生物反應器的設計、放大是生物化學工程的重要組成部分

生物反應器，指以活細胞或酶為生物催化劑進行細胞增殖或生化反應提供適宜環境的設備，它是生物反應過程中的關鍵設備。生物反應器的結構、操作方式和操作條件的選定對生物化工產品的質量、收率(轉化率)和能耗有密切關系。生物反應器的設計、放大是生化反應工程的中心內容，也是生物化學工程的重要組成部分。
 

　　生物反應器與化學反應器不同，化學反應器從原料進入到產物生成，常常需要加壓和加熱，是一個高能耗過程。而生物么應器則不同，在酶和微生物的參與下，在常溫和常壓下就可以進行化學合成。因此，生物反應器問世之后，應受到化工部門的重視。化學工程專家認為，應該盡可能多地讓化學合成過程由生物去完成。設計理想的生物反應器，就成了現代生物技術產業的一個重要任務。
 

　　設計生物反應器時要考慮兩點：一是選擇特異性高的酶或適宜的活細胞作為催化劑，盡可能減少副產物，提高產品產量；二是盡可能提高產物的濃度，降低成本。
 

　　生物反應器首先在發酵工業中得到應用。發酵工業中使用的生物反應器，實際上是發酵罐。另一種是以固定化酶或固定化細胞為催化劑的酶反應器。世界上zui大的發酵罐高達100米，直徑7米，容積為4000立方米。它遠遠望去，猶如一座壯觀的圓形塔。
 

　　生物反應器與一般化學過程的反應器相比，其基本原理和結構應是相近的，但有如下特點：①在常溫常壓下操作，但要求能耐受蒸汽滅菌，制作嚴密無隙以防染菌，且用對微生物或酶無毒害的材質制作；②當用微生物為催化劑時，催化劑本身是在發酵罐中產生的(開始時需接入菌種)，為防止雜菌污染和活性衰退，一般采用分批釜式反應器；③酶常因底物(即酶的作用物)的濃度過高發生抑制作用，微生物細胞因胞內外滲透壓平衡問題，要求底物濃度也不能太高，因而反應器體積相當龐大；④在發酵過程中，生化反應機理和途徑相當復雜，有的尚不清楚，很難進行化學計量學的計算及反應動力學的研究，加上反應時常是氣、液、固三相并存，有的反應液粘度很大，流變學性質復雜，對反應器中物料的混合和傳遞帶來不利，使采用化學反應工程的原理和方法解決生物反應器的設計放大問題存在較大困難。
 

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