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End Thanks! * * 第八章 酶反应器 用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。 第一节 酶反应器的类型 按照结构不同可分为： 搅拌罐式反应器(stirred tank reactor,STR) 鼓泡式反应器(bubble column reactor,BCR) 填充床式反应器(packed column reactor,PCR) 流化床式反应器(fluidized bed reactor,FBR) 膜反应器(membrane reactor) 喷射式反应器 一、搅拌罐式反应器 由反应罐、搅拌器和保温装置组成。 1、分批搅拌罐式反应器 发酵罐 优点：设备简单，操作容易，酶与底物混合均匀， 传质阻力小，反应较完全，反应条件易于调节控制。 缺点：用于游离酶，酶难以回收。 用于固定化酶，反应器利用率较低，而且可能对固定化酶的结构造成破坏。 2、连续搅拌罐式反应器 只适用于固定化酶的催化反应。 底物溶液进口 反应液出口 优点：设备简单，操作方便，反应条件易于调节控制，底物与固定化酶接触较好，传质阻力低，反应器利用率较高。 需注意控制好搅拌速度。 底物溶液进口 反应产物出口 固定化酶 二、填充床式反应器 把催化剂填充在填充床（固定床）中的反应器叫做填充床型反应器。 这是一种使用得最广泛的固定化酶反应器，它具有单位体积的催化剂负荷量高、结构简单、容易放大、剪切力小、催化效率高等优点，特别适合于存在底物抑制的催化反应。 但也存在下列缺点： ①温度和pH值难控制；②底物和产物会产生轴向分布易引起相应的酶失活程度也呈轴向分布；③更换部分催化剂相当麻烦；④柱内压降相当大，底物必须加压后才能进人。⑤固定化酶颗粒所受压力较大，容易引起固定化酶颗粒的变形或破碎。 三、流化床反应器 固定化酶 反应产物出口 底物溶液进口 适用于固定化酶进行连续催化。但固定化酶颗粒不应过大，同时应具有较高的强度。 在操作时需注意控制好底物溶液和反应液的流动速度。 优点：混合均匀，传质和传热效果好，温度和pH值易于调节控制，不易堵塞，对黏度较大的反应液也可进行催化，能处理粉状底物、压降较小，也很适合于需要排气供气的反应。 缺点：需要较高的流速才能维持粒子的充分流态化，而且固定化酶颗粒易于被破坏，流体动力学变化较大，参数复杂，放大较为困难。 目前，流化床反应器主要被用来处理一些粘度高的液体和颗粒细小的底物，如用于水解牛乳中的蛋白质。? 反应液出口 排气口 进气口 底物溶液进口 空气分布器 可用于游离酶也可用于固定化酶的催化反应。 可以用于连续反应，也可用于分批反应。 结构简单、操作方便，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。 四、鼓泡式反应器 五、膜反应器 将酶的催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。可用于游离酶也可用于固定化酶的催化反应。 中空纤维反应器 优：集反应与分离于一体，利于连续化生产。 缺：经过长时间使用，酶或其他杂质会被吸附在膜上，造成膜透过性降低，而且清洗困难。 包括了用固定化酶膜组装的平板状或螺旋卷型反应器、转盘反应器和空心酶管、中空纤维膜反应器等。 平板状和螺旋卷型反应器具有压降小放大容易等优点，但反应器内单位体积催化剂的有效面积较小。 空心酶管反应器主要与自动分析仪等组装，用于定量分析。 转盘反应器又可细分为立式和卧式两种，主要多于废水处理装置，其中卧式反应器由于液体的上部接触空气可以吸氧，适用于需氧反应。 中空纤维反应器则是由数根醋酸纤维素制成的中空纤维构成，其内层紧密光滑，具有一定的分子量截留值，可截留大分子物质，而允许不同的小分子量物质通过；外层则是多孔的海绵状支持层，酶被固定在海绵支持层中。这种反应器不仅能承受68个标准大气压以上的压力而且还具有高的聪装填密度，具有很好的工业应片前景。 游离酶膜反应器 优点：酶可以回收循环使用，可以降低甚至消除产物引起的抑制作用（产物连续排出）。 缺点：酶和杂质易于吸附在膜上，从而影响分离速度和分离效果。 六、喷射式反应器 利用高压蒸汽的喷射作用，实现酶与底物的混合，进行高温短时催化反应。 适用于耐高温游离酶的连续催化反应。 一、根据酶的应用形式选择反应器 （一）游离酶反应器的选择 1、搅拌罐式反应器最常用 2、有气体参与的酶催化反应，通常采用鼓泡式反应器 3、价格较高的酶，为了能够回收，可采用游离酶膜反应器 4、耐高温的酶，可采用喷射式反应器 第二节 酶反应器的选择 （二）固定化酶反应器的选择 根据固定化酶的形状、颗粒大小和稳定性进行选择。为了提高催化效率，通常采用连续反应器。 搅拌罐式反应器不适用于机械强度较差的固定化酶。 采用填充床反应器时应注意控制好反应器的高度。 采用流化床反应器时，固定化酶的颗粒不能太大，密度要与反应液