酶反應器和酶傳感器

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1、第七章酶反應器和酶傳感器?第一節(jié)酶反應器?第二節(jié)酶傳感器1第一節(jié)酶反應器一、生物反應器生物反應過程：利用生物催化劑將原料轉化成有用物質的過程。生物反應器是利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能，在體外進行生化反應的裝置系統，它是一種生物功能模擬機，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細胞反應器等。在酒類、藥物生產、有機污染物降解方面有重要應用。2生物反應器的分類酶反應器:以游離酶或固定化酶等作為生物催化劑，進行酶促反應的裝置。細胞反應器:利用增殖細胞內的酶系將培養(yǎng)基中的成分轉化成產品的裝置。3氣升式玻璃發(fā)酵罐不銹鋼機械攪拌發(fā)酵系統全自動控制啤酒生產線生產型發(fā)酵

2、系統4酶反應器酶和固定化酶在體外進行催化反應時，都必須在一定的反應容器中進行，以便控制酶催化反應的各種條件和催化反應的速度。用于酶進行催化反應的容器及其附屬設備稱為酶反應器。酶反應器是用于完成酶促反應的核心裝置。它為酶催化反應提供合適的場所和最佳的反應條件，以便在酶的催化下，使底物(原料)最大限度地轉化成產物，是連接原料和產物的橋梁。5過程調控生物催化劑制備能量原料消產物分產生物反應器預處理毒離提純品空氣除菌熱量酶催化反應過程示意圖理想的酶反應器的要求?酶反應器設計的主要目標：?使產品的質量最高，生產成本最低。?評價酶反應器的主要標準：?反應器生產能力的

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

4、式區(qū)分?分批式反應?連續(xù)式反應?流加分批式反應?按混合形式區(qū)分?連續(xù)攪拌罐反應器?分批攪拌罐反應器9(1)間歇式酶反應器?又稱為批量反應器（BatchReactorBSTR）、間歇式攪拌罐、攪拌式反應罐。其特點是：底物與酶一次性投入反應器內，產物一次性取出；反應完成之后，固定化酶（細胞）用過濾法或超濾法回收，再轉入下一批反應。?優(yōu)點是：裝置較簡單，造價較低，傳質阻力很小，反應能很迅速達到穩(wěn)態(tài)。?缺點是：操作麻煩，固定化酶經反復回收使用時，易失去活性，故在工業(yè)生產中，間歇式酶反應器很少用于固定化酶，常用于游離酶。10(2)連續(xù)式酶反應器?又稱為連續(xù)攪拌釜式

5、反應器(ContinuousStirredTankReactor,CSTR)、連續(xù)式攪拌罐。向反應器投入固定化酶和底物溶液，不斷攪拌，反應達到平衡之后，再以恒定的流速連續(xù)流入底物溶液，同時，以相同流速輸出反應液（含產物）。?優(yōu)點：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：攪拌漿剪切力大，易打碎磨損固定化酶顆粒。反應液出口底物溶液進口11(3)填充床反應器(PackedReactor,PBR)?又稱固定床反應器。將固定化酶填充于反應器內，制成穩(wěn)定的柱床，然后，通入底物溶液，在一定的反應條件下實現酶催化反應，以一定的流速，收集輸出的轉

6、化液（含產物）。?優(yōu)點：高效率、易操作、結構簡單等.?PBR是目前工業(yè)生產及研究中應用最為普遍的反應器。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，以及有產物抑制的轉化反應。?缺點：傳質系數和傳熱系數相對較低。當底物溶度含固體顆粒或黏度很大時，不宜采用PBR。12(4)流化床反應器(FluidizedBedReactor,FBR）?特點：底物溶液以足夠大的流速，從反應器底部向上通過固定化酶柱床,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，亦可用于需要供氣體或排放氣體的酶反應(即固、液、氣三相反應)。?因FBR

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

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