酶解反应的反应内胆，以及用于为反应内胆提供恒温水浴的水浴容器； 一分离装置，具有与酶解反应适配的膜组件，用于对完成酶解反应的酶解产物进行分离，得到还原糖和酶解剩余物； 一酶转移装置，用于对酶解剩余物与新蔗渣的充分接触而进行酶重吸附，经过酶重吸附的新蔗渣形成的新反应物料，并由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应； 以及上述各单元之间的连接管道、阀门以及泵。2.如权利要求I所述的生产设备，其特征在于，所述酶转移装置为静态酶转移装置，其具有承接该酶解剩余物的滤网内胆，以及用于盛放该滤网内胆和新缓冲液以及新蔗渣完成酶重吸附而形成新反应物的外胆，完成酶转移后的新反应物料由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应。3.如权利要求I所述的生产设备，其特征在于，所述酶转移装置为动态酶转移装置，具有承接该酶解剩余物的残渣过滤柱、用于盛放新蔗渣的酶重吸附滤柱以及盛放缓冲液的储罐，其中，由残渣过滤柱出来的滤液经管道运送到酶重吸附滤柱进行酶重吸附，从酶重吸附滤柱流出的滤液经管道到储罐，储罐中的液体经泵循环到残渣过滤柱进行循环，完成酶转移后的新蔗渣与缓冲液一起由管道转移到酶膜反应器的反应内胆完成酶解反应。4.如权利要求I所述的生产设备，其特征在于，所述酶膜反应器中含有的与酶解反应适配的膜组件包括分子量广5万的超滤膜以及反渗透膜。5.如权利要求I所述的生产设备，其特征在于，所述静态酶转移装置的滤网内胆是由工业滤布或不锈钢滤网制成。6.如权利要求I所述的生产设备，其特征在于，所述动态酶转移装置中残渣过滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海燕，赵晶晶，李波，陈福明，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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