生物反应器的设计、放大是生物化学工程的重要组成部分

生物反应器，指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物化工产品的质量、收率(转化率)和能耗有密切关系。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。
 

　　生物反应器与化学反应器不同，化学反应器从原料进入到产物生成，常常需要加压和加热，是一个高能耗过程。而生物么应器则不同，在酶和微生物的参与下，在常温和常压下就可以进行化学合成。因此，生物反应器问世之后，应受到化工部门的重视。化学工程专家认为，应该尽可能多地让化学合成过程由生物去完成。设计理想的生物反应器，就成了现代生物技术产业的一个重要任务。
 

　　设计生物反应器时要考虑两点：一是选择特异性高的酶或适宜的活细胞作为催化剂，尽可能减少副产物，提高产品产量；二是尽可能提高产物的浓度，降低成本。
 

　　生物反应器首先在发酵工业中得到应用。发酵工业中使用的生物反应器，实际上是发酵罐。另一种是以固定化酶或固定化细胞为催化剂的酶反应器。世界上zui大的发酵罐高达100米，直径7米，容积为4000立方米。它远远望去，犹如一座壮观的圆形塔。
 

　　生物反应器与一般化学过程的反应器相比，其基本原理和结构应是相近的，但有如下特点：①在常温常压下操作，但要求能耐受蒸汽灭菌，制作严密无隙以防染菌，且用对微生物或酶无毒害的材质制作；②当用微生物为催化剂时，催化剂本身是在发酵罐中产生的(开始时需接入菌种)，为防止杂菌污染和活性衰退，一般采用分批釜式反应器；③酶常因底物(即酶的作用物)的浓度过高发生抑制作用，微生物细胞因胞内外渗透压平衡问题，要求底物浓度也不能太高，因而反应器体积相当庞大；④在发酵过程中，生化反应机理和途径相当复杂，有的尚不清楚，很难进行化学计量学的计算及反应动力学的研究，加上反应时常是气、液、固三相并存，有的反应液粘度很大，流变学性质复杂，对反应器中物料的混合和传递带来不利，使采用化学反应工程的原理和方法解决生物反应器的设计放大问题存在较大困难。
 

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