[实用新型]酶法制备丁酸甘油酯的生产系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物催化反应装备，更具体的说，涉及一种酶法制备丁酸甘油酯的生产系统。

背景技术

抗生素在饲料工业中的应用已经有很长的历史。饲养实验证明，抗生素可以有效的增强动物对病原菌的抵抗力，从而降低畜禽的发病率和死亡率，有很大的商业价值。但近年来由于饲用抗生素的滥用，其巨大的负面效应开始引起了社会的高度关注，如畜禽体内残留的抗生素通过食物链进入人体，对人体的正常微生物菌群，内分泌平衡造成破坏；能抵抗多种抗生素作用的“超级耐药细菌”的诞生等等，开发一种安全环保的抗生素替代品显得很有必要。事实上，欧盟早在2006年就已经取消了抗生素作为饲料添加剂的资质。美国，日本，澳大利亚，加拿大等国家也纷纷效仿，大幅削减了饲用抗生素的名目。

丁酸是一种短链脂肪酸。动物实验表明，其作为饲料添加剂，可以有效地降低动物胃肠道的pH值，抑制有害细菌的生长，维持动物消化道的正常微生物菌群，提高动物的抵抗力，是一种潜在的抗生素替代物。

但由于丁酸本身有着较强的挥发性和特殊的奶酪酸败样气味，其直接作为饲料添加剂使用，会增加饲料生产的工艺难度，并且会影响动物的采食量。

目前工业上主要有两种方法来解决这个问题。第一种方法为将丁酸做成挥发性相对较低，气味相对不明显的丁酸钠固体，再采用包膜工艺对其进行处理，以进一步降低其气味和减少过胃损失。由于工艺条件的限制，目前市场上这类产品较少，而且效果难以达到预期。另外一种方法为将丁酸做成挥发性和气味均很低的丁酸甘油酯。丁酸甘油酯可以安全的过胃并且在胰脂肪酶的作用下选择性的在肠道释放出有效成分丁酸，是一种理想的饲用丁酸类添加剂。

丁酸甘油酯根据酰化程度的不同又可以被分为三类：单丁酸甘油酯，双丁酸甘油酯和三丁酸甘油酯。其中三丁酸甘油酯的丁酸载量最大，但由于其较强的亲脂性，其中丁酸的有效释放高度依赖于胆汁酸盐的乳化作用，这对于消化功能尚未发育完全的幼龄畜禽来说有着显著的问题。单丁酸甘油酯和双丁酸甘油酯由于有着游离羟基的存在，既具有亲水性也具有亲油性，因此有丁酸载体和乳化剂的双重功效，与三丁酸甘油酯配合使用，有着很大的工业应用潜力。

丁酸甘油酯目前主要通过化学方法合成。其中最广泛应用的方法为丁酸与甘油在酸性催化剂如对甲基苯磺酸或者磺酸型强酸性离子交换树脂作用下的酯化。工艺的主要问题为反应几乎没有选择性，生成的产物为单，双和三丁酸甘油酯的混合物，需要进一步精馏纯化以得到纯的单，双或三丁酸甘油酯。而且反应完成后对酸催化剂的后处理会产生大量的垃圾，这从生产成本和环境保护上来说问题均很显著。使用高活性的丁酰氯与甘油在固体碱作为缚酸剂的条件下反应，也是一种制备丁酸甘油酯的方法。但丁酰氯是一种具有强腐蚀性和高度危险性的化学品，对生产设备提出了很高的要求，并且对生产安全造成了极大的威胁。丁酸甘油酯还可以通过酸性催化剂催化丁酸烷基酯与甘油的转酯化反应来进行，反应同样存在着选择性差，后处理困难等劣势。

单丁酸甘油酯和双丁酸甘油酯还可以通过三丁酸甘油酯与甘油在高温(210℃-240℃)条件下的转酯化反应来制备，工艺的主要问题为反应条件苛刻，反应产物为单丁酸甘油酯和双丁酸甘油酯的混合物，需要进一步精馏纯化以得到纯的单一组分。

酶作为生物催化剂，有着催化效率高，选择性好，反应条件温和等优势，因此应用酶法合成丁酸甘油酯近年来受到了很大的关注。但目前酶法合成丁酸甘油酯的工艺成本普遍较高，产率普遍较低，离工业化的应用还有很远的距离。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种酶法制备丁酸甘油酯的生产系统，解决现有酶法制备丁酸甘油酯成本高、产率低的问题。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：提供一种酶法制备丁酸甘油酯的生产系统，包括依次连接的填料床反应器、蒸发器、冷凝器，其中，所述填料床反应器包括原料进口、有孔格栅分隔出的填料空间、容纳于所述填料空间中的固定化脂肪酶层、反应液出口，所述蒸发器包括与所述反应液出口通过管路相连通的进液口、通过加热蒸发以移除所述反应液中副产物的加热腔、与所述加热腔相连通的蒸汽出口和补料口，所述冷凝器包括与所述蒸汽出口通过管路相连通的进气口、用于冷凝所述副产物的冷凝腔。

在本实用新型提供的酶法制备丁酸甘油酯的生产系统中，所述蒸发器还包括用于排出反应产物的出液口。