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固定化酶反应器的基本设计方程 固定化酶反应器: 搅拌罐式,、固定床、膜式反应器、流化床式，鼓泡塔式等。 固定化酶反应器的选型和设计考虑的因素很多； 催化剂的形状与大小 催化剂的机械强度及密度 反应操作上的要求（如pH是否可以控制） 对付杂菌污染的措施 反应动力学方程的类型 底物（溶液）的性质 催化剂再生、更新的难易程度 传质特性 反应器制造费用和运转成本。 (四)固定化酶反应器的基本设计方程 １、连续搅拌罐固定化酶反应器 2、固定床反应器的设计方程． 固定床的填充层由流动相和固定相即填料相构成，流体在颗粒之间的空隙中流过。理想情况下，固定床为平推流反应器。但实际情况下，因为轴向和径向的扩散效应及流体流动可能不是层流而是湍流或涡流，从而造成流动状态很复杂． 理想反应器CSTR和PFR的中底物和产物的浓度分布比较 4、达到同样反应效率时，两种理想反应器所需酶量的比较。 两种理想反应器用酶量的比较 第四节 酶反应器的操作 酶工程的主要任务：充分发挥酶的催化功能。 一、酶反应器操作条件的确定及其调控 温度 pH 底物浓度 酶浓度 反应液的混合与流动 1、 反应温度的确定与调节控制 反应温度的确定：根据酶的动力学特性，确定最适温度，在实验室（小试）中确定。与酶的种类，酶的形式等有关。 温度的调控： A、一般酶反应器中均设计、安装有夹套或列管等换热装置，通入一定温度（热量平衡求出）的水，通过热交换作用，保持反应温度在一定的范围内。 B、喷射式反应器，通过控制水蒸气的压力，控制温度。 2 、pH值的确定与调节控制 pH值的确定：根据酶的动力学特性，确定最适pH值。 pH值的调控： A、分批式反应器：通常在加入酶液前，用稀酸或稀碱调节 B、连续式反应器：将调好pH值的底物溶液连续加到反应器中。 C、对于反应前后pH值变化大的，必须在反应过程中调节pH值。 pH值的调控所用试剂：通常用稀酸或稀碱，必要时可用缓冲溶液。 3、 底物浓度的确定与调节控制 底物浓度的确定（米氏方程）：在底物浓度较低的情况下，酶催化反应速度与底物浓度成正比。通常底物浓度应达到5~10Km。 底物浓度的调节控制： A、分批式反应器： 一般程序：先加一定浓度的底物溶液，调好pH，升温到最适反应温度，然后再加入酶。 逐步流加底物的方法（底物抑制或底物对酶活有害） B、连续式反应器：一定浓度的底物溶液连续加进反应器进行反应，反应液连续排出。 4、 酶浓度的确定与调节 酶浓度的确定：综合考虑反应速度和成本，确定一个适宜的酶浓度。 酶浓度的调节：酶在使用过程中必有部分失活，为保持一定的酶浓度，连续式固定化酶反应器应具备添加或更换酶的装置。 5 搅拌速度的确定与调节 搅拌的作用 酶与底物充分混合，接触。 减少传质(固定化酶：外扩散的限制)的影响 温度,pH等分布均匀。 固定化酶的稳定性（剪切力破坏） 搅拌速度的确定：要在实验的基础上确定适宜的搅拌速度，并根据情况的变化进行搅拌速度的调节。 搅拌速度的调节：在搅拌罐式反应器和游离酶膜式反应器中，都设计安装有搅拌装置，通过适当的搅拌实现均匀的混合。 6 流体流动速度的确定与调节控制 连续式反应器，流体流动速度决定了反应时间 填充床酶反应器，溶液的流动实现酶与底物的混合和催化，流动速度是个关键。 流化床式反应器：通过控制进液口的流体流速和流量以及进液管的方向和排布等方法，调节流动速度，以保证混合均匀，并且不会影响酶的催化。 喷射式反应器：通过控制蒸汽压力和喷射速度进行调节，控制混合均匀及反应时间。 填充床反应器：底物溶液的流动速度更重要。 决定酶与底物的接触时间，也就是反应时间 流速慢，底物在反应器的保留时间长，反应越完全。产物的转化率高，但过长会降低生产效率低，反之，底物就会反应不完全。 温度的分布 流速慢，温度在反应器里分布不均匀，影响催化效果不均匀，产物分布也会不均匀，降低反应效率。 注意压力降的加大速度。在填充床反应器中，床高及通过反应床的液流流速是决定压降的主要因素。 二. 酶反应器的恒定生产能力的控制 1. 通过控制反应器的流速可以对填充床反应器的恒定生产能力进行控制。 2. 通过增加温度也可以维持产量恒定。在反应过程中，随时间而出现的酶活性损失将为较高温度下酶活性增加所补偿。 反应器可以串联，也可以并联。串联操作要酶能充分利用，但操作中的压降和压缩问题较大。并联有最好的操作适应性。每个反应器基本上可以单独操作。每个单元能很方便地加入或离开运转系统。 实际生产中的状态主要是取决于：各种相互关联的运转参数的含量，固定化载体成本。底物通过反应器的流速。固定化细胞或固定化酶的活性和稳定性。 二、酶反应器操作的注意事项 1、保持酶反应器的操作稳定性 搅拌速度不要