第5讲 间歇式反应器05.pdf

2012/12/3 第第55章章间歇式操作反应器间歇式操作反应器 • 2. 生化反应器的特点 • 与一般化学反应器比较，具有以下一些特点： • 5. 1 基本概验 • 1）微生物和酶都容易受到杂菌污染，因此，防止 • 生物反应器是生物反应过程中的主要设备，他为活细胞或酶提 染菌是反应器设计时必须考虑的一个重要问题，例 供适宜的反应环境，以达到细胞增殖或形成产品的目的。 如，要尽量少用法兰，多采用焊接连接、反应器的 • 1. 生物反应器设计的主要内容包括： 接口用蒸汽封口（例如，取样口即使在不取样时也 • 1）反应器选型：即根据生产工艺特征，反应特性及物料特 一直通蒸汽使反应器内保持一定正压，避免大气漏 性等性等因素确定反应素确定反应器的操作方式的操作方式、结构类型结构类型，能量传递和流体能量传递和流体 入等入等； 流动方式等； • 2 ）对于采用固定化酶的反应器应尽量减少对固体 • 2 ）设计反应器的结构，确定各种结构参数：即确定反应器 产生切变应力，以减少固定化酶的粉碎，故搅拌器 的内部结构及几何尺寸，搅拌器形式、大小及转速，换热方式 的转速不能过高，页可以把酶直接固定在搅拌器上 及换热面积等； 或者把固定化酶的颗粒装在与搅拌桨相连的筛网中； • 3 ）确定工艺参数及其控制方式：工艺参数有温度、压力、 • 3 ）很多酶催化反应的底物是胶状物，有一些进行 pH值、通气量、物料浓度、物料流量等； 生化反应的细胞可能增长成絮状物，他们都容易使 • 4 ）反应过程中，工艺参数的检测和控制。 反应器堵塞或压降变得很大，对于这类情况可考虑 采用流化床反应器。 • 3. 生化反应器的开发趋势 • 3 ）大型化生物反应器的开发研究。生物反应 • 生物反应器的开发可归纳为以下四方面。 器正向大型化方向发展。例如：生产抗生素的 3 3 • 1 ）开发活性高、选择性好及寿命长的生物催化剂。 发酵罐容积已达400m ，氨基酸的达300m ， 3 开发主要途径是利用基因工程技术，实现生物细胞的 生产单细胞蛋白的气升式发酵罐达2300m ， 定向改造，以及改进酶和细胞的固定化技术； 处理废水的生化反应器的容积甚至超过 27000m3 ，国内生物反应器的容积多在200m3 • 2 ）建立描述生化反应过程的各种数学模型。在建 以下。反应器的放大降低了生产成本，但大型 立数学模型时以反应器为研究对象，将其中的生物反 反应器的设计还存在一定的技术问题亟待解决； 应过程分解为生化反应、传递过程及流体流动与混合应过程分解为生化反应、传递过程及流体流动与混合 等分过程，分别进行研究，然后联立求解动力学方程、 • 44 ）特殊要求的新型生物反应器的研制开发）特殊要求的新型生物反应器的研制开发。 物料及能量衡算式，从而得到关于生物反应过程规律 如基因产品生产、细胞固定化及动植物细胞培