《酶反应器》ppt课件

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1、Chapter9Reactorsforenzymaticcatalysis酶反应器酶反应器：用于酶进行催化反应的容器及其附属设备酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置。它为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件，以便在酶的催化下，使底物（原料）最大限度地转化成产物。它处于酶催化应过程的中心地位，是连接原料和产物的桥梁。与化学反应器相比：在低温、低压下发挥作用，反应时的耗能和产能较少。与发酵反应器相比：不表现自催化方式（即细胞的连续再生）。酶催化反应过程示意图过程调控生物反应器消毒原料预处理产物

2、分离提纯产品生物催化剂制备空气除菌能量热量1、一个优良的生物反应器应具备的条件：严密的结构良好的液体混合性能高的传质和传热速率灵敏的检测和控制仪表生物反应器设计的主要目标：使产品的质量最高，生产成本最低。评价生物反应器的主要标准：反应器生产能力的大小和产品质量的高低。(4)应具有最佳的无菌条件，否则，杂菌污染使反应器的生产能力下降。(1)所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度），才能得到较大的产品转化率。(2)能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件。(3)应具有良好的传质和混

3、合性能。传质是指底物和产物在反应介质中的传递。传质阻力是反应器速度限制的主要因素。第一节酶反应器类型按结构区分搅拌罐式反应器（StirredTankReactor,STR）鼓泡式反应器(bubblecolumnreactor,BCR)填充床式反应器(packedcolumnreactor,PCR)流化床式反应器(FluidizedBedReactor,FBR)膜反应器(MembraneReactor,MR)按操作方式区分分批式反应(batch)连续式反应(continuous)流加分批式反应(f

4、eedingbatch)（一）搅拌罐式反应器（StirredTankReactor,STR）有搅拌装置的、罐式反应器，是传统形式的反应器。反应罐+搅拌器+保温装置适用的操作方式：分批式、流加分批式、连续式1、分类：1）分批搅拌罐式反应器(BatchStirredTankReactor,BSTR)适用的酶：游离酶、固定化酶反应罐搅拌器保温装置或内置优点：装置较简单，造价较低，传质阻力很小，反应能很迅速达到稳态。缺点：操作麻烦，固定化酶经反复回收使用时，易失去活性，故在工业生产中，间歇式酶反应器很少

5、用于固定化酶，但常用于游离酶。2）连续流搅拌罐反应器(ContinuousFlowStirredTankReactor,CSTR)适用的酶：固定化酶特点：反应器设备简单、操作容易，酶与底物混合较均匀，传质阻力小。反应器利用率比较高。注意：控制好搅拌速度，以免剪切力破坏酶结构。2.优点：结构简单，酶与底物混合充分均匀，传质阻力小，反应条件易控制，能处理胶体状底物、不溶性底物。3.缺点:反应效率低，载体易被破坏，搅拌动力消耗大，回收过程酶易损失。4.改进：在反应器出口装上滤器，或用尼龙网罩住固定化酶

6、，或制成磁性固定化酶，或多个搅拌罐串联。溶液中连续流加酶使用多孔膜使酶在溶液中滞留出口处用筛网罩住酶被固定在搅拌轴上的容器内溶液快速循环通过固定化酶柱（二）固定床型（也称填充床，PackedBedReactor,PBR）把颗粒状或片状等固定化酶填充于固定床内，底物按一定方向以恒定速度通过反应床。在其横截面上液体流动速度完全相同，沿流动方向底物及产物的浓度逐渐变化，但同一横切面上浓度一致。又称活塞流反应器(PlugFlowReactor,PFR)适用于：固定化酶。优点：设备简单，操作方面。可使用高

7、浓度的催化剂。与CSTR相比，可减少产物的抑制作用（产物浓度沿反应器长度逐渐增高）。缺点：①温度和pH难以控制。②底物和产物会产生轴向浓度分布。③清洗和更换部分固定化酶较麻烦。④床内压力降大，底物必须在加压下才能进入。固定化酶易变形或破碎。（三）流化床型(FludizedBedReactor,FBR)装有较小颗粒的垂直塔式反应器(形状可为柱形、锥形等)。底物以一定速度由下向上流过，使固定化酶颗粒在悬浮翻动状态下进行反应。流体的混合程度介于CSTR和PFR之间。适用于：固定化酶。注意：控制流速固定

8、化酶的颗粒不应过大优点：具有良好的传质及传热性能，pH、温度控制及气体的供给比较容易；不易堵塞，可适用于处理黏度高的液体；能处理粉末状底物；即使应用细颗粒的催化剂，压力降也不会很高。缺点：需保持一定的流速，运转成本高，难于放大；由于颗粒酶处于流动状态，易导致颗粒的机械破损；流化床的空隙体积大，酶的浓度不高；底物高速流动使酶冲出，降低了转化率。改进：使底物进行循环，避免催化剂损伤。使用几个流态化床组成的反应器组，或使用锥形流态化床。（四）鼓泡塔型反应器(BubbleColumnReactor,BC