[发明专利]固相催化剂反应装置及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物催化剂技术领域，特别是涉及一种固相催化剂反应装置及其运行方法。 

背景技术

随着生物技术的发展，酶作为生物催化剂在工业和其它领域中的应用日益广泛。在上述应用中，酶或含酶的细胞通常以固定化的形态存在。这是因为固定化酶或固定化细胞往往比游离酶更为稳定，并且易于与产品分离，便于回收和重复使用，同时容易储藏和运输。 

通常，固定化酶或固定化细胞以颗粒状形态用于悬浮反应或装填于反应装置的容器内构成固定相，并与流动于颗粒之间的底物溶液反应。然而上述情况中，底物溶液一般难于进入颗粒内部，这样使得包埋于颗粒深层的酶分子难于参与催化反应，导致反应效率低下。 

为了克服颗粒状固定化酶或固定化细胞的上述缺点，本发明人提出了一种新型结构的固定化酶或固定化细胞，详见公开号为“CN1982445”、发明名称为“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”的中国专利申请文件。这种新型的固定化酶或固定化细胞具有开孔的三维网格结构，这样的结构能够增加酶分子与底物溶液的接触机会，增大接触面积，进而提高反应效率。 

这种新型网格结构的固定化产品(固定化酶或固定化细胞)的应用方法之一，是将片带状固定化产品卷绕成圆柱形卷轴结构，并由这种卷轴结构的圆柱形固定化产品直接构成反应柱体，或者将多个这种卷轴结构的圆柱形固定化产品上下堆积而整体构成反应柱体，而后将该反应柱体置于反应容器内。例如，公开号为“CN1982445”、发明名称为“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”的中国专利申请文件中就记载了这样的内容：上述卷轴 结构的圆柱形固相酶(即，固定化产品)可作为模块，上下堆积若干这样的模块以构成反应柱体，而后将该反应柱体装填于反应容器内。该反应柱体与容器壁之间的间隙(以下简称柱壁间隙)，以固相酶块本身或其表面的包裹材料吸水溶胀后自然封堵，或以颗粒状固定化酶或固定化细胞填实之。这样，在容器内的固相酶整体构成反应柱体。 

然而在实际应用过程中，上述现有技术所提供的固相催化剂反应装置不可避免地存在下述缺陷： 

其一，由于构成反应柱体的固相酶块与反应装置的容器壁之间没有间隙，因而在取出固相酶块时，除了需要克服酶块自身的重量外，还需要克服酶块与容器壁之间的较大的摩擦阻力，这样使得固相酶块难于取出。 

其二，在一些工业条件下，如高温长时间运行时，构成反应柱体的固相酶块在运行过程中会逐渐发生形变/收缩，致使酶块与容器壁之间出现间隙而造成短路，这样使得部分底物溶液未与固相酶发生反应便流走，导致反应效率低下，并且也降低了反应装置的运行效率。所谓短路，在本申请中指的是底物溶液未与固相酶发生反应便从柱壁间隙直接流走。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种固相催化剂反应装置及其运行方法，其能够使包含固定化酶等固相催化剂的反应柱易于装入和取出，并能够避免进入到反应柱内的液体从柱面直接流出以及固相催化剂在运行过程中发生形变/收缩而导致短路，从而提高反应效率和运行效率。 

为此，本发明提供了一种固相催化剂反应装置，包括反应容器和置于反应容器内的固相催化剂，所述固相催化剂具有反应液可以流入的第一端面、反应后的产物溶液可以流出的第二端面以及在所述第一端面和第二端面之间延伸的周面。其中，在所述固相催化剂的周面上包裹有防水膜。 

本发明提供的固相催化剂反应装置还包括与所述固相催化剂的第二端面紧贴的接口盘。所述接口盘为空腔结构，具有下述各个部分：第三端面，其上带有进液孔槽并与所述固相催化剂的第二端面紧贴，用于支撑所述固相催化剂以及收集来自所述固相催化剂的液体；第四端面，其上设置有出水口，用于将所述接口盘内的液体向外排出；在所述第三端面和第四端面之间延伸的密闭周面，其与所述第四端面共同构成容纳液体的腔室。

其中，所述出水口为出水管。优选地，位于所述接口盘内腔中的出水管管段的管壁上设置有孔洞，接口盘内的液体可经由所述孔洞流入所述出水管。 

其中，所述防水膜延伸至所述接口盘，并将所述固相催化剂周面和所述接口盘周面一起包裹起来。 

其中，所述防水膜借助于粘结剂将所述周面包裹起来。所述粘结剂可以包括热熔胶、橡皮膏、地毯胶。 

优选地，所述防水膜外表面缠绕有扎紧带，用以扎紧所述防水膜，从而使所述防水膜更为牢固地包裹在所述周面上。 

其中，所述防水膜为塑料膜。