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简答题简述酶反应器设计的主要内容。
  • 酶反应器的设计主要包括反应器类型的确定,反应器制造材料的确定、热量衡算、物料衡算等内容。
    (1)确定酶反应器的类型:酶反应器的设计,首先要根据酶、底物和产物的性质,按照酶反应器的选择原则,选择并确定反应器的类型。
    (2)确定反应器的制造材料:由于酶催化反应具有条件温和的热点,通常都是在常温、常压、pH近乎中型的环境中进行反应,所以酶反应器的设计对制造材料没有什么特别要求,一般采用不锈钢制造反应容器即可。
    (3)进行热量衡算:酶催化反应一般在30~70℃的常温条件下进行,热量衡算并不复杂,温度的调节控制也较为简单,通常采用一定温度的热水通过夹套(或列管)加热或冷却方式,进行温度的调节控制,热量衡算是根据热水的温度和使用量计算。
    (4)进行物料衡算:物料衡算是酶反应器设计的重要任务,主要内容包括:
    ①酶反应动力学参数的确定:酶反应动力学参数是反应器设计的主要依据。在反应器设计之前,就应当根据酶反应动力学特性,确定反应所需的底物浓度、酶浓度、最适温度、最适pH、激活剂浓度等参数。
    ②计算底物用量:酶的催化作用是在酶的作用下,将底物转化为产物的过程,所以酶反应器的设计首先要根据产品产量的要求、产物转化率和收得率,计算所需的底物用量。
    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。
    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。
    ⑤计算反应器数目:根据生产规模、生产条件等确定反应器的有效体积(Vo)和反应器的数目。
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