Enzyme mass transfer coefficient in aqueous two-phase systems: Modified spray extraction columns

Authors


Abstract

The fractional dispersed phase hold-up and mass transfer coefficients were measured in modified spray columns of 50 mm i.d. using an aqueous two phase system of polyethylene glycol (PEG 4000)-sodium sulphate-buffer. The mass transfer coefficients were measured for amyloglucosidase and β-galactosidase. Both co-current and countercurrent modes of operation were investigated.

The dispersed phase hold-up (ϵD) and the dispersed phase and the continuous phase mass transfer coefficients (kDa, kCa) increased with increasing dispersed phase velocity. An increase in the phase concentration of sodium sulphate and PEG was found to reduce ϵD, kDa, and kCa. The performance of the modified spray column is compared with the conventional spray column. The modifications resulted into about a ten-fold enhancement in the throughput and about a five-fold reduction in the value of the height of a transfer unit (HTU ). It has been shown that the value of HTU of the order of 1 m can be obtained. Empirical correlations for ϵD and kDa, kCa have been proposed.

Abstract

Les coefficients fractionnels de rétention et de transfert de matière de la phase dispersée ont été mesurés dans des colonnes d'atomisation modifiées de 50 mm de diamètre intérieur à l'aide d'un système biphasique aqueux de polyéthylène glycol (PEG 4000)-sulfate de sodium-tampon. Les coefficients de transfert de matière ont été mesurés pour l'amyloglucosidase et β-galactosidase. Les modes de fonctionnement à cocourant et à contre-courant ont été étudiés.

La rétention de phase dispersée (ϵD) et les coefficients de transfert de matière des phases dispersée et continue (kDa, kCa) augmentent avec la vitesse de la phase dispersée. On a trouvé qu'une augmentation de la concentration de phase de sulfate de sodium et de PEG conduisait à une diminution de ϵD, kDa, et kCa. La performance de la colonne d'atomisation modifiée est comparée à celle de la colonne conventionnelle. Les modifications ont permis d'améliorer la capacité d'environ un facteur dix et de réduire la hauteur équivalente à une unité de transfert (HTU) d'environ un facteur cinq. On montre qu'une valeur de HTU de l'ordre de 1 m peut ětre obtenue. Des corrélations sont proposées pour ϵD, kDa et kCa.

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