第五章 间歇式操作反应器(制药工程)Word
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第五章 间歇式操作反应器(制药工程)Word
第五章 间歇式操作反应器
5.1 生物反应器设计概论5.1.1 分类与特征 按照生物反应过程所使用的生物催化剂不同：酶反应器； 细胞生物反应器 根据反应器物料的加入和排出方式的不同：间歇反应器； 连续反应器；半间歇半连续反应器
根据生物催化剂在反应器的分布方式：生物团块反应器；生物膜反应器
根据相态来分：有均相反应器；非均相反应器。
理想的机械搅拌反应器和理想管式反应器的流型.即全混流和平推流。 根据反应器的结构：包括罐式、管式、塔式、膜式等。 根据反应器所需能量的输入方式不同来分，则有机械搅 拌、气流搅拌和利用泵使液体强制循环的反应器。 (几种常见的酶反应器和细胞反应器，见教材)
5.1.2 基本设计方程
生物反应器设计的主要目标是寻求反应目的产物的高生成 速率和高浓度，从而达到优质高产低成本的目的。 生物反应器设计的基本内容包括：①选择合适的反应器型式与操作方式。即根据生物催化剂和生 物反应动力学特征，以及物料的特性和生产工艺特点，选择 合理的结构类型、流动方式和相关的传递过程条件； ②确定最佳的操作条件与控制方式，如温度、压力、PH、通气 量、物料流量等工艺参数； ③计算所需的反应器体积，设计各种结构参数等。
反应器设计的核心内容是确定反应器有效体积！
反应器设计基本方程包括反应动力学方程、物 料衡算式、能量衡算式和各种传递过程参数的 计算式。
5.2 间歇式操作反应器的设计5.2.1 间歇式操作的特点 非稳态过程 所有物料具有相同的停留时间和反应时间 随着反应的进行，反应器的效率将降低
优点①较适合多品种、小批量的生产过程。有不少生 物制品是小批量生产的，因此使用同一台反应 装置，可进行多品种的生产。
②较适合反应速率较慢的生物反应。由于多数生 物反应的速率较化学反应慢，故工业过程使用 具有间歇操作特征的大容量生物反应器。③分批进行的过程染菌率较低。
缺点
间歇操作反应器的缺点是：这种操作需要一定 的辅助操作时间，生产效率较低；
细胞或酶的反应环境随时间改变，产物生成速 率与反应时间有关；
下游产物分离必须分批进行等。
5.2.2 反应时间的计算5.2.2.1 均相酶反应过程
反应组分的转化率=-反应组分的累积速率
dnS VR rS dtrS 1 dnS 1 d (VR cS ) VR dt VR dt
对液相反应.如反应器有效体积不随时间发生变化，则有
dcS rS dt
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