【正文】 (建立這三類方程的依據(jù)分別是質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律和動量守恒定律。 來自 庫下載 對于自變量，有時間自變量和空間自變量兩種。 所謂控制體積是指建立衡算式的空間范圍，即在多大的空間范圍內(nèi)進行衡算。 根據(jù)反應(yīng)器的操作方式，可分為 間歇操作 (分批操作 )、連續(xù)操作 和 半間歇操作 (半連續(xù)操作 )等多種方式。 來自 庫下載 間歇操作攪拌槽式反應(yīng)器 (BSTR) tr。t=tr, Cs=Cs，分離變量積分可得： ?????XssrCsCs srrd X sCstsrd C st000表示，則有：若以轉(zhuǎn)化率 X(58) (57) 來自 庫下載 (1)均相酶催化反應(yīng)。 來自 庫下載 如果在酶催化反應(yīng)過程中，酶發(fā)生失活現(xiàn)象，若為不可逆失活，則 : ???????????????????????XsKmXsCsCkkkttkCkCkrEddrrdEE11ln1ln1)e x p (000222m a x(513) (514) 代入式 (58)，積分得 (2)固定化酶催化反應(yīng) ???????????XssrXssrXsssssrWLPLLLLLrdX sWVCstrdX sVVCstrdX sCsCCrdC st000000011????????(516) (515) (517) 如果反應(yīng)速率是以單位催化劑的質(zhì)量來定義的，此時速率以 rsw表示，則有： 來自 庫下載 XsKXsCstrXsKCsCsKtrmrmmrLLLL????????11ln111lnln100m a xm a x?????(518) (519) 一級不可逆反應(yīng)，即 Cs。比較容易確定的是 指數(shù)生長期 和 減速期 所需要的時間。此時所需要的 反應(yīng)器有效體積 VR為多少 7 解： (1)先求出達到一定轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時間，根據(jù)題意，本反應(yīng)符合 MM方程。 Xs)=(1000/60)/(2 )= VR ＝ (+10)= ? 間歇反應(yīng)過程的優(yōu)化 brPRPttCVFPS???對于一定反應(yīng)： (547) ： 來自 庫下載 若使 FP為最大，則對反應(yīng)時間 tr求導并令其＝ 0， bo p trPrPttCdtdC??,(549) 圖 55 使生產(chǎn)率最高的最優(yōu)反應(yīng)時間圖解 來自 庫下載 CT roptrPrPPRrrTaatatCdtdCCVatataCfbbfbb/)(, ??????要使生產(chǎn)成本最低，應(yīng)使 0?rTdtdC(552) (550) 采用和圖 55相同的方法求出 tr,opt值。位體積的細胞產(chǎn)量。） ? ? 0/0/0m a x,m a xCsYDCsYCDDKsCsSXSXcoptXoptc????XP?：，上述關(guān)系式可簡化為如果 ＞＞(596) (597) (598) Levenspiel定義一參數(shù) N， ? ?111110/0/0m a x,a x????????NNCsYDNNCsYCNNDM ono dKsCsNSXSXcoptXoptXP?＝動力學，則：對(599) (5100) (5101) (5102) 來自 庫下載 基質(zhì)消耗速率為最大處的基質(zhì)濃度為： 110, ?? NCsC o p ts(5103) 對在 CSTR中進行細胞反應(yīng)時， D是有限制的。 歸納于起來，基于 Monod動力學的單級 CSTR，有下述關(guān)系。 :0 XXrCCVVRr?? ?細胞濃縮系數(shù)　物料循環(huán)比（體積比）定義：(5141) (5142) 來自 庫下載 ? ?000/1110/1m a xm a xm a x1C S T R)1(11,0SSCSXSSSXCKsCWDWDK s W DCWYCWDK s W DCCCWYCRRDWRRDRrSXSX??????????????????????????????????為，其臨界稀釋率可表示帶有循環(huán)的＝或：。、 Cs0為反應(yīng)器新加入基質(zhì)的體積流量和濃度； Cs1 、 Cx1為反應(yīng)器出口處 (亦為反應(yīng)器內(nèi) )基質(zhì)和細胞濃度； Vr、 Cx r為循環(huán)物料的體積流量和其細胞濃度 。 BSTR反應(yīng)器的關(guān)系式相似．只需將 τ P取代 tr即可。 來自 庫下載 （ 1）細胞產(chǎn)量為最大 R111lnln,0000＋＝　　　可得：令FFFXR C sCsKsRRRRR C sR C sCsCsKsdRdC??????(5196) (5195) 的關(guān)系和　最佳循環(huán)比與－圖00225 CsCsCsKs來自 庫下載 (2) 一定 Xs，使所需反應(yīng)器體積最小 圖 523 最佳循環(huán)比的確定 來自 庫下載 確定最佳循環(huán)比的原則是使反應(yīng)器入口處物料反應(yīng)速率的倒數(shù)等于物料在反應(yīng)器內(nèi)速率倒數(shù)的平均值。這兩種極端不同的特性，是優(yōu)是劣，與反應(yīng)器中所進行的反應(yīng)本身的動力學特點密切相關(guān)。值從零到無窮大，反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系由零級升為一級，兩種反應(yīng)器之體積比隨之增大，這表明，隨著反應(yīng)級數(shù)提高，返混的影響程度亦在增大。 來自 庫下載 圖 530 不同動力學時 CPFR的救佳加料方式 (a)圖表示的是無抑制情況，為了保證CPFB正常連續(xù)操作，使細胞循環(huán)回到反應(yīng)器入口。 (d)因為基質(zhì)和產(chǎn)物均對細胞生長有抑制時的情況，故沿反應(yīng)器軸向?qū)嵤┒帱c加入基質(zhì)和多點排出產(chǎn)物的措施以減少其抑制作用。對此種動力學采用 CSTR 有利于減少所需要的體積。 來自 庫下載 圖 531 不同的 ri－ Ci的動力學關(guān)系 1一速率與濃度單調(diào)上升； 2一速率與濃度單調(diào)下降， 3一速率與濃度有有大值 需要特別指出的是，上述討論僅僅是從如何使反應(yīng)速率為最大、所需反應(yīng)器為最小的角度來考慮反應(yīng)器的選擇。而對 CPFR，由于無返混存在，所有細胞在反應(yīng)器的停留時間皆可控制在 t＝ tM的水平上，可使代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率達到最好的結(jié)果。如果在上述流加操作過程中，每隔一定時間將發(fā)酵液取出一部分，然后繼續(xù)進行上述流加操作，并且將上述操作過程不斷重復下去，這種流加操作又稱為重復流加操作。 無反饋控制是指加入基質(zhì)的流量按預先設(shè)定的規(guī)律變化。實行指數(shù)流加法可保證基質(zhì)濃度在培養(yǎng)過程中恒定不變，同時可以控制 μ ，因此它類似于恒化器操作。 無反饋控制與反饋控制示意圖見圖 532。 重復流加操作的主要特點是過程的參數(shù)將周期性地發(fā)生變化。如果方法選擇得當，還可簡化分離過程，降低分離過程的費用與能耗。后一種雖然過程復雜一些，但分離劑不與細胞直接接觸，而且也有利于產(chǎn)物的進一步分離和提純。 來自 庫下載 圖 540 典型的膜透析裝置