文档介绍：第五章生化反应的理想反应器
生化反应器——利用生物催化剂进行生化反应的设备。
将现有的生化反应器进行抽象——理想的生化反应器
研究生化反应器的目的
研究生化反应器的基本反应规律
研究生化反应器的设计内容及方法
生化反应器的一般性问题
生化反应器的分类
生化反应器可从不同角度分类
酶反应器
按催化剂类型分类
细胞生化反应器
酶反应器相对比较简单,酶促反应与一般的化学催化反应相同,在反应的过程中酶本身无变化;
细胞生化反应器相对比较复杂,因涉及到避免外界各种杂菌污染、有适应细胞生长繁殖以及维持其活性的要求。
间歇反应器(分批操作反应器)
按操作方式分类连续反应器
半间歇反应器
间歇反应器将底物一次加入反应器内,在反应的过程中无底物和产物的输入和输出,底物和产物的浓度随反应时间变化。
底物等连续输入反应器产物连续从反应器输出,反应器的任何部位的各组分均不随反应时间变化(稳定态)。
半连续反应器在一次反应的过程中,底物分次补入的操作。
按反应器结构分类
有釜式、管式、塔式、膜式等反应器
均相反应器
按反应体系的相态分类
非均相反应器
生物团块(包括细胞、絮
根据催化剂在反应状物、菌丝体)反应器。
器的分布方式分类
生物膜反应器
间歇全混
型反应器
全混型反应器
按流动方式分类连续全混
活塞流反应器型反应器
这是两类典型的理想反应器
间歇全混型反应器(batch stirred-tank reactor, BSTR)
连续全混型反应器(continuous stirred-tank reactor,CSTR )
活塞流反应器(plug flow reactor,PFR)
全混——完全返混
返混将不同停留时间的物料之间的混合
活塞流——在反应器内反应液象活塞样的流动。
活塞流反应器内的物料停留时间一致。
介于CSTR和PFR的是多级串联CSTR。
BSTR与PFR的反应特征是相似的。
生物反应器设计的基本内容
选择合适的反应器类型
根据反应、物料的特性和生产工艺特征,确定反应器的操作方式、结构类型和流动方式等
确定最佳的操作条件及控制方式
如操作温度、压力、pH、通风量、反应液流量等
计算所需反应器的体积,设计其各结构参数
生物反应器设计的基本方程
生物反应器设计的基本方程为
物料衡算式描述物料的浓度变化(服从质量守恒定律)
能量衡算式描述温度变化(服从能量守恒定律)
动量衡算式描述压力变化(服从动量守恒定律)
(1)物料衡算式
对底物,有
对产物,有
对细胞,有