酶反应器介绍(20201015203434)

酶反应器的名词解释酶反应器是一种用于进行酶催化反应的装置或设备。

酶作为天然催化剂，在生物体内具有广泛的应用，而酶反应器则是将这种生物催化技术应用到工业生产中的必要工具。

其主要目的是提高酶的活性和稳定性，从而提高酶反应的效率和产量。

一、酶反应器的基本原理酶反应器的基本原理是在一定温度下，将酶与反应底物接触，在特定的pH范围内，通过调节反应环境中的条件来促进酶催化反应的进行。

酶反应器由反应室、酶悬浮液、底物和辅助设备等组成，根据反应室和悬浮液的不同类型，可以分为批处理酶反应器、连续流动酶反应器和固定床酶反应器。

二、批处理酶反应器批处理酶反应器是最基本的反应器类型，适用于小规模实验研究和生产过程中的初步阶段。

其工作原理是将酶悬浮液与底物混合在一定比例下，通过控制温度和pH等条件，进行反应一段时间后停止。

该反应器的优点是操作简单，适用于灵活性较高的反应，但由于无法实现连续操作，所以产量较低。

三、连续流动酶反应器连续流动酶反应器是一种较为高效的酶反应器。

相比于批处理酶反应器，连续流动酶反应器可以对底物进行连续不断的供应，从而提高反应效率和产量。

它通常由反应器、供应系统以及分离和收集装置组成。

通过不断补给新鲜底物和移除反应产物，使反应始终处于稳定状态。

这种反应器适用于大规模生产和连续操作的需求，但由于其复杂性较高，需要更为精确的控制和操作。

四、固定床酶反应器固定床酶反应器是将酶固定在反应器内的载体上，通过将底物通过固定床进行处理，实现酶催化反应的进行。

该反应器可以减少酶的损失和底物的浪费，并且酶的稳定性较高。

固定床酶反应器适用于长时间运行和长期使用的需求，但由于反应速率较低，需要更长的反应时间。

总结：酶反应器是一种将酶催化反应应用于工业生产的设备或装置。

它通过控制温度、pH和底物供应等条件，实现酶的活性和稳定性的提高，从而提高酶反应的效率和产量。

根据反应方式的不同，酶反应器可以分为批处理酶反应器、连续流动酶反应器和固定床酶反应器。

第六章酶反应器内容提要：本章介绍酶反应器的主要类型与酶反应器有关的基本工程概念；均相酶反应器与固定化酶反应器的反应与传递特性；选择酶反应器所需考虑的主因素以及酶反应器在使用过程中需注意的问题。

以酶或固定化酶作为催化剂进行酶促反应的装置称为酶反应器(Enzyme reactor)。

酶反应器的作用在于为酶提供适当环境(即酶反应过程的工艺条件)，以达到生物化学转化的目的，使底物生成为所需要的中间产物或最终产品。

酶反应器研究的中心问题是合理应用酶，降低产品成本，提高产物的质量。

酶反应器不同于化学反应器，它是在低温、低压下发挥作用，反应时的耗能和产能比较少。

酶反应器也不同于发酵反应器，因为它不表现自催化方式，即细胞的连续再生。

但是酶反应器与其它反应器一样，都是根据它的产率和专一性来进行评价。

第一节酶反应器的类型与基本工程概念本节主要介绍各种典型的酶反应器、酶反应器的基本工程概念和反应器设计的基本原理。

一.酶反应器的类型酶反应器类型很多，一般可按反应器几何形状和结构、操作方式进行分类。

按几何形状分类，有罐型和塔型。

膜式反应器是将酶固定于不同形状的膜，如平板、螺旋圈、罐型、中空纤维和圆盘等，装配在封闭的耐压容器中，通入底物溶液进行酶促反应。

按操作方式分类，有间歇式和连续式。

最常用的是间歇式搅拌罐，先把酶的底物溶液一次装入反应器，在适当的温度和pH条件下开始反应，经一定时间，将全部反应物取出，称间歇式操作。

间歇式操作具有较大的灵活性，适用于小批量、多品种的生产。

在制药工业、食品工业、生化工业普遍采用。

间歇式操作反应器结构简单，温度和pH较易控制，如杂菌污染时处理也较方便。

但间歇式操作劳动强度大，每批操作的反应条件与产品质量不易控制。

间歇式操作的反应器具有下列特点：①反应器内反应物均匀分布，反应器内浓度和温度相同，反应速率不随空间位置而变化；②反应器底物的浓度随反应的进程而递减，因而反应速率随时间而变化。

显然，反应时间可作为衡量间歇反应器性能的一个参数。

*3 酶反应器教学基本内容：介绍常见的酶反应器及其分类，提出理想型酶反应器的概念，连续全混流酶反应器（CSTR）的特点和操作方程的建立；连续活塞流酶反应器（BCFR）的特点和操作方程的建立；分批式全混流酶反应器（BSTR）的特点和操作方程的建立。

CSTR型酶反应器和CPFR型酶反应器性能的比较。

固定化酶反应器的选择。

3.1 酶反应器的分类3.2 理想型酶反应器3.3 酶反应器操作方程3.4 酶反应器设计和操作参数3.5 PFR和CSTR型酶反应器性能比较3.6 固定化酶反应器的选择授课重点：1. 理想型酶反应器的概念。

CSTR型酶反应器、CPFR型酶反应器、BSTR型酶反应器的特点。

2. CSTR型酶反应器、CPFR型酶反应器、BSTR型酶反应器的操作方程。

难点：1.理想的酶反应器的概念。

2.CSTR型酶反应器和CPFR型酶反应器的操作方程。

3.返混的概念。

本章主要教学要求：1. 了解常见的酶反应器，熟悉酶反应器的分类。

2. 掌握理想型酶反应器的概念。

3. 理解CSTR、CPFR和BSTR型酶反应器操作方程的推导过程。

能够熟练运用操作方程进行酶反应器的设计。

4. 熟悉CSTR、CPFR和BSTR型酶反应器的性能，能够合理选择酶反应器。

3 酶反应器生物反应器的概念提出：20世纪70年代，Arkinson 提出生化反应器（biochemical reactor）一词。

同时，0llis提出另一术语—生物反应器（biological reactor）。

80年代，生物反应器（bioreactor）一词在专业期刊和书籍中大量出现。

生物反应器（bioreactor）是指有效利用生物反应机能的系统（场所）。

既包括传统的发酵罐、酶反应器，还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用生物反应器和光合生物反应器。

3.1 酶反应器的分类：典型的酶反应器有连续搅拌式反应器、多级搅拌床、流化床、填充床、管式反应器。