生物反應(yīng)器是生物化學(xué)工程的重要組成部分

　　生物反應(yīng)器，指以活細(xì)胞或酶為生物催化劑進(jìn)行細(xì)胞增殖或生化反應(yīng)提供適宜環(huán)境的設(shè)備，它是生物反應(yīng)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備。生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件的選定對(duì)生物化工產(chǎn)品的質(zhì)量、收率(轉(zhuǎn)化率)和能耗有密切關(guān)系。生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、放大是生化反應(yīng)工程的中心內(nèi)容，也是生物化學(xué)工程的重要組成部分。

　　生物反應(yīng)器與化學(xué)反應(yīng)器不同，化學(xué)反應(yīng)器從原料進(jìn)入到產(chǎn)物生成，常常需要加壓和加熱，是一個(gè)高能耗過(guò)程。而生物么應(yīng)器則不同，在酶和微生物的參與下，在常溫和常壓下就可以進(jìn)行化學(xué)合成。因此，生物反應(yīng)器問(wèn)世之后，應(yīng)受到化工部門(mén)的重視。化學(xué)工程專(zhuān)家認(rèn)為，應(yīng)該盡可能多地讓化學(xué)合成過(guò)程由生物去完成。設(shè)計(jì)理想的生物反應(yīng)器，就成了現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)。

　　設(shè)計(jì)生物反應(yīng)器時(shí)要考慮兩點(diǎn)：一是選擇特異性高的酶或適宜的活細(xì)胞作為催化劑，盡可能減少副產(chǎn)物，提高產(chǎn)品產(chǎn)量；二是盡可能提高產(chǎn)物的濃度，降低成本。

　　生物反應(yīng)器首先在發(fā)酵工業(yè)中得到應(yīng)用。發(fā)酵工業(yè)中使用的生物反應(yīng)器，實(shí)際上是發(fā)酵罐。另一種是以固定化酶或固定化細(xì)胞為催化劑的酶反應(yīng)器。

　　生物反應(yīng)器與一般化學(xué)過(guò)程的反應(yīng)器相比，其基本原理和結(jié)構(gòu)應(yīng)是相近的，但有如下特點(diǎn)：①在常溫常壓下操作，但要求能耐受蒸汽滅菌，制作嚴(yán)密無(wú)隙以防染菌，且用對(duì)微生物或酶無(wú)毒害的材質(zhì)制作；②當(dāng)用微生物為催化劑時(shí)，催化劑本身是在發(fā)酵罐中產(chǎn)生的(開(kāi)始時(shí)需接入菌種)，為防止雜菌污染和活性衰退，一般采用分批釜式反應(yīng)器；③酶常因底物(即酶的作用物)的濃度過(guò)高發(fā)生抑制作用，微生物細(xì)胞因胞內(nèi)外滲透壓平衡問(wèn)題，要求底物濃度也不能太高，因而反應(yīng)器體積相當(dāng)龐大；④在發(fā)酵過(guò)程中，生化反應(yīng)機(jī)理和途徑相當(dāng)復(fù)雜，有的尚不清楚，很難進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)的計(jì)算及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究，加上反應(yīng)時(shí)常是氣、液、固三相并存，有的反應(yīng)液粘度很大，流變學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，對(duì)反應(yīng)器中物料的混合和傳遞帶來(lái)不利，使采用化學(xué)反應(yīng)工程的原理和方法解決生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)放大問(wèn)題存在較大困難。