第七章酶反应器的类型与选择 ◆用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器 ◆按照结构的不同分为 搅拌罐式反应器 Stirred Tank Reactor str)鼓泡式反应器( bubble column reactor, BCR)、填充床式反应器( packed column reactor, PCR)、流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor,FBR、膜反应器( Membrane reacto,MR等; ◆酶反应器的操作方式可以分为分批式反应( batch)、连续式反应( continuous)和流加 分批式反应 feeding batch ◆将反应器的结构和操作方式结合一起,对酶反应器进行分类 连续搅拌罐反应器( Continuous stirredτ ank reactor,CSTR)分批搅拌罐反应器 ( Batch Stirred Tank Reactor, bSTr)等。 1酶反应器的类型 ◆常用的酶反应器类型 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 游离酶 由反应罐,搅拌器和 流加分批式 固定化酶 保温装置组成。设备 连续式 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
1 第七章 酶反应器的类型与选择 ◆用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。 ◆按照结构的不同分为: 搅拌罐式反应器（Stirred Tank Reactor, STR）、鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR )、填充床式反应器(packed column reactor, PCR )、流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor, FBR)、膜反应器(Membrane Reactor, MR)等； ◆酶反应器的操作方式可以分为分批式反应(batch )、连续式反应(continuous )和流加 分批式反应(feeding batch ); ◆将反应器的结构和操作方式结合一起，对酶反应器进行分类， 连续搅拌罐反应器（Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR）、分批搅拌罐反应器 （Batch Stirred Tank Reactor, BSTR）等。 1.酶反应器的类型 ◆ 常用的酶反应器类型 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
填充床式反应器 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 固定化酶 流化床反应器具有混 流加分批式 合均匀,传质和传热 连续式 次果好,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 游离酶 鼓泡式反应器的结构 流加分批式 固定化酶 简单,操作容易,剪 连续式 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 反应器结构紧骤,集 固定化酶 应与分离于一体利于 续化生产,但是容易
2 填充床式反应器 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
生浓差极化而引起膜 阻塞,清洗比较困难 喷射式反应器 连续式 游离酶 通入高压啧射蒸汽实 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 1.1搅拌罐式反应器 ◆搅拌罐式反应器( stirred tank reactor,STR是有搅拌装置的一种反应器(图8-1,8-2所 示)。◆在酶催化反应中是最常用的反应器。它由反应罐,搅拌器和保温装置组成。 ◆搅拌式反应器的操作方式可以根据需要采用分批式( batch)流加分批式( feeding batch) 和连续式( ontinuous)三种。与之对应的有分批搅拌罐式反应器和连续搅拌罐式反应器之 分。 (1)分批搅拌罐式反应器 图8-1分批搅拌罐式反应器 (2搅拌罐式反应器: 续搅拌罐式反应器( continuous stirred tank reactor cstr)的结构示意图如图8-2
3 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 1.1 搅拌罐式反应器： ◆搅拌罐式反应器(stirred tank reactor, STR)是有搅拌装置的一种反应器(图 8-1，8-2 所 示)。◆在酶催化反应中是最常用的反应器。它由反应罐，搅拌器和保温装置组成。 ◆搅拌式反应器的操作方式可以根据需要采用分批式（batch）、流加分批式(feeding batch) 和连续式(continuous)三种。与之对应的有分批搅拌罐式反应器和连续搅拌罐式反应器之 分。 (1)分批搅拌罐式反应器： 图 8-1 分批搅拌罐式反应器 (2)搅拌罐式反应器： 连续搅拌罐式反应器（continuous stirred tank reactor ,CSTR）的结构示意图如图 8-2
反应液出口 底物溶液进 图8-2连续搅拌罐式反应器示意图 12填充床式反应器: 填充床式反应器( packed column reactor,PcR是一种用于固定化酶进行催化反应的 反应器。姻图8-3所示。 反应产物出口 定化酶 底物溶液进口 图8-3填充床式反应器示意图 1.3流化床反应器: 流化床反应器( fluidized bed reactor,FBR)是一种适用于固定化酶进行连续催化反 应的反应器。姬图8-4所示。 反应产物出口 固定化酶
4 反应液出口 底物溶液进口 图 8-2 连续搅拌罐式反应器示意图 1.2 填充床式反应器： 填充床式反应器(packed column reactor, PCR)是一种用于固定化酶进行催化反应的 反应器。如图 8-3 所示。 反应产物出口 固定化酶 底物溶液进口 图 8-3 填充床式反应器示意图 1.3 流化床反应器： 流化床反应器（fluidized bed reactor, FBR）是一种适用于固定化酶进行连续催化反 应的反应器。如图 8-4 所示。 反应产物出口 固定化酶
底物溶液进口 图8-4流化床式反应器示意图 4鼓泡式反应器 鼓泡式反应器( bubble column reacto,BCR是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两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌 装置的反应器。如图8-5所示 排气口 反应液出口 气分布器 底物溶液进口 图8-5鼓泡式反应器示意图 1.5膜反应器: 膜反应器( membrane reactor mr)是将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起
5 底物溶液进口 图 8-4 流化床式反应器示意图 1.4 鼓泡式反应器： 4 鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR)是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两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌 装置的反应器。如图 8-5 所示。 排气口 。。 。。·. 反应液出口 · 。·· 。·。· · · 。。。· ·。 。·· · 。·。· 。·· ·· ·。 ·。 。。·。·。·。 空气分布器 底物溶液进口 · · 进气口 图 8-5 鼓泡式反应器示意图 1.5 膜反应器 ： 膜反应器（membrane reactor, MR）是将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起