酶反应及器.pptVIP

3、计算反应液总体积 根据所需的底物用量和底物浓度，就可以计算得到反应液的总体积。 Vt＝── （L） Vt——反应液总体积（L）； S——底物用量（g）； [S]——反应前的底物浓度（g/L）。 4、计算酶用量 根据催化反应所需的酶浓度和反应液体积，就可以计算所需的酶量。 E=[E]·Vt（U） E——所需的酶量（U）；[E]——酶浓度（U/L）； Vt——反应液体积（L）。 S [S] 5、计算反应器数目 反应器的有效体积是指酶在反应器中进行催化反应时，单个反应器可以容纳反应液的最大体积，一般反应液体积为反应器总体积的70％～80％。 ⑴分批反应器 N=─── N——反应器数目（个）； Vd——每天获得的反应液总体积（L/d）； V0——单个反应器的有效体积（L）； t——底物在反应器中的停留时间（h） 24——24小时 Vd·t V0·24 ⑵连续反应器 N= ───（个） N ——反应器数目（个）； Vh——每小时获得的反应液总体积（L/h）； V0——单个反应器的有效体积（L）； t ——底物在反应器中的停留时间（h） ⑶根据反应强度计算反应器数目 N＝──（个） QP——反应器的生产强度 QP＝──＝─── （g/L·h） Vh·t V0 V0 Vh·[P] V0 QP·t [P] Ph 第四节 酶反应器的操作 一、酶反应器的确定及其调控 1、反应温度的确定与调节控制 控制在最适宜的温度范围内。热交换装置或水蒸气控制温度。 2、pH值的确定 选择最适宜的pH值。采用稀酸或稀碱进行，必要时可以采用缓冲溶液以维持反应液的pH值。 3、底物浓度的确定 确定一个适宜的底物浓度。通常底物浓度应达到5～10Km。 4、酶浓度的确定和调节控制 确定一个适宜的酶浓度。适时对酶进行补充或更换，以保持一定的酶浓度。 5、搅拌速度的确定与调节控制 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。 6、流动速度的确定与调节控制 确定适宜的流动速度和流动状态。并根据情况进行适当的调节控制。 二、酶反应器操作的注意事项 1、保证酶反应器的操作稳定性 尽量保持操作的稳定性，以避免反应条件的激烈波动。①保持搅拌速度的稳定；②保持流速的稳定；③此外，反应温度、反应液pH值等尽量保持稳定，以保持反应器恒定的生产能力。 2、防止酶的变性失活 ①温度：酶反应器的操作温度一般不宜过高，通常在等于或者低于最适温度的条件下进行。 ②pH值：严格控制在酶催化反应的适宜pH值范围内。 ③重金属：要尽量避免重金属离子的进入，必要时添加适量的EDTA等金属鳌合离子，以除去重金属离子对酶的危害。 ④剪切力：防止过高的搅拌速度，控制流体的流速。 ⑤此外，可以添加某些保护剂，以提高酶的稳定性。 3、防止微生物的污染 不同酶的催化反应，由于底物、产物和催化条件各不相同，在催化过程中受到微生物污染的可能性有很大差别。 ①一些酶催化反应的底物或产物对微生物的生长、繁殖有抑制作用，其受微生物污染的情况较少。例如青霉素酰化酶催化青霉素或头孢霉素反应。 ②有些酶的催化反应温度较高，微生物无法生长。例：α－淀粉酶、Taq－DNA聚合酶的反应温度在50℃。 ③有些酶催化的pH值较高或较低，对微生物有抑制作用。例：胃蛋白酶在pH2的条件下催化。 ④有些酶在有机介质中进行催化，受微生物污染的可能性甚微。 ⑤有些催化反应的底物或产物是微生物生长、繁殖的营养物质，必须注意防止微生物污染。例如：淀粉、蛋白质、葡萄糖、氨基酸等。 在酶反应器的操作过程中，防止微生物污染的主要措施有： ①保证生产环境的清洁、卫生，要求符合必要的卫生条件。 ②反应器在使用前后，都要进行清洗和适当的消毒处理。 ③在反应器的操作过程中，要严格管理、经常检测、避免微生物污染。 ④必要时，在反应液中添加适当的对酶催化反应和产品质量没有不良影响的物质，以抑制微生物的生长，防止微生物的污染。 分批搅拌罐式反应器 连续搅拌罐式反应器 反应液出口 底物进口 填充床式反应器 反应产物出口 底物溶液进口 固定化酶 流化床式反应器 反应产物出口 固定化酶 底物溶液进口 鼓泡式反应器 反应液出口 排气口 空气分布器 底物溶液进口 进气口 中空纤维反应器 反应产物出口 外壳 中空纤维 底物溶液进口 游离酶膜反应器 反应容器 膜分离器 超滤膜 反应产