设备教案(11)酶反应器

6-2酶反应器

(enzymereactor)

1、植物细胞培养装置主要有哪些类型2、常见的酶反应器有哪些类型1一、培养中植物细胞(plantcell)的特性1、结团：细胞较大，通常是一团细胞的非均相集合体2、细胞成团的两种产生方式细胞分裂后没有进行细胞分离（主要）间歇培养中细胞处于对数生长后期，开始分泌粘多糖、蛋白质等，或以其他形式产生粘性表面，从而形成细胞团。2一、培养中植物细胞(plantcell)的特性3、当细胞密度高，粘性大，易产生混合、循环不良问题4、抗剪切力弱：纤维素细胞壁使得其外骨架相当脆，抗剪切力相当弱5、

保持无菌：培养基营养成分丰富、复杂，适合真菌生长，其生长速度比植物细胞快的多3培养中植物细胞的特性

6、设备要求高：植物细胞生长速度慢，操作周期长，要求设备有良好的质量和高度稳定性。7、保持较低的溶氧水平：

植物细胞好气，需通氧，且对氧的变化非常敏感，太高或太差均有不良影响。4培养中植物细胞的特性8、pH值为5-7：进气时加入一定量的CO29、控制泡沫：植物细胞培养过程中，产生的气泡大且粘性大（覆盖有粘多糖、蛋白质），细胞极易被包埋在泡沫中，而从循环的营养液中带出，需用化学方法或机械方法控制。10、表面粘附：在植物细胞培养过程中，细胞往往会粘附于培养表面以上的器壁上、电极或挡板表面上。培养表面以上的细胞层用机械法除去，在培养容器的表面和电极上涂上硅油，可减少粘附5植物细胞培养反应器1、操作方式：间歇培养(batchonly)2、反应器：摇瓶(shakeflask)、通用式发酵罐、鼓泡式、气升式、旋转圆筒式6植物细胞培养反应器3、空气提升式的优点(1)剪切力小(2)无轴封,灭菌方便(3)能耗、操作费用低(4)可用通气速率来控制细胞的生长速率789酶反应器enzymereactor2分类几何形状进料和出料的方式结构功能罐型、管型、膜或片型分批式、半分批式、连续反应器膜反应器液-固反应器气-液-固三相反应器1、酶反应器：以酶作为催化剂进行反应所需的设备。103、催化剂：游离酶、固定化酶、固定化细胞4、在低温、低压下操做，耗能、产能都少5、不表现自催化方式（细胞的连续再生）11游离酶反应器1、反应：S+EPS为粘性或不溶于水的颗粒E为价廉、不纯的催化大分子化合物水解的酶类122、溶液酶的缺点：（1）游离的溶液酶，在反应过程中会随着产品一起流失，不仅造成酶的损失，增加了生产费用，而且随产品流出的酶，又会影响产品的质量。（2）溶液酶在反应后，分离困难，无法重复使用。（3）溶液酶十分脆弱，会因机械力、流体流动产生的剪切力和流体的表面张力等，使酶的活性降低，往往使用不久便变性和失去活力。131、搅拌罐式反应器⑴组成容器、搅拌器（挡板）、保温装置(2)分类分批式半分批式将酶和底物一次装入反应器，在适当温度下开始反应，反应达一定时间后，将全部反应物取出将底物缓缓加入反应器中进行反应，到一定时间后，将全部反应物取出。（底物抑制）141、搅拌罐式反应器⑶优点：反应器结构简单，不需特殊设备，适于小规模生产⑷缺点不能进行酶的回收152、超滤膜式反应器利用膜（membrane)的选择透过性：小分子产物透过，酶被截留回收重新使用，可节省用酶。（1）原理（2）优点①酶被截留重新使用，节省用酶②产物抑制时，宜采用此装置（3）缺点酶的长期操作稳定性差，酶易在超滤膜上吸附损失，或在膜表面浓缩极化16(4)操作分批操作连续操作将酶和底物一次装入反应器，在适当温度下开始反应，反应达一定时间后，将全部反应物取出一边连续的将底物加到反应器中，一边连续的排出生成物。2、超滤膜式反应器（5）膜种类--超滤膜和透析膜形状--平板状、管状、螺旋状、中空纤维状1718固定化酶反应器酶固定后，酶活会降低1、结构、空间因素酶分子结构改变和屏蔽效应2、酶周围浓度的不均一性分隔效应和扩散阻力192021（1）分类分批反应器（BSTR）连续流动搅拌罐式反应器（CSTR）1、搅拌罐式反应器内容物的混合是充分均匀的（2）特点（3）优点结构简单，T和pH容易控制，适用于底物受抑制的反应，传质阻力低，能处理胶状和水不溶性底物，固定化酶易更换（4）缺点反应效率低，载体易被剪切损坏，搅拌动力消耗大22固定或回收酶的方法BSTR离心或过滤（易造成酶的失效损失）CSTR1、出口装滤器2、用尼龙网罩住，安装在搅拌轴上3、磁性固定，借磁吸方法滞留4、酶固定在容器壁上或搅拌轴上（金属网筐）（1为回收，2-4为固定）2324催化剂颗粒静止不动，接近于PFR（活塞流反应器）（1）特点（2）优点

①可使用高浓度的催化剂②可减少产物的抑制（3）缺点①T和PH难以控制（传质传热系数低）②底物和产物会产生轴向浓度分布③清洗和更换酶麻烦，底物需加压才能进入④反应液内含有固体颗粒时不宜采用（易堵塞）2、填充床反应器（PBR）25（1）特点底物以一定速度向上通过，酶为悬浮状态，混合程度介于CSTR（全混流）和PFR（活塞流）之间3、流化床反应器（FBR）①具有良好的传质传热性能②不易堵塞，适于处理黏度大的液体能处理粉末状底物③压力降不很高（2）优点26（3）缺点①需保持一定的流速，成本高，难于放大②酶的浓度不高（空隙体积大）③降低了转化率（底物高速流动使酶冲出）（4）提高转化率的方法①使酶进行循环②使用几个流化床组成的反应器组或锥形流化床3、流化床反应器（FBR）2728294、膜反应器1、用膜状或板状固定化酶组装的反应器2、类型：平板型、螺旋卷型、转盘型、空心酶管、中空纤维膜30315、鼓泡塔反应器底物和气体从底部通入，气体经气体分散板分散均匀323334二、酶反应器的选择影响选择的因素1、

固定化酶的形状2、

底物的理化性质