[发明专利]一种固定化单宁酶生产没食子酸的装置及其方法

说明书

本发明涉及一种固定化单宁酶生产没食子酸的装置及其方法。装置包含：原料预处理系统、水解系统和分离系统。采用该装置一方面解决了罐式反应器的生产条件无法实时变更，原料质量不一时，产品品质无法保证，灵活性差的问题；另一方面解决了搅拌和鼓泡对酶的强机械作用而破坏固定酶的结构的问题，使酶循环使用次数最大化。搭配连续生产工艺，又解除了生产过程中没食子酸浓度的提高对酶活性的抑制作用，提高了转化效率的同时大大提高固定化酶的使用寿命。采用本发明涉及的装置和方法生产没食子酸，具有设备简单、工艺灵活、收率高、产品品质好、生产污染小的优点，极易实现工业化，为没食子酸的清洁高效生产提供了有力的技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种固定化单宁酶生产没食子酸的装置及其方法，具体以固定化单宁酶生产没食子酸为研究对象，研究设计一种无搅拌连续生产的柱式反应器和生产方法，属于生物化工领域。

背景技术

没食子酸又名五倍子酸，化学名称为3,4,5-三羟基苯甲酸，为白色或浅褐色针状或片状晶体，广泛存在于五倍子、塔拉、葡萄等植物中。是一种重要的精细化工产品，广泛用于化工、医药、食品和电子工业等领域。

水解五倍子单宁生产没食子酸是国际上没食子酸产品的主要来源，工艺技术主要有：酸水解法、碱水解法、发酵法和酶法。酸、碱水解法由于对单宁转化率高、工艺简单而成为行业通用方法，但其一方面对设备腐蚀严重，另一方面生产废液量大且COD高、色度大、含盐量高而导致处理困难，成本高，若不能完全处理则会对环境造成巨大的污染。随着生物技术的不断发展，利用发酵法和酶法生产没食子酸日趋成熟。但发酵法反应周期长、单宁水解不完全，过程难以控制而导致没食子酸收率低，对五倍子资源浪费较大，采用酶法生产没食子酸成为研究的主流。而固定化酶作为一种可循环、效率高、易分离的酶制剂，得到广泛的应用。

CN106978451A公开了一种固定化葡萄糖氧化酶制备葡萄糖酸钠的方法。该方法将制备好的葡萄糖氧化酶与葡萄糖溶液混合，搅拌反应制得葡萄糖酸钠。CN106957883A公开了一种固定化蒜酶合成阿霍烯的方法。该方法将制备好的蒜酶与大蒜素混合搅拌，过滤后干燥制得阿霍烯。CN102321681B公开了一种固定化单宁酶生产没食子酸的方法。该方法将粉碎后的五倍子粉、培花粉或塔拉粉原料置于原料浸提罐中，得浸提液。在装有浸提液的水解罐中加入固定化单宁酶进行静态水解，制得没食子酸。其中，酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置，为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件。目前酶反应器以鼓泡式和搅拌罐式为主，多以搅拌罐式酶反应器为主。鼓泡式利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到底物与酶的混合作用，而搅拌罐式利用从利用搅拌将底物与酶混合。这两种方法需要设备简单，操作容易，但存在不足。一方面，罐式反应器的生产条件无法实时变更，原料质量不一时，产品品质无法保证，灵活性差。另一方面，搅拌和鼓泡对酶有强机械作用，破坏固定酶的结构，影响酶的使用寿命。

因此，设计一种利用固定化酶连续高效生产没食子酸的装置和方法具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明涉及一种固定化单宁酶生产没食子酸的装置及其方法。装置包含：原料预处理系统、水解系统和分离系统。方法为单宁酸储液罐内的单宁酸溶液经反应器下端锥形封头内的脱脂棉粗滤后进入反应器筒体，被筒体内的固定化单宁酶水解后进入冷却结晶罐，待没食子酸晶体析出后，打开阀门，流入离心机，离心后产物干燥包装，离心母液返回单宁储液罐中作为原料继续水解。

所述的原料预处理系统包括单宁酸储液罐和纯净水储液罐；所述的水解系统为由圆柱形筒体和上下部锥形封头组成的柱式反应器；所述的分离系统包括冷却结晶罐和离心机；单宁酸储液罐和纯净水储液罐底部经管道与反应器底部连接；反应器上部通过管道与冷却结晶罐上部连接；冷却结晶罐下部与离心机通过管道连接。

所述的原料预处理系统中的单宁酸储液罐和纯净水储液罐均具有夹套，可对罐内物料进行加热或冷却。

所述的反应器筒体具有夹套，可对反应器内物料进行加热或冷却。