生物反应器

九、生物反应器

这是发酵工程和酶工程中进行生物化学反应的主要设备。

应用于发酵工程的生物反应器叫发酵罐。发酵罐正在向大型化和自动控制发展。现在，世界上最大的发酵罐装量达到1500t，采用连续发酵并用电子计算机进行优化研究和程序控制。较先进的商品发酵罐，配置有温度、搅拌转速、空气流量、罐压、酸碱度、溶氧和消沫等项目的测量和控制仪表。但由于生物对象的复杂性，至今还没有足够的直接测量传感器和完善的数学模型，所以发酵过程的动态最优化控制基本上还处于经验、半经验方法阶段。

用于酶工程的生物反应器是一种特殊的细胞反应器和酶反应器。细胞反应器是一种圆柱形的装置，中间有许多带孔的隔板，隔板上放着用载体固定起来的细胞。参加生化反应的物质通过这些被载体固定起来的细胞，在细胞产生的酶的催化下，生成人类需要的产品。

细胞反应器已广泛用于医药、化工、食品、饮料、能源生产及环境保护等方面。其中，规模最大的是用细胞反应器生产果葡糖浆，获得成功次数最多的是用细胞反应器或酶反应器生产氨基酸。在日本，生产L天门冬氨酸是细胞反应器应用的最早成就之一。现在，由肉桂酸和氨在细胞反应器内生产苯丙氨酸也获得了成功，转化率约为90%。以甘氨酸和甲醇为原料，在酶反应器中生产丝氨酸，也获得有实用价值的成果。

生物反应器是利用酶或细胞在常温常压下进行化学反应的装置，避免了常规化工生产必须的高温高压条件，因而制造成本可以大大降低，生产效率则可以大大提高。如何使生物反应器与电子技术、计算机技术有机结合，以进一步提高它的功能和效率，已成为现代生物技术努力的方向。