Способ осуществления ферментативных гетерофазных процессов гидролиза казеина и конверсии лактозы Советский патент 1980 года по МПК C07G7/02 

продуктами реакции, упомянутое диффузионное сопротивление всегда снижает эффективность действия иммобилизованных; ферментов. Кроме того, дополнительное замедление реакции возможно из-оа локальных изменений рН в результате реакций с освобождением или связыванием протонов. Все эти нежелательные явления особенно существенны при глубоких конверсиях субстрата или при пере работке высокомолекулярных веществ. Известен способ осуществления гете- рофазных ферментативных процессов, в котором с целью интянсификации процесса применяется транспортировка используемых веществ под воздействием электрического поля l. Недостатком этого способа является применимость его только для отдельных ионогенных субстратов. Известен также способ осуществления ферментативных гетерофазных реакций, например конверсии лактозы с использованием иммобилизованных ферментов, в частности jb -галактозидазы, путем перемешивания иммобилизованного фермента с раствором субстрата с помощью горизонтальных лопастных мешалок в открытом и -образном шестисекционном желоб снабженном переливными перегородками. Процесс осущестЕшяется под нормальным давлением 2}. Недостатком известного способа явля ется малая скорость процесса массопере дачи. Целью настоящего изобретения являет ся интенсификация процесса, Это достигается предлагаемым спосо бом осуществления ферментативных гете рофазных процессов гидролиза казеина и конверсии лактозы с использованием иммобилизованных ферментов, заключающимся в том, что реакционную систему подвергают действию пульсирующего дав ления, величина которого циклически из меняется от атмосферного до величины, вызь1вающей кипение реакционной смеси, и обратно с продолжительностью цикла 60-140 с. Существенным отличием предлагаемо способа является то, что реакционную систему подвергают действию пульсирую щего давления, величина которого изменяется, ;как укарэно выше, а продолжительность цикла составляет 6О-140 с (при конверсии лактозы с испсльзование иммобилизованной -галактозиаазыобычно 60-14О с, при гидролизе казеина с использованием иммобилизованного панкреатина - обычно 12О-13О с). Процесс протекает следующим образом, При понижении давления в системе (вакуумнровании) начинается интенсивное парообразование на поверхностях раздела фаз - кипение субстрата, в результате него происходит нарушение структуры пограничного слоя и интенсификация процесса., При этом пульсация внешнего давления вызывает дополнительное перемещение жидкости внутри капилляров катализатора из-за расширения в них неконденсирующихся защемленных газов (воздуха). Последний положительный эффект не может быть достигнут любыми другими видами механического перемешивания тонкопористых зерен катализатора в растворе. Все это вместе взятое позволяет уменьшить диффузионное сопротивление и интенсифицировать процесс. Интенсивный отвод продуктов реакции от поверхности катализатора и из его пор приводит к увеличению скорости реакции и позволяет при заданном времени контакта увеличить степень превращения, особенно в тех случаях, когда продукты реакции ингибируют бнокатализатор. Пример 1 . Трехгорлую круглодонную колбу емкостью ЗОО мл закрепляют в держателе взбалтывающей машины и помещают, в термостат с ре1 лируемой температурой. К колбе подключают систему вакуума, обеспечивающую из - менение давления в колбе по заданной программе управления, улавливание и возвращение испарившейся .жидкости об- ратно в сосуд. Для контроля процесса колбу и термостат снабжают термометрами, а систему вакуума - манометром и автоматическим клапаном, приводимым в действие от программного устройства. В колбу помещают 3,85 г катализатора, иммобилизованной на силохроме jb -галактозидазы с активностю 46 Е/г при 5О С , и 100 мл 5%-ного раствора лактозы в ацетатном буфере с рН 4,2. При работе установки осуществляют непрерывное взбалтывание субстрата с катализатором и изменение давления в системе по программе: вакуумирование 23 с (из них интенсивное кипение раствора 15 с), атмосферное давление 44 с, продолжительность полного цикла 67 сек. Максимальная температура в колбе (перед началом вакуумирования) 5lc, а минимальная (в конце процесса кипения)