生化反應工程

生物反應器是為微生物、細胞或酶提供適宜的環境。以達到進行生化反應的目的。它包括活細胞反應器（一般稱為發酵罐）、動植物細胞培養裝置、遊離酶反應器、固定化酶或固定化細胞反應器、污水生化處理裝置等。生物反應器通常在常溫常壓下操作，但與化學反應器相比有下列特點：①生物反應過程的底物（反應物）及產物的濃度均較低，生物的生長速率一般又小於化學反應，因此生物反應器的體積一般較大，或需要很長的反應時間。②溫度、pH值、溶氧等反應環境及某些中間產物的濃度對生化反應的影響極大。③生物細胞比重與液體相近，一般不能經受劇烈的機械撞擊；生物反應物系常為高粘度的非牛頓型流體，這些因素為混合及傳遞過程帶來很多不利。④一般應在無雜菌的條件下操作，對反應器的嚴密性、材質及操作參數的檢測有較高的要求。發酵罐的形式，除標準的機械攪拌釜外，還有塔式鼓泡罐、氣升式環流罐。酶反應器的類型很多，除攪拌罐和鼓泡罐式外，有固定床式、流化床式、轉框式、螺旋膜式及中空纖維式等。

生化反應工程應用反應工程的一般原理，結合生物群體和生化過程的特點，研究生物反應器。因此，反應動力學的範圍由簡單的單一酶動力學到複雜的微生物群體的發酵動力學。傳質過程的研究內容，除流體內的擴散和相際的傳遞外，還有細胞內的傳質過程，既有嫌氣過程的兩相系統，也有好氣過程的三相系統。此外，生物反應器的數學模擬和滅菌過程也是生化反應工程的研究對象。

生化反應工程的研究不僅大大改善了既有生產過程的合理性與經濟性，而且還開拓了很多新的領域。其中一個重要的突破便是固定化酶和固定化細胞的研究與開發。將酶或細胞固定在固體載體上，不僅可以不需要向酶反應器中不斷加入新酶，大大節省酶的消耗，而且也簡化了產物的后處理問題，並且還有可能提高酶的活性。