Биокаталитический реактор Советский патент 1986 года по МПК C12M1/40 

Изобретение относится к устройствам дпя осуществления химических, в частности биохимических процессов с помощью нерастворимых в среде биокатализаторов, т.е.иммобилизованных ферментов, клеток, органелл или ферментов тканей.

Целью изобретения является повышение производительности реактора.

На фиг. 1 изображен реактор, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Биокаталитический реактор содержит цилиндрический корпус 1, на внутренней поверхности боковой стенки которого закреплена по винтовой :ЛИНИИ направляющая пластина 2, а на днище установлены спиральные направляющие ребра 3. В корпусе 1 на полом валу 4 установлен вертикальный бара- ёан 5 с перфорированйой боковой поверхностью 6. Внутри барабана 5 размещены закрепленные с его торцовыми стенками и полым валом 4 лопасти 7, Между лопастями 7 барабана 5 и его перфорированной боковой поверхностью 6 образована щель 8 для распределения на внутренней поверхности 6 барабана 5 слоя гранулированного биокатализатора.

В нижней части барабана 5 на валу 4 установлен днищем вверх с -акан 9, к нижнему краю которого прикреплен дискообразный отражатель 10 с лопастями 11.

Полый вал 4 имеет по высоте четыре ряда отверстий 12-15 для циркуляции субстрата. Внутри вала 4 в . . его нижней части размещен золотник 16 со штоком 17 и рукояткой 18 дпя закрытия и открытия отверстий 12 и 13. На штоке 17 закреплена пробка 19 для направления потока субстрата в отверстия 15. С наружной стороны боковой перфорированной поверхности барабана 5 установлена вертикальная труба 20 с отверстиями по образующей для смыва катализатора,

Для улучшениявытекания среды и гранул катализатора из барабана 5 внутренняя поверхность его днища выполнена наклонной в сторону полого вала 4. Нижняя часть полого вала 4 оканчивается краном 21 для слива среды и гранулированного катализатора. Дпя отвода готового субстрата на днище корпуса 1 установлен кран 22. Для залива реакционной среды

5

0

5

и катализатора предусмотрено на крьпв- ке корпуса отверстие с пробкой 23.

Биокаталитический реактор работает следуюш,им образом.

В реактор через полый вал 4 запивают реакционную среду с катализатором. При этом пробка 19 направляет поток среды с катализатором через отверстие. 15 внутрь барабана 5. Золотник 16 устанавливается в положе-; ние, когда отверстия 12 на полом валу 4 открыты,.а отверстия 13 закрыты, что предотвращает протекание через них гранул катализатора. Причем гранулы катализатора не проходят и через отверстия 14, так как они расположены вьшзе днища барабана 5 примерно на 1/3 его высоты.

При вращении барабана лопасти 7 и 1 вращают реакционную среду с катализатором. Возникающие при вращении барабана 5 центробежные силы заставляют реакционную среду проходить через перфорированную боковую юверхность 6 барабана 5. За- тем реакционная среда пластинами 2 направляется в нижнюю часть корпуса 15 где она по направляющим спиральным ребрам 3 подводится к отверстиям 1 2 в полом валу 4, проходит по полому валу 4 и отверстия 14 в полость стакана 9 и далее на лопасти 11 отражателя 10. Лопасти 11 нагнетают реакционную среду через зазор 24 между кромкой отражательного дис- ка и боковой поверхностью барабана внутрь барабана.

Таким образом осуществляется циркуляция жидкой реакционной среды. При этом гранулы биокатализатора потоком реакционной среды транспортируются к внутренней поверхности 6 перфорированной боковой стенки барабана 5 и распределяются по ее поверхности слс м.

Для равномерного распределения гранул катализатора по поверхности 6 между ней и лопастями 7 барабана 5 оставлена щель 8„ Гранулы катализатора удерживаются слоем на перфорированной поверхности 6 барабана 5 силами воздействия фильтрующёг ся через них жидкостного потока реакционной среды.

Реакционную среду с катализатором можно зашивать в реактор и через отверстие с пробкой 23. В этом случае гранулы катализатора с потоком реакционной среды через отверстия 12 и

0

0

5

0

5

3. ,

14 также поступают на внутреннюю поверхность 6 перфорированной боковой стенки барабана 5.

. Направление вращения батабана показано стрелкой (фиг.2).

По достижении необходимой степен превращения субстрата, не останавливая барабан 5, открывают кран 22 и сливают его из реактора. После этого можно останавливать барабан, заливать новый раствор и начинать новый цикл.

Для замены биокатализатора поворотом рукоятки 18 штока 17-золотника 16 закрывают отверстия 12 в полом валу 4 и открывают отверстия 13 и кран 21. Медленно вращая барабан 5, в трубу 20 подают моющий раствор, струи которого, вытекая через отверстия трубы 20, смывают катализатор с перфорированной поверхности 6 ба- рабана 5. Для лучшего вытекания жидкости с гранулами катализатора из барабана внутренняя поверхность его днища наклонена в сторону полого ва164.

ла 4. Гранулы катализатора вместе

с моющей жидкостью через отверстия 13, полый вал 4 и кран 21 выводятся наружу.

Предлагаемый биокаталитический реактор обеспечивает интенсивную циркуляцию субстрата через слой катализатора, чем достигается высокая скорость процесса биохимических превращений. Обеспечивается наиболее полное использование ферментативных свойств катализатора. Значительно упрощены и сокращены по продолжительности загрузка и выгрузка субстрата и гранулированного катализатора.. В результате этого увеличивается производительность реактора в сравнении с известным примерно в два раза.

Кроме того, реактор может быть включен в работу по схеме каскада с непрерывным ведением процесса по субстрату.

гг

f 7

L

f9

JL

$Ю rf J л

16

17

Редактор В.Петраш

Составитель Ю.Уткин Техред О.Сопко

Заказ 3668/26Тираж 490Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

фиг. 2

Корректор:, Л.Пилипенко