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1、酶反应器EnzymeReactor酶工程原理和基本过程菌种→扩大培养→发酵→发酵酶液→酶的提取→酶成品原料→前处理→杀菌→酶反应器↓反应液→产品提取→产品酶的固定化Contents酶反应器简介酶反应器的类型及特点酶反应器的选择酶反应器的设计GoGoGoGo酶反应器的操作Go一、酶反应器简介游离酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必须在一定的反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。酶反应器(enzymereactor)：用于酶进行催化反应的容器及其附属设备。酶反应器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
2、，使底物（原料）最大限度地转化成产物。酶催化反应过程示意图酶反应器消毒原料预处理产物分离提纯产品过程调控（固定化）酶制备空气除菌能量热量二、酶反应器的类型及特点按形状、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）二、酶反应器的类型及特点按操作方式区分：分批式反应器（batchreac
3、tor）流加分批式反应器（feedingbatchreactor）连续式反应器（continuousreactor）按结构与操作方式结合区分：分批搅拌罐反应器（batchstirredtankreactor，BSTR）连续搅拌罐反应器（continuousstirredtankreactor,CSTR）有搅拌装置的罐式反应器。组成：反应罐、搅拌器和控温装置适用：游离酶、固定化酶1.搅拌罐式反应器stirredtankreactor,STR（1）分批搅拌罐反应器batchstirredtankreactor,BSTR特点：底物与酶一次性投入反应器
4、内，反应结束后将产物一次性取出。适用：游离酶、固定化酶优点：装置简单，造价低，传热、传质阻力小，反应完全，条件易于控制。缺点：操作麻烦，游离酶难分离，固定化酶经反复回收易失活。（2）连续搅拌罐反应器continuousflowstirredtankreactor,CSTR特点：固定化酶与底物溶液反应达到平衡后，以恒定的流速连续流入底物溶液，同时以相同流速输出反应液。适用：固定化酶优点：结构简单，混合良好，底物与固定化酶接触好，利用效率高。缺点：连续搅拌易损坏固定化酶结构。改进方法：反应器出口装上滤器：连续流动搅拌罐-超滤膜反应器（CSTR/UF
5、R）用尼龙网罩住固定化酶固定在容器壁或搅拌轴上制成磁性固定化酶（2）连续搅拌罐反应器continuousflowstirredtankreactor,CSTR连续搅拌罐-超滤反应器在CSTR出口处设置一个超滤器。为小分子产物与大分子底物的分离、底物较彻底的转化以及固定化酶的反复使用提供了可能，但酶易因循环超滤而失效损失。CSTR/ultrafiltrationreactor,CSTR/UFR1.搅拌罐式反应器stirredtankreactor,STR特点：将固定化酶填充于反应器内，底物按一定方向以恒定速度流过。活塞流反应器(plugflowr
6、eactor,PFR)：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。适用：固定化酶2.填充床反应器packedcolumnreactor,PBR优点：①催化剂密度大、催化效率高②易操作、结构简单③适用于各种形状的固定化酶和不含固体颗粒、黏度不大的底物溶液。缺点：①传质、传热系数低，温度、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麻烦④床内压力降大，底物须在加压下进入2.填充床反应器packedcolumnreactor,PBR2.填充床反应器packedcolumnrea
7、ctor,PBR特点：底物以一定速度由下向上流过，使固定化酶颗粒在浮动状态下进行反应。适用：固定化酶3.流化床反应器fluidizedbedreactor,FBR优点：①传质、传热性能好，pH、温度控制及气体的供给容易②不易堵塞，可适用于处理黏度高的液体③能处理粉末状底物④压力降小缺点：①需保持一定流速，难于放大②固定化酶处于流动状态，易破损③空隙体积大，酶浓度低3.流化床反应器fluidizedbedreactor,FBR改进方法：①使用几个流化床组成的反应器组，或使用锥形流化床。②底物进行循环，避免固定化酶冲出，促进底物完全转化为产物。3.
8、流化床反应器fluidizedbedreactor,FBR循环反应器recyclereactor,RCR特点：把部分流出液与加料液混合，然后再令其进入
