CN115574548A - 一种用于制备固定化酶的离心干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固定化酶制备技术领域，具体公开了一种用于制备固定化酶的离心干燥装置；包括离心干燥室、旋风分离器、储存罐、热风生成器和抽真空泵，离心干燥室中设置有中空转筒，中空转筒的外圆面设置有与离心干燥室内壁相贴合的导流螺旋叶，中空转筒的顶壁固连有向下伸出离心干燥室的中空转轴，中空转轴的上端开设有抽气口，位于抽气口下方的中空转筒中设置有过滤层，中空转轴的下端密封转动连接有抽真空管，抽真空管与抽真空泵相连接；本离心干燥装置降低了固定化酶液干燥时所需的热风温度，避免了高温热风干燥时造成的固定化酶活性下降的问题，同时增加热风螺旋运动的行程，提高物料与热风的接触时间，保证对固定化酶的干燥效果。

Description

一种用于制备固定化酶的离心干燥装置

技术领域

本发明涉及固定化酶制备技术领域，具体公开了一种用于制备固定化酶的离心干燥装置。

背景技术

固定化酶指的是利用物理或化学方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在其中，从而达到提高酶的操作稳定性、贮存稳定性、热稳定性、循环使用性等效果。例如在酶催化精制磷脂酰丝氨酸的过程中，需要将磷脂酶D固定在介孔二氧化硅上，以提高磷脂酶D的各方面性能，从而达到提高合成磷脂酰丝氨酸的产率。在固定化酶的制备过程中，需要先将酶和载体溶解在缓冲液中，使其两者混合，然后再进行吸附、沉淀、交联，最后再离心干燥后得到固定化酶。

目前，固定化酶的离心干燥步骤多数采用的是离心干燥机，但是离心干燥机在运行过程中通入的热风温度一般高达160℃以上，当酶在160℃的热风下一段时后，整个酶的活性会降低甚至失活，导致最终制备的固定化酶的活性不佳。申请号为CN2020212392692的实用新型专利公开了一种真空离心干燥机，包括塔体、雾化器、热风分配器、热风生成器、收料装置以及排风装置，塔体的下部设有排风口和出粉口；雾化器下端周向均匀设有喷口；热风分配器呈蜗壳状，固定在塔体的上端，与空置空间相连通；热风生成器上设有进风口和出风口，出风口与热风分配器相连通；收料装置与出粉口相连通；排风装置与容置空间进行连通；排风装置的排风量大于热风生成器的进风量。该真空离心干燥机通过塔体内部负压的设置能够降低离心溶液的蒸发温度，适用于像酶类的热敏性物料离心干燥，但是该真空离心干燥机在实际使用过程中，由于上方热风的排入以及排风口、出粉口的抽气作用过程，使得送入的热风无法在塔体内部呈螺旋运动，导致热风与雾化料的接触时间变短，再加上送入的热风温度较低，无法实现固定化酶制备过程中的有效干燥，因此需要增加整个塔体的高度来延长热风与雾化料在塔体中的接触时间，导致整个离心干燥机体积过大，而且干燥效果并不理想。鉴于现有真空离心干燥机在针对如固定化酶类等热敏物料进行干燥过程中存在的不足，本申请提出了一种离心干燥装置以用于固定化酶制备过程中的离心干燥过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心干燥装置，以解决现有真空离心干燥机在针对如固定化酶类等热敏物料进行干燥时，易因热风温度过高引起酶活性下降以及送入的热风在内部无法呈螺旋运动，导致热风对雾化料接触时间过短而引起的干燥不完全等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于制备固定化酶的离心干燥装置，包括离心干燥室、旋风分离器、储存罐、热风生成器和抽真空泵，所述离心干燥室的上端设置有热风分布器和雾化喷头，所述热风分布器与热风生成器通过热风管道相连接，所述储存罐与雾化喷头通过输液管相连接，且在输液管上设置有输料泵，所述离心干燥室的下端与旋风分离器之间连接有输送管，所述离心干燥室中设置上端密封、下端开口的中空转筒，所述中空转筒的外圆面设置有与离心干燥室内壁相贴合的导流螺旋叶，所述中空转筒的顶壁固连有向下伸出离心干燥室的中空转轴，所述中空转轴的上端开设有抽气口，位于所述抽气口下方的中空转筒中设置有过滤层，所述中空转轴的下端密封转动连接有抽真空管，所述抽真空管与抽真空泵相连接。

本离心干燥装置在对固定化酶液进行离心干燥前，先通过抽真空泵和旋风分离器上的抽风机的作用将离心干燥室的内部始终维持在负压状态，降低固定化酶液离心干燥时热风温度，提高干燥后固定化酶的活性。

在离心干燥过程中，送入的热风经过热风分布器的作用在离心干燥室的内部做螺旋向下运动，此时酶液由雾化喷头均匀喷洒出并受到热风作用随之运动。同时通过中空转轴的驱动使得中空转筒在离心干燥室中进行转动，并且转动方向与热风的螺旋方向相反，使得热风在沿着导流螺旋叶内运动的过程中具有更长的热风运动路径，提高热风对物料的干燥时间，确保固定化酶的干燥效果。

同时，由于中空转筒的下端和离心干燥室的下端均匀抽气，再加上导流螺旋叶的作用不会影响热风的螺旋运动方向，使其能够始终沿着导流螺旋叶的方向向下流动。最后，干燥后物料大部分从输送管中被吸入到旋风分离器中进行分离，少部分则被中空转筒的下端吸走，并沿着中空转筒向上流动的过程中，干燥后的固定化酶粉末则被过滤层过滤后落下。

作为上述方案的进一步设置，位于所述中空转筒下方的离心干燥室中连接有转动支架，所述离心干燥室的下端设置有与输送管相连接的折流接管，所述折流接管上设置有密封轴承，所述中空转轴与转动支架、密封轴承转动连接。上述装支架和密封轴承的设计能够保证转动转轴在离心干燥室中的稳定旋转，不受气流干扰发生摆动。

作为上述方案的进一步设置，伸出所述密封轴承的中空转轴上设置有驱动装置，所述中空转轴的下端通过密封转动连接器与抽真空管相连接。上述仅驱动装置设置在离心干燥室外部，保证驱动装置不受内部气流干扰。

作为上述方案的具体设置，所述驱动装置包括齿轮箱和电机，位于所述齿轮箱中的中空转轴上设置有从动齿轮，所述电机的输出轴上连接有与从动齿轮相啮合的主动齿轮。上述为驱动装置的一种具体设计方案，通过齿轮啮合传动以及电机的动力输入能够实现中空转轴的定向旋转。

作为上述方案的具体设置，所述中空转轴上开设的抽气口为多个，且均匀分布在中空转轴的上端外圆面上。上述抽气口的均匀设置能够使得中空转筒内部气体被抽取时流动均匀，从而保证中空转筒下端开口处的气流均匀性，避免因中空转筒下端气流不均匀而影响热风的螺旋运动的轨迹。

作为上述方案的具体设置，所述热风生成器为热风机，且在热风机的进风口处连接有空气过滤器。上述热风机可以通过调节产生的热风温度，同时空气过滤器能够将热风中的杂质全部过滤，保证干燥热风的清洁度。

作为上述方案的具体设置，所述热风分布器和雾化喷头均设置在离心干燥室的上表面圆心处。上述将热风分布器和雾化喷头的位置设置能够保证离心干燥室内部雾化料随热风均匀呈螺旋向下运动，保证其运动轨迹的一致性，提高处理后固定化酶的干燥均匀性。

与现有离心干燥机相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明公开的离心干燥装置通过两个方向的抽气作用使得离心干燥室的内部始终维持在负压状态下，从而降低了固定化酶液干燥时所需的热风温度，避免了高温热风干燥时造成的固定化酶活性下降的问题，尤其适用于热敏性高的物料离心干燥。

2）本离心干燥装置在两个方向进行抽气时，气流方向均是向离心干燥室的中轴线位置处流动，再加上导流螺旋叶的作用，能够有效解决现有真空离心干燥机负压抽气时而引起热风无法呈螺旋轨迹运动，致使雾化料与热风接触时间过短而无法干燥完全的问题；同时再加上导流螺旋叶的反向旋转运动能够增加热风螺旋运动的行程，提高物料与热风的接触时间，保证对固定化酶的干燥效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一角度立体结构示意图；

图2为本发明的第二角度立体结构示意图；

图3为本发明中离心干燥室的内部平面结构示意图；

图4为本发明图1中A处的放大结构示意图；

图5为本发明中中空转筒、中空转轴等立体剖面图。

其中，1-离心干燥室，2-旋风分离器，3-酶液储存罐，301-输液管，302-输送泵，4-热风生成器，401-热风输送管，5-抽真空泵，501-抽气管，6-热风分布器，7-雾化喷头，8-中空转筒，9-导流螺旋叶，10-转动支架，11-中空转轴，111-抽气口，12-折流接管，13-物料输送管，14-密封轴承，15-驱动装置，151-齿轮箱，152-驱动电机，153-主动齿轮，154-从动齿轮，16-密封转动连接器，17-过滤层。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~5，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种用于制备固定化酶的离心干燥装置，参考附图1和附图2，该离心干燥装置的主体部件包括离心干燥室1、旋风分离器2、酶液储存罐3、热风生成器4和抽真空泵5，并将以上主体部件均固定设置在机架上。

其中，该离心干燥室1由上圆柱段和下圆台段组成，在上圆柱段的上表面圆心处固定安装有热风分布器6，通过设置的热风分布器6能使得进入离心干燥室1内部的热风能够呈螺旋状向下圆台段中运动。该热风生成器4可选用热风机，并且为了保证送入离心干燥室1中热风的清洁性，还可在热风机的进风端连接一个空气过滤器（图中未画出），通过空气过滤器对抽入的空气进行过滤，去除空气中杂质，然后在热风机的出风端连接有热风输送管401，并将热风输送管401与热风分布器6相连接。

在离心干燥室1的顶端连接有伸入其内部的雾化喷头7，并且雾化喷头7位于热风分布器6的正中心位置处，在酶液储存罐3的下端连接有输液管301，输液管301上设置有输送泵302，并将输液管301的端部与雾化喷头7相连接。在离心干燥过程中，通过输送泵302的作用将酶液储存罐3中的酶液持续不断的沿着输液管301进行输送，然后再从雾化喷头7中雾化喷洒出来，喷洒出来后与送入的热风相接触并随热风做螺旋向下运动。

本离心干燥装置的重点改进之处参考附图3和附图4，在离心干燥室1的上圆柱段中同心设置有中空转筒8，该中空转筒8的上端密封、下端开口设置。在中空转筒8的外圆面上设置有导流螺旋叶9，该导流螺纹叶9的圈数不少三个，保证具有足够长的螺纹导流路径，并且该导流螺旋叶9的外端与离心干燥室1的内壁相贴合。在离心干燥室1的下圆台段中固定连接有转动支架10，在转动支架10中转动连接有中空转轴11，该中空转轴11与中空转筒8同轴设置，并将中空转轴11的顶端与中空转筒8的顶壁固定连接，使得在中空转轴11的驱动作用下能够使得中空转筒8、导流螺旋叶9在离心干燥室1中转动，并且控制中空转轴11的转动方向与热风螺旋运动的方向相反。

在离心干燥室1的下端连接有折流接管12，折流接管12的弯折端连接有物料输送管13，并将物料输送管13的端部与旋风分离器2的上端相连接，使得离心干燥后的固定化酶粉末能够在气流的作用下沿着折流接管12、物料输送管13进入到旋风分离器2中进行分离。

在中空转筒8的中轴线正下方的折流接管12下端设置有密封轴承14，并将中空转轴11的下端穿过密封轴承14伸出折流接管12设置，然后在伸出折流接管12的中空转轴11下端设置有驱动装置15。该驱动装置15包括一个齿轮箱151，在齿轮箱151上固定设置有驱动电机152，驱动电机152伸入齿轮箱151的电机轴上设置有主动齿轮153，并在位于齿轮箱151的中空转轴11上设置有从动齿轮154，通过驱动电机152的动力输入，然后在主动齿轮153与从动齿轮154的啮合传动下能够使得中空转轴11定向旋转。

参考附图4和附图5，在中空转轴11的底端连接有密封转动连接器16，并在密封转动连接器16与抽真空泵5之间连接有抽气管501。同时位于中空转筒8内腔上端的中空转轴11上开设有抽气口111，该抽气口设置有多个，并且均匀开设在中空转轴11的上端外圆面上，然后在抽气口111下方的中空转筒8与中空转轴11之间设置有过滤层17。

本实施例1公开的用于制备固定化酶的离心干燥装置具体操作步骤和工作原理如下：

本离心干燥装置在对固定化酶液进行离心干燥前，先通过抽真空泵5和旋风分离器2上外接负压风机的作用将离心干燥室1内部抽至负压状态，并且旋风分离器2上的负压作用要强于抽真空泵5的负压作用，通过两者的共同负压作用控制离心干燥室1的真空度在-80~-70Kpa。接着启动驱动装置15来驱动中空转轴11、中空转筒8在离心干燥室1中转动，然后启动热风生成器4和输送泵302，通过热风生成器4向热风分布器6中输送温度在95~100℃范围内的热风，并在热风分布器6的作用下使得热风在离心干燥室1内部做螺旋向下运动，同时由雾化喷头7喷出的固定化酶液受到热风的作用随之做螺旋运动，并且在随着热风一起运动的过程中与其相接触进行干燥。

由于导流螺旋叶9的内圈与中空转筒8相连接，导流螺旋叶9的外端与离心干燥室1的内壁相贴合，从而使得导流螺旋叶9、中空转筒8和离心干燥室1内壁之间形成了一个螺旋流动通道，离心干燥室1上端送入的热风和喷雾液在向下螺旋运动时是沿着螺旋流动通道的方向进行的。同时由于驱动装置15的作用使得中空转轴11、中空转筒8在离心干燥室1中的转动方向与热风螺旋运动方向相反，使得中空转筒8上的导流螺旋叶9转动方向与热风螺旋运动方向相反，热风在螺旋流动通道中运动时增加了热风螺旋运动的距离，延长了热风在离心干燥室1上半部的运动时间，使得雾化液与热风接触的时间增加，保证雾化的固定化酶液在相对较低温度的热风下也能够干燥完全。

最后，从螺旋流动通道中送出的热风和干燥后的固定化酶粉末能够沿着物料输送管13进入到旋风分离器2中进行分离，部分热风和干燥后的固定化酶粉末沿着中空转筒8向上运动的过程中，固定化酶粉末则被过滤层17过滤并落下，热风被抽真空泵5抽出，最终使得被过滤层17阻隔下来的固定化酶粉末沿着物料输送管13进入到旋风分离器2中进行分离。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于制备固定化酶的离心干燥装置，包括离心干燥室、旋风分离器、储存罐、热风生成器和抽真空泵，所述离心干燥室的上端设置有热风分布器和雾化喷头，所述热风分布器与热风生成器通过热风管道相连接，所述储存罐与雾化喷头通过输液管相连接，且在输液管上设置有输料泵，所述离心干燥室的下端与旋风分离器之间连接有输送管，其特征在于，所述离心干燥室中设置有上端密封、下端开口的中空转筒，所述中空转筒的外圆面设置有与离心干燥室内壁相贴合的导流螺旋叶，所述中空转筒的顶壁固连有向下伸出离心干燥室的中空转轴，所述中空转轴的上端开设有抽气口，位于所述抽气口下方的中空转筒中设置有过滤层，所述中空转轴的下端密封转动连接有抽真空管，所述抽真空管与抽真空泵相连接。

2.根据权利要求1所述的用于制备固定化酶的离心干燥装置，其特征在于，位于所述中空转筒下方的离心干燥室中连接有转动支架，所述离心干燥室的下端设置有与输送管相连接的折流接管，所述折流接管上设置有密封轴承，所述中空转轴与转动支架、密封轴承转动连接。

3.根据权利要求2所述的用于制备固定化酶的离心干燥装置，其特征在于，伸出所述密封轴承的中空转轴上设置有驱动装置，所述中空转轴的下端通过密封转动连接器与抽真空管相连接。

4.根据权利要求3所述的用于制备固定化酶的离心干燥装置，其特征在于，所述驱动装置包括齿轮箱和电机，位于所述齿轮箱中的中空转轴上设置有从动齿轮，所述电机的输出轴上连接有与从动齿轮相啮合的主动齿轮。

5.根据权利要求1所述的用于制备固定化酶的离心干燥装置，其特征在于，所述中空转轴上开设的抽气口为多个，且均匀分布在中空转轴的上端外圆面上。

6.根据权利要求1所述的用于制备固定化酶的离心干燥装置，其特征在于，所述热风生成器为热风机，且在热风机的进风口处连接有空气过滤器。

7.根据权利要求1所述的用于制备固定化酶的离心干燥装置，其特征在于，所述热风分布器和雾化喷头均设置在离心干燥室的上表面圆心处。

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