第五章酶反应动力学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章酶反应动力学,第一节,M-M,方程,一、,对,M-M,方程讨论,：,当,C,S,K,m,时,，是零级反应，反应速率与底物浓度无关，其反应式：,当,C,S,K,m,时，是一级反应，反应速率与底物浓度成正比，其反应式：,反应最大速率：,K,+2,反应常数。,E,0,酶总浓度。,二、反应时间计算,1,、,间歇操作反应器（,BSTR),对间歇搅拌反应器，可对整个反应器做反应组分的物料衡算为,:,反应组分的转化速率,=,反应组分的累积速率,反应器有效体积,组分,S,的数量,组分,S,的浓度,反应器有效体积,对液相反应，如反应器有效体积不随时间发生变化，则有,若反应开始组分,S,的初始浓度以 ，终了浓度用,C,S,表示，,X,S,表示转化率，分离变量并积分可得,:,对均相酶反应,如酶反应为单底物无抑制反应，且动力学关系符合,M-M,方程，则有,积分结果：,利用以上积分表达式，对符合,M-M,方程的酶反应，由最大反应速率和米氏常数，根据反应初始浓度及终了浓度（或转率），就可计算出反应时间。,零级反应：,一级反应：,间歇操作全混合反应器（,SBTR),特点：,反应器内物料浓度、温度均一，物料反应反应组分随时间变化,。,2,、连续操作反应器,（,1,）全混合式反应器（,CSTR,）,对底物的物料衡算式有：,物料流量,进料、反应器中的底物浓度,反应器有效体积,在连续稳态时， ，并由上式可得：,均相酶反应，符合,M-M,方程反应：,（,1,）平推流式反应器（,CPFR),连续稳态操作时，,于是,对整个反应器有，有,对符合,M-M,方程的反应，积分：,由以上积分式可知，平推流式反应器（,CPFR),与间歇操作全混合反应（,BSTR,），其反应时间相同，不同之处是，一个是反应浓度随着反应时间而变化，一个是随着反应器的位移而变化。,连续操作反应器的特点：,CSTR,：,反应器浓度均一，浓度不随时间变 化，流出的物料浓度与反应器内物料浓度相同。,CPFR,：物料浓度在横截面上浓度均一，随着在反应器内位移而发生变化。,第二节影响酶反应速率的因素,1,、酶浓度,2,、温度,3,、,PH,第三节,CSTR,与,SPFR,选择与结合,酶反应过程，首先以单底物、无抑制的均,相酶反应动力学为例对,CSTR,和,CPFR,作比较与,选择。,达到同一转化率时，,CSTR,所需体积要比,CPFR,所需体积大，或需要更多的酶。并且转化率愈高，两者比值愈大。这表明，转化率愈高，返混对反应影响程度愈大。,随着,Km/C,s0,值从零到最大，反应速率与底物浓度的关系由零级升为一级，两种反应器的体积比随之增大。这表明，随着反应级数提高，返混的影响亦在增大。,对底物抑制的酶反应，由于在,CPFR,中维持了比,CSTR,中更高的底物浓度，因而在,CPFR,中底物的抑制作用更强烈，此时显然采用,CSTR,更为有利。若为使反应器体积最小，可以采用一个,CSTR,与一个,CPFR,的串联设计方案，底物在,CSTR,中的浓度可保持在反应速率最大时的浓度。也可采用循环式,CPFR,的设计。,对产物抑制酶反应，由于在,CSTR,中维持了比,CPFR,中较高的产物浓度，因而在,CSTR,中产物的抑制作用较大，此时显然应采用,CPFR,更为有利于。,第四节酶反应生产实例,一、酒精生产蒸煮（液化）与糖化,二、淀粉糖生产液化与糖化,二次蒸汽,高温维持设备,（又称蒸煮锅、后熟器）,加热器,蒸汽,糊化醪,（液化醪）,粉浆,汽液分离器,压力表,安全阀,酒精蒸煮设备流程,糊化醪冷却设备流程：,冷却方式：,真空冷却、空气冷却、糖化罐内冷却,汽液分离器,真空冷却器,喷射泵,水泵,酒精生产糖化设备,按操作分为间歇糖化和连续糖化，设备结构没有区别。,味精生产淀粉糖的喷射液化与糖化设备,调浆罐 泵 缓冲罐 停留罐 （维持罐） 暂存罐 泵,喷射,加热器,汽液,分离器,淀粉糖生产的糖化罐,螺旋板换热器 糖化罐,无菌空气,