生化反应器原理12.ppt

文档介绍：连续完全返混型反应器(CSTR)
CSTR是连续搅拌型培养罐等一系列生化培养设备为对象抽象的理想反应器。其主要特征为:
底物连续稳定地流加到CSTR内,同时产物连续稳定地由CSTR排出,使得CSTR内的反应液体积维持恒定;
CSTR内的所有质点的物理化学性质是一致的,即各质点的温度等物理性质和化学组成是一致的;
CSTR内的反应液中的各组分的浓度不随时间变化。
单级CSTR的生化反应特征
(1)单级CSTR的反应时间
F,CS0,CX0
F,CS,CX
VR,CS,CX
CX,CS,VR
CX,CS,F
CX0,CS0,F
在单级CSTR中的反应的底物质量平衡关系
即
式中 F——进出单级CSTR的流量,(L/s)
CS0,CS——进出单级CSTR的底物浓度,(mol/L或g/L)
VR——单级CSTR的有效体积,(L)
VS——底物的反应速率,(mol/L·s或g/L·s)
定义底物的转化率
有
平均反应时间
(2)酶促反应的单级CSTR的反应方程
对均相的酶促反应,且反应符合M-M的动力学方程,则
或
以同样的方法可得到
竞争性抑制的酶促反应的反应时间与转化率的关系式
非竞争性抑制的酶促反应的反应时间与转化率的关系式
高浓度底物抑制的酶促反应的反应时间与转化率的关系式
(3)细胞反应的单级CSTR的反应特征
细胞在单级CSTR中的质量平衡式为
即
单级CSTR的反应过程中处于稳定状态下,有
当单级CSTR内有细胞存在时,就不需要再输入细胞,即CX0=0,所以在单级CSTR的反应过程中处于稳定状态时的细胞质量平衡式为
设细胞反应符合Monod方程,则