酶工程6 第九篇 章__酶反应器.ppt

第九章  酶反应器;本章主要内容;9.1 酶反应器;1. 什么是酶反应器？;酶催化反应过程示意图;3. 常见的酶反应器类型;4. 各种酶反应器的特点（1）;反应器类型;5. 固定化酶反应器的类型及特点;5. 固定化酶反应器(1)----间歇式酶反应器;又称为连续式搅拌罐。向反应器投入固定化酶和底物溶液。不断搅拌，反应达到平衡之后，再以恒定的流速连续流入底物溶液，同时，以相同流速输出反应液(含产物)。 优点：在理想状况下，混合良好，各部位组成相同，并与输出成分一致。 缺点：搅拌桨剪切力大，易打碎磨损固定化酶颗粒。;又称固定床反应器。将固定化酶填充于反应器内，制成稳定的柱床，然后，通入底物溶液，在一定的反应条件下实现酶催化反应，以一定的流速，收集输出的转化液(含产物)。近似地看成平推流型。;填充床反应器;特点：底物溶液以足够大的流速，从反应器底部向上通过固定化酶柱床时，便能使固定化酶颗粒始终处于流化状态。反应液的混合程度介于全混型平推流型之间。传热、传质情况良好。FBR可用于处理黏度较大和含有固体颗粒的底物溶液，同时，亦可用于需要供气体或排放气体的酶反应(即固、液、气三相反应) 因FBR混合均匀，不适用于有产物抑制的酶反应。;流化床反应器;从反应器底部通入气体，产生大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合两种作用。 鼓泡式反应器可以用于游离酶和固定化酶的催化反应。 鼓泡式反应器的结构简单，操作容易, 剪切力小，物质与热量的传递效率高，是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。例如氧化酶催化反应需要供给氧气，羧化酶的催化反应需要供给二氧化碳等。;膜反应器（membrane reactor, MR）是将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。可以用于游离酶的催化反应，也可以用于固定化酶的催化反应。 用于固定化酶催化反应的膜反应器是将酶固定在具有一定孔径的多孔薄膜中，而制成的一种生物反应器。 膜反应器可以制成平板型、螺旋型、管型、中空纤维型、转盘型等多种形状。常用的是中空纤维反应器。;(1)连续搅拌罐—超滤膜反应器 简称CSTR-UFR。在CSTR（连续式搅拌罐）出口处设置一个超滤器。可以将小分子产物与大分子酶和底物分开，有利于产物回收。该反应器适用于颗粒较细的固定化酶、游离酶和细胞以及小分子产物与大分子底物。;(2)螺旋卷膜式反应器;(3)中空纤维膜式反应器;;酶与中空纤维的安排方式可以有两种：;中空纤维膜式反应器;;第二节 酶反应器的选择;1．固定化酶的形状;2．底物的物理性质;3．酶反应动力学特性;4．固定化酶稳定性;5．操作要求及反应器费用;第三节 固定化酶反应器的操作;如果底物和产物在反应器中不够稳定;2．酶反应器生产能力下降的原因及对策;酶变性：一般是由于受到热、快速搅拌所产生的高剪切力和泡沫所引起的。防止变性——操作温度不宜过高，搅拌速度不宜过快。 中毒：由底物溶液中的重金属离子等毒物所引起。防止中毒——所用试剂和水不含毒物。 微生物污染：微生物的蛋白酶能使酶活力损失。防止微生物污染——可以提高操作温度(45℃)，并使反应液的pH尽量偏离中性。如果此法不适用时，也可以将底物溶液进行过滤除菌，或者用甲苯或甲醛进行处理。;(2)载体的破碎or酶从载体上脱落;(3) 载体的溶解;;酶反应器的设计