一种二氧化碳超临界酶解装置的制作方法

1.本实用新型涉及生物酶解设备领域，具体为一种二氧化碳超临界酶解装置。


背景技术：

2.生物催化是生产精细化工产品最高效的方式之一，酶作为一种生物催化剂，能在温和条件下起到高效催化作用，生物酶解技术被广泛应用于食品、农业、环保等众多领域。超临界二氧化碳除了具有粘度小、扩散性强、良好的传质及传热特性外，还具有临界温度低、临界压力低、对设备要求不高、无毒无害、化学性质稳定、不燃不爆、使用安全、易获取酶解产物和回收二氧化碳、无污染等特性。
3.现有的酶解反应，大多是在水环境中进行，然而酶在水介质中通常不稳定，不利于酶与脂溶性反应物或产物分离，不利于疏水性物质反应，并且在酸、热、碱等情况下容易失活。而以有机溶剂为介质的酶催化反应会造成溶剂残留、易对产品或环境造成污染等问题，使有机溶剂为介质的酶催化反应受到一定限制。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于避免现有技术的不足，提供一种以超临界二氧化碳为反应介质，酶解反应高效、无毒无害、安全绿色的二氧化碳超临界酶解装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
6.一种二氧化碳超临界酶解装置，包括通过管路顺序连接的二氧化碳钢瓶、二氧化碳储罐、超临界酶解罐、二氧化碳缓冲罐；在二氧化碳钢瓶和二氧化碳储罐之间设置有冷却器，在二氧化碳钢瓶出口后面的管路上以及冷却器入口前的管路上分别设置有第一控制阀和第二控制阀；在二氧化碳储罐和超临界酶解罐之间顺序设置有高压泵和二氧化碳预热器，在高压泵前端的管路上和二氧化碳预热器后端的管路上分别设置有第三控制阀和第四控制阀；在超临界酶解罐和二氧化碳缓冲罐之间设置有换热器，在超临界酶解罐和换热器之间的管路上设置有第五控制阀；在二氧化碳钢瓶、二氧化碳储罐、超临界酶解罐、二氧化碳缓冲罐上均装有压力表，在二氧化碳储罐、超临界酶解罐、二氧化碳缓冲罐上以及二氧化碳预热器出口端均设置有温度计；在超临界酶解罐的顶部和底部分别设有进料口与出料口，在超临界酶解罐内设置有搅拌装置，搅拌装置的中心轴从超临界酶解罐顶部穿出并与电机的输出轴通过联轴器连接；在二氧化碳缓冲罐和超临界酶解罐的底部分别设有放空阀。
7.进一步地，在所述二氧化碳缓冲罐与高压泵后端的管路之间连接有二氧化碳回收管路，在二氧化碳回收管路上设置有单向阀，在单向阀的前后分别设置有第六控制阀和第七控制阀，所述二氧化碳回收管路与连接于二氧化碳钢瓶和冷却器之间的管路相接，二氧化碳回收管路分为两段，前段的一头接入第一控制阀和第二控制阀之间的管路，并且在前段上设置有第八控制阀，后段的一头接入二氧化碳钢瓶的出口端并位于第一控制阀前端。
8.进一步地，在所述搅拌装置的中心轴上设置有搅拌桨。
9.更进一步地，所述搅拌桨在中心轴上呈不对称设置。
10.本实用新型可提供扩散系数高、粘度和表面张力低、传质速度快、反应速度高的以超临界二氧化碳为介质的酶解条件，超临界酶解反应过程无毒、无溶剂残留，酶解产物易获得，且可回收二氧化碳气体，从而实现安全、高效、快速、绿色的生物催化。
附图说明
11.图1是本实用新型的结构示意图；
12.图2是本实用新型的超临界酶解罐结构示意图。
13.图中：1-二氧化碳钢瓶，2-压力表，3a-第一控制阀，3b-第二控制阀，3c-第三控制阀，3d-第四控制阀，3e-第五控制阀，3f-第六控制阀，3g-第七控制阀，3h-第八控制阀，4-二氧化碳回收管路，5-冷却器，6-单向阀，7-二氧化碳储罐，8-电机，9-联轴器，10-进料口，11-中心轴，12-搅拌桨，13-换热器，14-二氧化碳缓冲罐，15-出料口，16-超临界酶解罐，17-二氧化碳预热器，18-高压泵。
具体实施方式
14.以下结合说明书附图对本实用新型进行进一步详细的描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的保护范围。
15.如图1所示，一种二氧化碳超临界酶解酶解装置，包括通过管路顺序连接的二氧化碳钢瓶1、二氧化碳储罐7、超临界酶解罐16、二氧化碳缓冲罐14。在二氧化碳钢瓶1和二氧化碳储罐7之间设置有冷却器5，在二氧化碳钢瓶出口后面的管路上以及冷却器5入口前的管路上分别设置有第一控制阀3a和第二控制阀3b。在二氧化碳储罐7和超临界酶解罐16之间顺序设置有高压泵18和二氧化碳预热器17，在高压泵前端的管路上和二氧化碳预热器后端的管路上分别设置有第三控制阀3c和第四控制阀3d。在超临界酶解罐16和二氧化碳缓冲罐14之间设置有换热器13，在超临界酶解罐和换热器之间的管路上设置有第五控制阀3e。在二氧化碳钢瓶1、二氧化碳储罐7、超临界酶解罐16、二氧化碳缓冲罐14上均装有压力表p，用于监控各罐体内压力。在二氧化碳储罐7、超临界酶解罐16、二氧化碳缓冲罐14上以及二氧化碳预热器17出口端均设置有温度计t，用于监控各罐体内温度以及二氧化碳预热器出来的二氧化碳温度，在二氧化碳缓冲罐14和超临界酶解罐16的底部分别设有放空阀。如图1、图2所示，在超临界酶解罐16的顶部和底部分别设有进料口10与出料口15，在超临界酶解罐内设置有搅拌装置，搅拌装置的中心轴11从超临界酶解罐顶部穿出并与电机8的输出轴通过联轴器9连接，搅拌装置的中心轴11上设置有搅拌桨12，本实施例的搅拌桨12沿中心轴上下交错呈不对称设置，可起到更好的搅拌效果。中心轴11及搅拌桨12也可采用现有技术的结构。
16.在所述二氧化碳缓冲罐14与高压泵18后端的管路之间可以连接二氧化碳回收管路4，在二氧化碳回收管路上设置单向阀6，在单向阀的前后分别设置第六控制阀3f和第七控制阀3g，所述二氧化碳回收管路4与连接于二氧化碳钢瓶1和冷却器5之间的管路相接，二氧化碳回收管路分为两段，前段的一头接入第一控制阀3a和第二控制阀3b之间的管路，并且在前段上设置有第八控制阀3h，后段的一头接入二氧化碳钢瓶的出口端并位于第一控制阀3a前端。
17.所述二氧化碳钢瓶1、冷却器5、二氧化碳储罐7、二氧化碳缓冲罐14、超临界酶解罐16及其搅拌装置、二氧化碳预热器17均可采用现有技术设备。
18.本实用新型的工作过程如下：先打开冷却器5使二氧化碳储罐7的温度降至要求的温度，分别打开二氧化碳预热器17与换热器13，将超临界酶解罐16与二氧化碳缓冲罐14预热至要求的温度。之后将需酶解的原料与所需酶从进料口10加入到超临界酶解罐16中，关闭单向阀6及第六控制阀3f和第七控制阀3g，关闭超临界酶解罐16和二氧化碳缓冲罐14底部的放空阀以及第五控制阀3e。通过高压泵18向超临界酶解罐16通入二氧化碳，使其达到相应超临界酶解条件。达到酶解条件后关闭高压泵18，关闭第四控制阀3d，启动电机8，搅拌装置转动对酶解原料进行搅拌。酶解过程中出现压力下降可补充二氧化碳气体。
19.酶解结束后，关闭第一控制阀3a，打开二氧化碳回收管路4上的第八控制阀3h，打开单向阀6及第六控制阀3f和第七控制阀3g，缓慢打开第五控制阀3e，打开高压泵18进行二氧化碳回收。回收完成后关闭高压泵18及所有控制阀，打开超临界酶解罐16底部的放空阀，待剩余二氧化碳气体排放完毕后，即可打开出料口15放料，得到二氧化碳超临界酶解产物。
20.本实用新型可用于以二氧化碳超临界流体为介质的酶催化反应，酶解物料二氧化碳超临界前处理等，可以显著提升酶解得率与酶解效率，并大幅减少副产物产生，安全环保。