生物酶反应器讲座PPT

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1、生物反应器生物反应器这一术语出现的时间不长，但人们利用生物反应器进行有用物质生产却有着悠久的历史。我们祖先酿制传统发酵食品时使用的容器就是最初的生物反应器。20世纪40年代是生物反应器的开发、研制和应用获得迅速发展的阶段。传统生物工业中使用的生物反应器称为“发酵罐”（fermenter）生物反应器历史简介20世纪70年代，Atkinson提出了生化反应器（biochemicalreactor）一词，其含义除包括原有发酵罐外，还包括酶反应器、处理废水用反应器等。同一时期，Ollis提出了另一术语——生物反应器（biologicalreactor）.20世纪

2、80年代，生物反应器（bioreactor)一词在专业期刊与书籍中大量出现。一、生物反应器概述生物反应是利用生物催化剂将原料转化为有用物质的生产过程，生物反应器（biologicalreactor）是完成生化反应（酶促反应）的核心装置，其为生化反应提供适合的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度地转化为产物，因此生物反应器是连接原料与产物的桥梁。生物反应器，bioreactor是bio与reactor的组合词，是指有效利用生物反应机能的系统（或场所）。生物反应器不仅包括传统的发酵罐、酶反应器，还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用反

3、应器和光合生物反应器等。酶制备原料预处理灭菌生物反应器产物提纯产品空气除菌生物反应过程示意图生物反应器设计的主要目标产品质量高，生产成本低评价生物反应器的主要目标反应器生产能力的大小和产品质量的高低生产能力（生产率）指单位时间（hr）和单位反应器体积（L）所生产的产品量（g）生物反应器的一般要求1.所用的生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度）目的为获得较高的产品转化率。（产品转化率是指每消耗1g底物能得到产物的克数）2.能用电脑自动检测和调控，以获得最佳的反应条件如最适pH、温度及底物浓度3.具有良好的传质和混合性能传质指底物和产物在反应介质中

4、的传递。如底物从主体溶液向固定化载体外表面传递，然后向载体上酶分子活性部位传递；产物形成后从活性中心向载体表面传递，然后向主体溶液传递，由于固定化酶反应是固液相（非均相）状态进行，所以存在传质阻力。传质阻力是反应器反应速度的主要限制因素，它能降低反应器的生产能力生物反应系统中，反应物（基质）从反应液主体到生物催化剂（微生物细胞、固定化酶或细胞等）表面的传递过程对生物反应过程影响很大，特别是基质的传递速率低于生物催化剂的反应速率时，生物催化剂的催化效率将受到基质传递速率的限制4.应具有良好的无菌条件生物反应器的分类酶反应器细胞反应器游离酶反应器固定化酶反应

5、器游离细胞反应器固定化细胞反应器游离细胞反应器固定化细胞反应器根据使用对象的不同以游离酶或固定化酶、固定化细胞作为生物催化剂进行酶促反应的装置，称为酶反应器(概括意义上）利用增殖细胞内的酶系将培养液中的成分转化为产品的装置称为细胞反应器？？？根据培养生物的种类，细胞反应器可以分为微生物细胞反应器（发酵罐）动物细胞反应器植物细胞反应器二、酶反应器1.分批搅拌反应器（Batchstirredtankreactor,BSTR)底物和酶一次性投入反应器，产物一次性取出；对于固定化酶，在反应结束后经过滤回收，转入下一批反应Basicstirredtankreact

6、orconsistsofatankequippedwithastirringdevice.Itwillalsohaveaheating/coolingsystemandbafflestoensureadequatemixing优点：装置简单，造价低，传质阻力小，反应可迅速达到稳态缺点：操作繁琐，酶易失活，因此在工业中该反应器主要用于游离酶DisadvantageStirredtankreactoristhatthetankhastobeemptiedandrefilledattheendofthebatchrun.Thisleadstodown-time

7、andalossofproductivity.Inadditionstirredtankscansufferfrombatch-tobatchvariations.Thestirredtankisverygoodforsmallscaleproductionofhigh-costproductsBATCH2.连续流搅拌反应器（Continuousflowstirredtankreactor，CSTR)主要用于固定化的生物催化剂向反应器中投入固定化酶和底物溶液，不断搅拌，反应达到平衡后，再以恒定流速连续流入底物溶液，同时以相同流速输出反应液（含产物）The

8、continuousflowstirredtankreactor(CSTR)is