文档介绍：Chapter 8 Reactors for enzymatic catalysis 酶反应器
Contents of chapter 4
什么是酶反应器
理想的酶反应器的要求
各种酶反应器的特点
酶反应器的选择和使用
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酶反应器的设计
酶反应器的操作
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什么是酶反应器
酶和固定化酶在体外进行催化反应时,都必需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。
用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
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。
酶催化反应过程示意图
过程调控
生物反应器
灭菌
原料
预处理
产物分离提纯
产品
生物催化剂制备
空气
除菌
能量
热量
理想的酶反应器的要求
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。
常见的酶反应器类型
按结构区分
搅拌罐式反应器(Stirred Tank Reactor, STR)
鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR )
填充床式反应器(packed column reactor, PCR )
流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor, FBR)
膜反应器(Membrane Reactor, 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(feeding batch )
混合形式
连续搅拌罐反应器(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR)
分批搅拌罐反应器(Batch Stirred Tank Reactor, BSTR)
各种酶反应器的特点
反应器类型
适用的操作方式
适用的酶
特点
搅拌罐式反应器
分批式,
流加分批式
连续式,
游离酶
固定化酶
反应比较完全,反应条件容易调节控制。
填充床式反应器
连续式
固定化酶
密度大,可以提高酶催化反应的速度。在工业生产中普遍使用。
流化床反应器
分批式
流加分批式
连续式
固定化酶
流化床反应器具有混合均匀,传质和传热效果好,温度和pH值的调节控制比较容易,不易堵塞,对粘度较大反应液也可进行催化反应。
反应器类型
适用的操作方式
适用的酶
特点
鼓泡式反应器
分批式
流加分批式
连续式