Nguyên tắc hoạt động của reactor dòng chảy là sự bổ sung cơ chất (liên tục hay gián đoạn, theo chu kỳ) theo dòng nhất định (tốc độ nạp, dung tích nạp) và sản phẩm phản ứng cũng đƣợc lấy ra theo hình thức tƣơng tự với quá trình nạp cơ chất. Ngƣời ta chia ra 2 nhóm reactor dòng chảy: nhóm có khuấy trộn và nhóm không khuấy trộn khi hoạt động.
Reactor dòng chảy có khuấy trộn là một bể (bồn hay thiết bị) có máng khuấy, có đƣờng dẫn nạp cơ chất và đƣờng lấy hỗn hợp hay sản phẩm phản ứng ra khỏi bể (nguyên tắc chemistat trong nuôi cấy vi sinh vật). Các thông số hoạt động của thiết bị nhƣ: dung tích, tốc độ bổ sung cơ chất, hoạt tính enzyme, tốc độ tháo sản phẩm, thời gian duy trì phản
Trang 142
TS. BÙI XUÂN ĐÔNG –TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
ứng và chu kỳ làm việc thƣờng đƣợc tối ƣu hóa theo những mục tiêu đã định.
Hình 5.10: Mô hình các kiểu reactor chứa enzyme cố định.
Tuy nhiên do sự khuấy trộn nên các hạt enzyme cố định phân bố trong toàn dung tích làm việc của thiết bị và đƣợc tháo ra ngoài cùng với sản phẩm phản ứng. Để duy trì enzyme cố định cần phải liên tục hay định kỳ bổ sung một lƣợng chế phẩm enzyme cố định bằng cách: tách enzyme ra khỏi sản phẩm bằng cách lọc, hoạt hoá trở lại rồi đƣa vào thiết bị; hoặc cố định enzyme trực tiếp trên cánh khuấy, định kỳ bổ sung, thay thế mới.
Reactor dòng chảy có khuấy trộn có thể kết hợp với quá trình siêu lọc, điều này cho phép sử dụng enzyme cố định ở dạng tan trong các reactor, đặc biệt thích hợp với cơ chất không tan hay ở dạng keo.
Trang 143
TS. BÙI XUÂN ĐÔNG –TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
Reactor dòng chảy không khuấy trộn: Enzyme cố định đƣợc nhồi vào cột, dịch cơ chất chảy từ trên xuống ngấm qua lớp enzyme và đầu dƣới sẽ nhận đƣợc dịch sản phẩm xúc tác. Một reactor dòng chảy lý tƣởng khi lớp cơ chất chảy qua toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của cột với tốc độ không đổi - đây là hệ thống reactor tách - đầy lý tƣởng. Trong thực tế dịch cơ chất cũng có thể đƣa từ dƣới lên, chảy trên qua cột còn sản phẩm lấy ra từ trên.