纖維素酶溶液中CO2水合物相平衡及濃縮過程的研究.pdf

1、纖維素酶作為一種清潔高效的催化劑在食品、發(fā)酵、紡織、日用化工、醫(yī)藥、生物工程等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。發(fā)酵法制酶的產(chǎn)物中含有大量的水或溶劑，酶的濃縮及純化是酶制劑生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。目前，真空蒸發(fā)濃縮、超濾膜濃縮常用于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)；冷凍濃縮、離子交換濃縮、凝膠吸水濃縮、噴霧干燥等多用于小批量處理或?qū)嶒?yàn)室提取。氣體水合物分離作為一門嶄新的分離技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等優(yōu)勢(shì)，在海水淡化、氣體分離、果汁濃縮、廢水處理等領(lǐng)域

2、具有廣闊的應(yīng)用前景。氣體水合物濃縮原理與冷凍濃縮類似，但在0℃以上形成，比冷凍濃縮條件更加溫和，適用于熱敏性物料的濃縮。
　　本文自主設(shè)計(jì)并搭建水合物反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)行了CO2水合物在纖維素酶溶液中的相平衡實(shí)驗(yàn)及用于纖維素酶溶液濃縮的實(shí)驗(yàn)，研究了纖維素酶溶液-CO2體系中的熱力學(xué)平衡條件，分析了不同初始條件對(duì)CO2水合物生成過程以及對(duì)濃縮效果的影響。
　　首先，實(shí)驗(yàn)測(cè)定纖維素酶溶液-CO2體系下的相平衡數(shù)據(jù)。純水和不同濃度的纖維

3、素酶溶液體系中CO2水合物的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：低濃度纖維素酶對(duì)CO2水合物生成有促進(jìn)作用，但具有臨界值，本實(shí)驗(yàn)的促進(jìn)臨界濃度為1.43 wt％，超過或低于此臨界的濃度促進(jìn)效果均會(huì)減弱。濃度過高的纖維素酶會(huì)對(duì)水合物生成有抑制作用，23.79 wt%的纖維素酶溶液抑制效果顯著。
　　其次，進(jìn)行纖維素酶溶液中CO2水合物生成動(dòng)力學(xué)研究。選用1.43 wt%的纖維素酶溶液，進(jìn)行CO2水合物生成實(shí)驗(yàn)。研究表明：過壓度越高，過冷度越大，越有

4、利于水合物快速大量生成。攪拌能夠促進(jìn)水合物快速生成，縮短誘導(dǎo)時(shí)間，但促進(jìn)作用有限，轉(zhuǎn)速過高反而抑制生成速率。
　　最后，考察不同溶液濃度、初始?jí)毫?、過冷度、攪拌轉(zhuǎn)速等初始條件對(duì)纖維素酶濃縮效果的影響。選用100 mL，干重質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.43 wt%的纖維素酶溶液作為濃縮樣品，單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在初始?jí)毫?.82 MPa，冷卻溫度274.59 K時(shí)，可達(dá)到本實(shí)驗(yàn)的最高濃縮倍率1.27。適當(dāng)?shù)膲毫Ψ秶鷥?nèi)，濃縮率隨壓力升高而增加，但當(dāng)