酶反應(yīng)器和酶?jìng)鞲衅?/h1>

《酶反應(yīng)器和酶?jìng)鞲衅鳌酚蓵?huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第七章酶反應(yīng)器和酶?jìng)鞲衅?第一節(jié)酶反應(yīng)器?第二節(jié)酶?jìng)鞲衅?第一節(jié)酶反應(yīng)器一、生物反應(yīng)器生物反應(yīng)過(guò)程：利用生物催化劑將原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)的過(guò)程。生物反應(yīng)器是利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能，在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)，它是一種生物功能模擬機(jī)，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細(xì)胞反應(yīng)器等。在酒類、藥物生產(chǎn)、有機(jī)污染物降解方面有重要應(yīng)用。2生物反應(yīng)器的分類酶反應(yīng)器:以游離酶或固定化酶等作為生物催化劑，進(jìn)行酶促反應(yīng)的裝置。細(xì)胞反應(yīng)器:利用增殖細(xì)胞內(nèi)的酶系將培養(yǎng)基中的成分轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的裝置。3氣升式玻璃發(fā)酵罐不銹鋼機(jī)械攪拌發(fā)酵系統(tǒng)全自動(dòng)控制啤酒生產(chǎn)線生產(chǎn)型發(fā)酵

2、系統(tǒng)4酶反應(yīng)器酶和固定化酶在體外進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)，都必須在一定的反應(yīng)容器中進(jìn)行，以便控制酶催化反應(yīng)的各種條件和催化反應(yīng)的速度。用于酶進(jìn)行催化反應(yīng)的容器及其附屬設(shè)備稱為酶反應(yīng)器。酶反應(yīng)器是用于完成酶促反應(yīng)的核心裝置。它為酶催化反應(yīng)提供合適的場(chǎng)所和最佳的反應(yīng)條件，以便在酶的催化下，使底物(原料)最大限度地轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，是連接原料和產(chǎn)物的橋梁。5過(guò)程調(diào)控生物催化劑制備能量原料消產(chǎn)物分產(chǎn)生物反應(yīng)器預(yù)處理毒離提純品空氣除菌熱量酶催化反應(yīng)過(guò)程示意圖理想的酶反應(yīng)器的要求?酶反應(yīng)器設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：?使產(chǎn)品的質(zhì)量最高，生產(chǎn)成本最低。?評(píng)價(jià)酶反應(yīng)器的主要標(biāo)準(zhǔn)：?反應(yīng)器生產(chǎn)能力的

3、大小和產(chǎn)品質(zhì)量的高低。(1)所用的酶制劑應(yīng)具有較高的比活和酶濃度，才能得到較大的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。(2)能用電腦自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)控，從而獲得最佳的反應(yīng)條件。(3)應(yīng)具有良好的傳質(zhì)和混合性能。傳質(zhì)阻力是反應(yīng)器速度限制的主要因素。(4)應(yīng)具有最佳的無(wú)菌條件，否則，雜菌污染使反應(yīng)器的生產(chǎn)能力下降。7酶反應(yīng)器的類型和特點(diǎn)酶反應(yīng)器基本上是游離酶、固定化酶催化反應(yīng)的容器（附加上混合、取樣和檢測(cè)設(shè)備）。作用：以盡可能低的成本，按一定的速度由規(guī)定的反應(yīng)物制備特定產(chǎn)物。8常見的酶反應(yīng)器類型?按結(jié)構(gòu)區(qū)分?攪拌罐式反應(yīng)器?鼓泡式反應(yīng)器?填充床式反應(yīng)器?流化床式反應(yīng)器?膜反應(yīng)器?按操作方

4、式區(qū)分?分批式反應(yīng)?連續(xù)式反應(yīng)?流加分批式反應(yīng)?按混合形式區(qū)分?連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器?分批攪拌罐反應(yīng)器9(1)間歇式酶反應(yīng)器?又稱為批量反應(yīng)器（BatchReactorBSTR）、間歇式攪拌罐、攪拌式反應(yīng)罐。其特點(diǎn)是：底物與酶一次性投入反應(yīng)器內(nèi)，產(chǎn)物一次性取出；反應(yīng)完成之后，固定化酶（細(xì)胞）用過(guò)濾法或超濾法回收，再轉(zhuǎn)入下一批反應(yīng)。?優(yōu)點(diǎn)是：裝置較簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，傳質(zhì)阻力很小，反應(yīng)能很迅速達(dá)到穩(wěn)態(tài)。?缺點(diǎn)是：操作麻煩，固定化酶經(jīng)反復(fù)回收使用時(shí)，易失去活性，故在工業(yè)生產(chǎn)中，間歇式酶反應(yīng)器很少用于固定化酶，常用于游離酶。10(2)連續(xù)式酶反應(yīng)器?又稱為連續(xù)攪拌釜式

5、反應(yīng)器(ContinuousStirredTankReactor,CSTR)、連續(xù)式攪拌罐。向反應(yīng)器投入固定化酶和底物溶液，不斷攪拌，反應(yīng)達(dá)到平衡之后，再以恒定的流速連續(xù)流入底物溶液，同時(shí)，以相同流速輸出反應(yīng)液（含產(chǎn)物）。?優(yōu)點(diǎn)：在理想狀況下，混合良好，各部分組成相同，并與輸出成分一致。?缺點(diǎn)：攪拌漿剪切力大，易打碎磨損固定化酶顆粒。反應(yīng)液出口底物溶液進(jìn)口11(3)填充床反應(yīng)器(PackedReactor,PBR)?又稱固定床反應(yīng)器。將固定化酶填充于反應(yīng)器內(nèi)，制成穩(wěn)定的柱床，然后，通入底物溶液，在一定的反應(yīng)條件下實(shí)現(xiàn)酶催化反應(yīng)，以一定的流速，收集輸出的轉(zhuǎn)

6、化液（含產(chǎn)物）。?優(yōu)點(diǎn)：高效率、易操作、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等.?PBR是目前工業(yè)生產(chǎn)及研究中應(yīng)用最為普遍的反應(yīng)器。它適用于各種形狀的固定化酶和不含固體顆粒、黏度不大的底物溶液，以及有產(chǎn)物抑制的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。?缺點(diǎn)：傳質(zhì)系數(shù)和傳熱系數(shù)相對(duì)較低。當(dāng)?shù)孜锶芏群腆w顆?；蝠ざ群艽髸r(shí)，不宜采用PBR。12(4)流化床反應(yīng)器(FluidizedBedReactor,FBR）?特點(diǎn)：底物溶液以足夠大的流速，從反應(yīng)器底部向上通過(guò)固定化酶柱床,床料劇烈翻騰。?FBR可用于處理粘度較大和含有固體顆粒的底物溶液，同時(shí)，亦可用于需要供氣體或排放氣體的酶反應(yīng)(即固、液、氣三相反應(yīng))。?因FBR

7、混合均勻，不適用于有產(chǎn)物抑制的酶反應(yīng)。135連續(xù)攪拌罐—超濾膜反應(yīng)器(CSTR-UFR)在CSTR（連續(xù)式攪拌罐）出口處設(shè)置一個(gè)超濾器?？梢詫⑿》肿赢a(chǎn)物與大分子酶和底物分開，有利于產(chǎn)物回收。該反應(yīng)器適用于顆粒較細(xì)的固定化酶、游離酶和細(xì)胞以及小分子產(chǎn)物與大分子底物。游離酶在膜反應(yīng)器中進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)，底物溶液連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)器，酶與底物反應(yīng)，反應(yīng)后，酶與反應(yīng)產(chǎn)物一起，進(jìn)入膜分離器進(jìn)行分離，小分子的產(chǎn)物透過(guò)超濾膜而排出，大分子的酶分子被截留，可以再循環(huán)使用。其他反應(yīng)器?鼓泡式反應(yīng)器?膜反應(yīng)器?噴射式反應(yīng)器15各種酶反應(yīng)器的特點(diǎn)反應(yīng)器類型適用的操作方式適用的酶特點(diǎn)

8、攪拌罐式反應(yīng)器分批式,游離酶反應(yīng)比較完全，反應(yīng)條件容易流加分批式固定化酶調(diào)節(jié)控制