1、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CSKm时，是零级反应，反应速率与底物浓度无关，其反应式：当CSKm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。 E0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CS表示，XS表示转化率，分离变量并积分可得:,对均相酶反应如
2、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
3、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
4、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/Cs0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CPF
5、R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,汽液 分离器,淀粉糖生产的糖化罐,无菌空气,
