【導讀】業(yè)化開發(fā)的一門學科。…控制等綜合邊緣學科。產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值排序—化工，食品，電器，汽車，礦產(chǎn)，…17-18世紀—力學:Newtonianlaws;蒸汽機；第一次工業(yè)革命。19世紀—物理、化學：Faraday-Maxwelllaw,Mendeleev’slaw;電力；20世紀—現(xiàn)代物理、控制論：theoryofrelativity，87年EPO、G-CSF上市；GeechCotPA未批準；——糧食：SCP；農(nóng)業(yè)/能源Photosynthesis；H2producedbyferm，；微生物采油、生化過程的集成:動力學、傳遞過程、設計放大、模擬、控制、優(yōu)化。傳遞等的計算分析等。深入研究基因工程菌、哺乳動物、植物細胞的生長動力學，產(chǎn)物生成動力學等。新興學科（50’—ferm,70’—enzyme,…...）,任重道遠，發(fā)展空間。（本征—宏觀；分子水平—細胞水平—群體；…液中進行酶“置換”并重新固定化。在懸浮中出現(xiàn)的酶外泄的問題，不會產(chǎn)生小微生物在攪拌釜中受壓大的問題。⑵溫和的反應條件也易于微生物繁殖易使酶染雜菌。失活后難以再生、復性

　　

【正文】 可逆反應）（生物膜類似） ))((t a n h 21m a xem DkrL?? ????*膜雙面接觸底物則取 L=L/2 三，圓柱狀固定化酶（一級不可逆反應） ???0121m a x01,)(2,)2()2(1IIDkrRIIem?????一級，零級貝塞爾函數(shù) 實際上，只要求出相應 ，式（ )~()均可由式 （ ）統(tǒng)一求出，見圖 () () 來自 庫下載 如： 當 ? ， ? 3: ??1?四 . 對一般的米氏方程用數(shù)值解求： 1） 令 MSp KC 0,)21(??? ????]1)t a n h (1[)t a n h (1,1]1)t a n h ([)t a n h (1,1????????ppMpppMp????????????() () 2) Kobayashi經(jīng)驗方程（誤差 5%) ( 10,??為零， 1級反應時的 ? ) ,)(1)(0100bSMbSMMCKaCKa?????? 模狀 a=b=1, 球狀 a=, b= () 3) 表觀 Thiele模數(shù)法 ( ? ), 可免去求 MKr ,max 所需的實驗及引起的誤差 引入相應無因次參數(shù)，式 () 改作： ))11(3(1__2|??????irdcd SM () 由式（ 3。 30）等求得： )3(|021__SeSS CDRRrdcdi?? () 落片無限長圓柱圓球??來自 庫下載 則 )1()3(022 ??? ??SeSM CDRR 一般 02)(SeSPPCDRAV??( ) () 若 00 ??? ?則MS KC上式為一級反應即 ??21?? () 故只要實驗測得 SR則可近似求得 M?見圖 影響內(nèi)擴散限制效應的各種因素 1） 固定化酶的結(jié)構(gòu)特性 a)顆粒度 b)微孔孔徑 ??? ?? ,:,m a xMKr反應速率低 內(nèi)擴散影響小 C) 反應 2) 酶的化學抑制的影響 與擴散的協(xié)同效應 如一級不可逆反應的非競爭抑制（酶變性亦與其類似） a x)1(1))1((IIIIeMPPII KCKCDKrAV???? ??其 ,即 ???? ??? II（ ） 3） 內(nèi)、外擴散限制的影響： eLPPiiTaTDKAVBBD??????內(nèi)擴散速率外擴散速率211)。1(??????由式（ ）和（ ）： ia BD 2??（ ） （ ） 5 10 50 100球粒膜狀1 .0M??0?????5??Bi:Biot準數(shù) Bi準數(shù)愈大，外擴散阻力對總反應速率的影響程度就愈小，而內(nèi)擴散阻力對總反應速率的影響程度愈大，當 Bi準數(shù)愈小時，結(jié)果則與上述相反。 來自 庫下載 4) 分配效應的球體： iT BK21 ))3()3( c o t h (1 ????? ??? ?(異電荷 K1, 反之 K1) () 膜片狀酶： iT BK2)t a n h (??????（同上式 ：均為一級不可逆反應） （ ） 5) 擴散干擾下的動力學現(xiàn)象 a) :~ Ss CrLB與 EH 圖嚴重偏離直線，擴散的結(jié)果使原本征 動力學反應級數(shù) 1的表觀級數(shù)下降，而使原本征動力學反應級數(shù) 1的級數(shù)上升。 來自 庫下載 b) : 擴散控制反應表現(xiàn)活化能明顯降低。 在低濃度或高濃度高溫時受擴散控制。見圖 9。 c)對失活速率影響：提高了表觀熱穩(wěn)定性。 )()( )( CCDhTTT SpeeS ????????[例 ]以相同的酶和裁體做成三種體積相等而形狀不同的固定化酶顆粒．一種為球形；另一種為高與直徑相等的圓柱體；還有一種為高與直徑相等而壁厚為直徑 1／ 3的圓環(huán)體 它們的體積都為 cm 顆粒表觀密度為 3 cmg ，進行一級不可逆反應： ).(50 3 g c a tscmk w ?sD e / 2? 反應體系中酶濃度 20g/L, ,不記外擴散，分配反應。 Lm o lC S / ?試求三種催化劑的反應速率。 (1) ],)(.[)2(]。.[ 3 lcms m o lRg C ATs m o lR SS都可用球形公式。（提示： )( pepc a twrv vkwkvk ??擴散控制 E=24J/MOL E=41J/MOL 化學控制 低 CS 高 CS 圖 3 .9 固定化乙酰膽堿脂酶的活化能 T/104 SLgR??擴散對反應速率與溫度關(guān)系的影 來自 庫下載 第四章：微生物反應過程動力學 微生物反應過程主要特征：微生物是主體 .cat。本質(zhì)是酶反 應；復雜反應，多種途徑，難以描述。 一：優(yōu)點：能分泌有用物質(zhì)，改良生產(chǎn)品種；生長速率快；條件溫和；兼 cat與產(chǎn)品一體。 二：缺點：稀溶液 .同化作用，提純難；復雜反應影響產(chǎn) 品質(zhì)量；遺傳變異難穩(wěn)定；純培養(yǎng) 微生物反應的計量學 計量 一：菌體（細胞）濃度，干菌體質(zhì)量濃度 ]/[ 3mkg二：元素衡算：營養(yǎng)物（ C,N,O,H…..) ? 細胞（菌體） 來自 庫下載 +代謝產(chǎn)物（產(chǎn)品， 2co ……) () 菌體（細胞）得率 一： tsxstsxxtsx rrccccsxy?????????00/ （ ) 基本基合成基復合培養(yǎng)基無氧有氧 sxsxsxsxsx yyyyy ///。// ???二： sxsxsxc ysxy/)( ???? ????? ))()((1 ??cy三： ?k c a la v eA T P yyy , ? 微生物反應動力學的描述 （碳水化合物） ：單位菌體中含 C量 x?s?s?：單位底物中含 C量 來自 庫下載 (1)模型的簡化： 84 1010 ? Cells/ml(確定）； P、 F、 CH NA、 V （非結(jié)構(gòu)）；均衡；均相 （ 2）反應速率（ a）（絕對）速率： ,dtdcrdtdcr ssxx ??. ... .., HVcop rrrr（ b）比速率： （ ） ............,),(1,1 HVpsxsxxqqdtdccqdtdcc ??? （ ） 細胞生長動力學 細胞分批培養(yǎng)分 5~6個時期為圖 。 （減速期） （ 1942）經(jīng)驗方程（一個 限制性基質(zhì)） ssskcc?? m a x（見圖 ） () 即 xsssxx cckccr??? m a x() 圖 41 分批培養(yǎng)細胞濃度變化 μ μ μ μ μ 來自 庫下載 其它的經(jīng)驗模型 (1)△ :( μmaxμ) nskdcdu )( m a x ??nmskdcd)1()()(m a xm a xm a x ??其普遍形式 : () () 則可導出下表中的各個模型： J Monod C Teissier H Moser D E Contois skk 1?skk 1?m=0 n=2 m=0 n=1 sss kc c?? m a x? ?)e x p(1m a x s sk c???() () sx kck ?n sknk ? m=11/n n=1+1/n m=0 n=2 )/(m a x nssns ckc ??)/(m a x sxss cckc ??() () 圖 42 無抑制細胞生長動力學 μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ 來自 庫下載 (2) 多底物 Monod方程（ 2底物） (3) DMG（雙 M氏生長） 此時 S2消耗將被抑制直致（在一合適的 K1值下） S1先被消耗盡。 有抑制的細胞生長動力學（基質(zhì)抑制常數(shù)： KIS ） 基質(zhì)抑制動力學 （ 1） Andrew: 為圖 當 CSKS 1212222m a x111m a xm a x / kcckcckcsssss?????() ))((222111ssssm ckcckc???() IsssssIsssskcckckcck/11.)1/(m a xm a x ??????() (求 KIS )CSKS (2) Aiba (3) Teisser ssck m a x? () sIsck???m a xm a x111 () )/e x p(m a x Isssss kcck c ???() ?????? ???? )e x p ()e x p (m a xssIss k ck c() 圖 43 Andrew基質(zhì)抑制模型 μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ