酶工程 第4章 酶反应器.ppt

酶用量的计算 E —— 所需的酶量（ U ） [E] —— 酶浓度（ U/m 3 ） V t —— 反应液体积（ m 3 ） 63 反应器数量的计算 一般反应器的有效体积为反应器总体积 的 70%~80% 。 64 N —— 构成所需反应器数量（个） V d —— 每天的反应液总体积（ m 3 /d ） V 0 —— 单个反应器的有效体积（ m 3 ） t —— 底物在反应器中的停留时间（ h ） 对于 分批反应器 ，可以根据每天获得的反应 液的总体积、单个反应器的有效体积和底物 在反应器内的停留时间，计算所需反应器数 目。 65 对于 连续反应器 ，可以根据每小时获得的反 应液的总体积、反应器的有效体积和底物在 反应器内的停留时间，计算反应器数目。 N —— 过程所需的反应器数量（个） V h —— 每小时的反应液总体积（ m 3 /h ） V 0 —— 单个反应器的有效体积（ m 3 ） t —— 底物在反应器中的停留时间（ h ） 66 ? 连续反应器还可以根据生产强度计算反 应器的数目。 ? 反应器的生产强度 指反应器单位时间单 位体积反应液所产生的产物量。 Q p —— 反应器的生产强度（ kg/m 3 ? h ） P h —— 每小时的产物量（ kg/h ） V 0 —— 单个反应器的有效体积（ m 3 ） V h —— 每小时的反应液体积（ m 3 /h ） [P] —— 反应液中的产物浓度（ kg/ m 3 ） 67 N —— 过程所需的反应器数量（个） [P] —— 反应液中的产物浓度（ kg/ m 3 ） t —— 底物在反应器中的停留时间（ h ） 连续反应器的数目与反应器的生产强度 的关系如下： 68 ? 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。 ? 进行固定化酶的催化反应时，反应 系统中存在固、液、气三相，又称 为 三相流化床式反应器 。 31 4.1.5 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。 /yjnew_view.asp?id=273 32 膜反应器的类型： ? 平板型 ? 螺旋型 ? 管型 ? 中空纤维型 ? 转盘型 33 ? 中空纤维反应器 是由外壳和 数以千计的醋酸纤维等高分 子聚合物制成的中空纤维组 成。 ? 中空纤维的内径 200-500 μ m ，外径 300-900 μ m 。 ? 中空纤维壁上分布许多孔径 均匀的微孔，可以截留大分 子而允许小分子物质通过。 34 优点 ：集反应与分离于一体，利于连续 化生产。 缺点 ：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。 35 /ipc/hxyj_C12M_detail_200810059776.html 生物柴油装置示意图 1 、 2 4.1.6 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。 36 优点 ： 结构简单 体积小 混合均匀 可在短时间内完成催化反应 37 /ipc/hxyj_C12M_detailhtml 固定化糖化酶反应器 38 39 反应器类型 适用的操作方式 适用的酶 特点 搅拌罐式 反应器 分批式 , 流加分批式 连续式 游离酶 固定化酶 由反应罐，搅拌器和保温装置组成。设 备简单，操作容易，酶与底物混合较均 匀，传质阻力较小， 反应比较完全， 反应条件容易调节控制。 填充床反应器 连续式 固定化酶 设备简单，操作方便，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。在工业生产中普遍使用。 流化床反应器 分批式 流加分批式 连续式 固定化酶 流化床反应器具有混合均匀，传质和传 热效果好，温度和 pH 值的调节控制比较 容易，不易堵塞，对粘度较大反应液也 可进行催化反应。 鼓泡式反应器 分批式 流加分批式 连续式 游离酶 固定化酶 鼓泡式反应器的结构简单，操作容易， 剪切力小，混合效果好，传质、传热效 率高 , 适合于有气体参与的反应。 膜反应器 连续式 游离酶 固定化酶 膜反应器结构紧骤，集反应与 分离于 一体 , 利于连续化生产 , 但是容易发生浓 差极化而引起膜孔阻塞， 清洗比较困 难 喷射式反应器 连续式 游离酶 通入高压喷射蒸汽，实现酶与底物的混 合，进行高温短时催化反应，适用于某 些耐高温酶的反应 主要影响因素 ： ? 酶的应用形式 ? 酶的反应动力学性质 ? 底物和产物的理化性质 要求 ：结构简单、操作方便、易于维护 和清洗、可适用于多种酶的催化 反应、制造成本和运行成本较低 4