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生化反應(yīng)工程biochemical reaction engineering

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
生物化學(xué)工程的重要組成部分，是化學(xué)反應(yīng)工程與生物技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它以生物反應(yīng)器為中心，主要研究發(fā)酵動力學(xué)、酶動力學(xué)，生物反應(yīng)器中的傳遞過程，生物反應(yīng)器的放大規(guī)律以及生物反應(yīng)器的檢測和控制等。
　　生物反應(yīng)器是為微生物、細胞或酶提供適宜的環(huán)境。以達到進行生化反應(yīng)的目的。它包括活細胞反應(yīng)器（一般稱為發(fā)酵罐）、動植物細胞培養(yǎng)裝置、游離酶反應(yīng)器、固定化酶或固定化細胞反應(yīng)器、污水生化處理裝置等。生物反應(yīng)器通常在常溫常壓下操作，但與化學(xué)反應(yīng)器相比有下列特點：①生物反應(yīng)過程的底物（反應(yīng)物）及產(chǎn)物的濃度均較低，生物的生長速率一般又小于化學(xué)反應(yīng)，因此生物反應(yīng)器的體積一般較大，或需要很長的反應(yīng)時間。②溫度、pH值、溶氧等反應(yīng)環(huán)境及某些中間產(chǎn)物的濃度對生化反應(yīng)的影響極大。③生物細胞比重與液體相近，一般不能經(jīng)受劇烈的機械撞擊；生物反應(yīng)物系常為高粘度的非牛頓型流體，這些因素為混合及傳遞過程帶來很多不利。④一般應(yīng)在無雜菌的條件下操作，對反應(yīng)器的嚴密性、材質(zhì)及操作參數(shù)的檢測有較高的要求。發(fā)酵罐的形式，除標準的機械攪拌釜外，還有塔式鼓泡罐、氣升式環(huán)流罐。酶反應(yīng)器的類型很多，除攪拌罐和鼓泡罐式外，有固定床式、流化床式、轉(zhuǎn)框式、螺旋膜式及中空纖維式等。
　　生化反應(yīng)工程應(yīng)用反應(yīng)工程的一般原理，結(jié)合生物群體和生化過程的特點，研究生物反應(yīng)器。因此，反應(yīng)動力學(xué)的范圍由簡單的單一酶動力學(xué)到復(fù)雜的微生物群體的發(fā)酵動力學(xué)。傳質(zhì)過程的研究內(nèi)容，除流體內(nèi)的擴散和相際的傳遞外，還有細胞內(nèi)的傳質(zhì)過程，既有嫌氣過程的兩相系統(tǒng)，也有好氣過程的三相系統(tǒng)。此外，生物反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模擬和滅菌過程也是生化反應(yīng)工程的研究對象。
　　生化反應(yīng)工程的研究不僅大大改善了既有生產(chǎn)過程的合理性與經(jīng)濟性，而且還開拓了很多新的領(lǐng)域。其中一個重要的突破便是固定化酶和固定化細胞的研究與開發(fā)。將酶或細胞固定在固體載體上，不僅可以不需要向酶反應(yīng)器中不斷加入新酶，大大節(jié)省酶的消耗，而且也簡化了產(chǎn)物的后處理問題，并且還有可能提高酶的活性。  
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