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、生物工程等諸多領域得到廣泛應用。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實驗室提取。氣體水合物分離作為一門嶄新的分離技術具有工藝簡單、反應條件溫和、無二次污染等優(yōu)勢，在海水淡化、氣體分離、果汁濃縮、廢水處理等領域

2、具有廣闊的應用前景。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。
　　本文自主設計并搭建水合物反應系統(tǒng)，進行了CO2水合物在纖維素酶溶液中的相平衡實驗及用于纖維素酶溶液濃縮的實驗，研究了纖維素酶溶液-CO2體系中的熱力學平衡條件，分析了不同初始條件對CO2水合物生成過程以及對濃縮效果的影響。
　　首先，實驗測定纖維素酶溶液-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水合物的熱力學實驗數(shù)據(jù)表明：低濃度纖維素酶對CO2水合物生成有促進作用，但具有臨界值，本實驗的促進臨界濃度為1.43 wt％，超過或低于此臨界的濃度促進效果均會減弱。濃度過高的纖維素酶會對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，進行纖維素酶溶液中CO2水合物生成動力學研究。選用1.43 wt%的纖維素酶溶液，進行CO2水合物生成實驗。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。攪拌能夠促進水合物快速生成，縮短誘導時間，但促進作用有限，轉速過高反而抑制生成速率。
　　最后，考察不同溶液濃度、初始壓力、過冷度、攪拌轉速等初始條件對纖維素酶濃縮效果的影響。選用100 mL，干重質量分數(shù)為1.43 wt%的纖維素酶溶液作為濃縮樣品，單因素實驗結果表明：在初始壓力3.82 MPa，冷卻溫度274.59 K時，可達到本實驗的最高濃縮倍率1.27。適當?shù)膲毫Ψ秶鷥?，濃縮率隨壓力升高而增加，但當