酶反应器设计演示文稿.pptVIP

酶反应器的设计 纲要 一，什么是酶反应器 二，酶反应器的种类 三，如何选择酶反应器 四，如何设计酶反应器 当一个酶反应进行时，当然的需要一个反应的容器，但是，在不同的酶进行反应之时，如何选择酶的反应器，依据是什么？同时在选择的时候需要知道已经有的酶反应器有哪些。最后，还要明白设计的方向。而本节的重点则是反应器的设计。 酶反应器的定义 酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必须在一定的反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。 酶反应器是根据酶的催化特性而设计的反应设备。其设计的目标就是生产效率高、成本低、耗能少、污染少，以获得最好的经济效益和社会效益。 反应器的类型 搅拌罐型反应器 适用的酶：游离酶、固定化酶 填充床型反应器 适用的酶：固定化酶 流化床型反应器 适用的酶：固定化酶 膜反应器 适用的酶：游离酶、固定化酶 鼓泡塔型反应器 适用的酶：游离酶、固定化酶 喷射式反应器 适用的酶：游离酶 搅拌罐型反应器 简介： 有搅拌装置的、传统形式的反应器，由反应罐、搅拌器和保温装置组成。 类型：分批搅拌罐式反应器 连续流搅拌罐反应器 操作方式：分批式，流加分批式 ，连续式 特点：由反应罐，搅拌器和保温装置组成，设备简单，操作容易，酶与底物混合比较均匀。传质阻力较小，反应比较完全，反应条件控制比较容易 填充床型反应器 简介：将固定化酶堆砌在反应器中进行催化的一类反应器。 操作方式：连续式 特点：设备简单，操作容易，单位体积反应床的固定化酶密度大，可以提高酶催化反应的速度，在工业生产中普遍应用。 流化床型反应器 简介：通过流体的流动使固定化酶的颗粒在悬浮翻动状态下进行催化反应的反应器。 操作方式：分批式，流加分批式， 连续式 特点：具有混合均匀，传质和传热效果好，温度和ph的调节控制比较容易。不易堵塞，对黏度较大反应液可进行催化反应 鼓泡式反应器 简介：利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合作用的反应器。 操作方式：分批式，流加分批式， 连续式 特点：结构简单，操作容易，前切力小，混合效果好，传质和传热效果高。适于有气体参加的反应。 膜反应器 简介：将酶催化反应和半透膜的分离作用结合在一起而作用的反应器 操作方式：连续式 特点：膜反应器结构紧凑，集反应和分离于一体，利于连续化，但是但是容易发生浓度差化而引起膜孔堵塞，清洗比较困难 喷射式反应器 简介：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的反应器 操作方式：连续式 特点：通入高压喷射蒸汽，实现酶和底物的混合，进行高温短时催化反应，适于某些耐高温酶的反应。 反应器的选择 一，根据酶的应用形式选择反应器 二，根据酶反应动力学性质选择反应器 三，根据底物和产物的理化性质选择反应器 四，其他影响因素 酶反应器的设计 需要考虑的因素： 一，确定酶反应器的类型 二，确定反应器的制作材料 三，进行热量衡算 四，进行物料衡算 一，设计目的： 设计一个既能充分发挥生物反应的优点，又可克服一些限制因素，以最低的生产成本，获得最高的产量和质量的酶反应器。 二，设计原理（依据）： (1) 底物的酶促反应动力学以及温度、压力、pH等操作参数对此特性的影响； (2) 反应器的形式和反应器内流体流动状态及传热特性； (3) 产物的产量和生产工艺流程。 三，主题思想： 生物反应器设计最基本的思想是减少成本，其主要衡量标准是产物浓度。 首先，根据酶底物和产物的性质，确定类型。 其次，酶的反应条件中性，温和，对制作材料没有什么要求，一般采取不锈钢制作反应容器即可。 第三，进行热量衡算。酶反应一般在三十到七十的温度进行，对热量的衡算并不复。温度的调节控制也比较简单可以采用一定温度的热水通过夹套加热或冷却的方式进行温度调控，热量衡算是根据热水升温前后的温差和用量计算。 进行物料衡算 1）酶催化反应动力学参数的确定 确定底物浓度、酶浓度、最适温度、最适PH、激活剂浓 度等参数. 其中底物浓度和酶浓度对催化反应速度的最用较大。底物浓度较低时催化反应岁浓度的升高而加快，但是达到一定程度时将保持恒定。而酶的浓度越高，催化反应速度也较快但过高的酶量会导致浪费。 2）反应液总体积的计算 Vt=Ms/［S] 式中，Vt为反应液总体积，Ms底物用量，［S]反应前底物浓度。 3）酶用量的计算 E=［E］*Vt 式中，E为酶用量，［E］为酶浓度，Vt为反应体积。 4) 底物用量的计算 产量要求、产物转化率、产物收率计算决定。 在催化的副产物可以忽略不计时，产物的转化率 Yp/s=（反应前