第九章酶的反应器ppt课件.ppt

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1、酶的反应器第九章第一节酶反应器的特点与类型定义：以酶或固定化酶作为催化剂进行酶促反应的装置称为酶反应器(Enzymereactor)。作用：以尽可能低的成本，按一定的速度由规定的反应物制备特定的产物。酶反应器特点：不同于化学反应器：在低温、低压下发挥作用，反应时的耗能和产能也比较少；不同于发酵反应器：因为它不表现自催化方式（即细胞的连续再生）。酶反应器的分类：按结构区分：搅拌罐式反应器填充床式反应器流化床式反应器膜反应器鼓泡式反应器按操作方式区分：分批式反应连续式反应流加分批式反应按反应器的结构和操作方式结合一起区分：连续搅拌罐反应

2、器分批搅拌罐反应器搅拌罐式反应器搅拌罐式反应器是有搅拌装置的一种反应器。在酶催化反应中是最常用的反应器。它由反应罐、搅拌器和保温装置组成。搅拌式反应器的操作方式可以根据需要采用分批式、流加分批式和连续式三种。反应罐机械搅拌部分保温装置1）分批搅拌罐式反应器(BatchStirredTankReactor,BSTR)适用的酶：游离酶、固定化酶2）连续搅拌罐式反应器(ContinuousFlowStirredTankReactor,CSTR)适用的酶：固定化酶1、分批搅拌罐式反应器酶和底物一次性加入，反应一段时间后，反应液全部取出适用于

3、游离酶和固定化酶优点：设备简单，操作容易，酶与底物混合均匀，传质阻力较小，反应较为完全，反应条件容易调节控制。分批搅拌罐式反应器也可以用于流加分批式反应。先加一部分底物，反应一段时间后，再连续或分次地添加底物。反应结束后，反应液一次全部取出。用于游离酶和固定化酶的催化反应。2、连续搅拌罐式反应器连续进行酶催化反应底物溶液连续从进口进入，反应液连续从出口流出只适用于固定化酶优点：设计简单、操作简便反应条件容易调节控制底物与固定化酶接触较好传质阻力较小反应器的利用率较高缺点：需注意控制好搅拌速度，以免由于强烈搅拌所产生的剪切力使固定化酶

4、的结构受到破坏填充床式反应器是一种用于固定化酶进行催化反应的反应器。是将固定化酶填充到柱式反应容器中进行催化反应。适用于固定化酶进行催化反应优点：设备简单操作方便单位体积反应床的固定化酶密度大可以提高酶催化反应的速度缺点：底层固定化酶颗粒所受压力较大，容易引起固定化酶颗粒的变形或破碎。（托板分隔）流化床反应器是一种适用于固定化酶进行连续催化反应的反应器。通过液体的流动，使固定化酶颗粒在悬浮翻动状态下进行催化反应适用于固定化酶进行连续催化反应优点：混合均匀传质和传热效果好温度和pH值易于调节控制不易堵塞对黏度较大的反应液也可进行催化反

5、应缺点：需要较高的流速才能维持粒子的充分流态化，而且固定化酶颗粒易于被破坏，流体动力学变化较大，参数复杂，放大较为困难。目前，流化床反应器主要被用来处理一些粘度高的液体和颗粒细小的底物，如用于水解牛乳中的蛋白质。鼓泡式反应器是利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌装置的反应器。反应器底部通入的气体，产生大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合两种作用。可用于游离酶也可用于固定化酶的催化反应。非常适于有气体参与的反应可以用于连续反应，也可用于分批反应。进行固

6、定化酶的催化反应时，反应系统中存在固、液、气三相，又称为三相流化床式反应器。优点：结构简单操作方便剪切力小物质与热量的传递效率高膜反应器是将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。可以用于游离酶的催化反应，也可以用于固定化酶的催化反应。用于游离酶和固定化酶的催化反应用于游离酶：膜孔径小于底物和酶，大于产物用于固定化酶：将酶固定在具有一定孔径的多孔薄膜中膜反应器可以制成平板型、螺旋型、管型、中空纤维型、转盘型等多种形状。常用的是中空纤维反应器喷射式反应器喷射式反应器是利用高压蒸汽的喷射作用，实现酶与底物的混合， 进行高温短

7、时催化反应的一种反应器。适用于耐高温游离酶的连续催化反应。特点：结构简单、体积小、混合均匀、反应快只适用于耐高温酶游离的反应，比如高温淀粉酶第二节酶反应器的选择1根据酶的应用形式选择反应器：在体外进行酶催化反应时，酶的应用形式主要有游离酶和固定化酶。(1)游离酶反应器的选择：可以选用搅拌罐式反应器、膜反应器、鼓泡式反应器、喷射式反应器等。①游离酶催化反应最常用的反应器是搅拌罐式反应器。搅拌罐式具有设备简单，操作简便，酶与底物的混合较好，物质与热量的传递均匀，反应条件容易控制等优点，但是反应后酶与反应产物混合在一起，酶难于回收利用。②

8、对于有气体参与的酶催化反应，通常采用鼓泡式反应器。鼓泡式反应器结构简单，操作容易,混合均匀，物质与热量的传递效率高，是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。③对于某些价格较高的酶，由于游离酶与反应产物混在一起，为了使酶能够回收，可