Temperature dependence of stability and activity of an immobilized glucose isomerase in a packed bed

A mathematical model describing the kinetics of the conversion of glucose to fructose by an immobilized glucose isomerase has been developed. The model is a straight‐forward one and based on known kinetic behaviour of glucose isomerase and on limitations posed by diffusional resistance when a spherical particle containing the enzyme is considered. The model has been used to derive a relationship between initial enzyme activity and temperature. It can be demonstrated that the relationship between activity and temperature shows deviations from the familiar Arrhenius plot. The same holds for the activity half life time in a packed bed column. Experimental material confirming the theoretical considerations is presented. The experimental results have been applied to estimate some important parameters of the material used. An Arrhenius‐type relationship is shown to hold for the estimated enzyme activity as well as for the kinetics of the deactivation process. The parameters obtained can be used in temperature optimization studies for the packed bed conversion process. The influences of initial activity, particle size and temperature on the production of fructose are discussed. Temperaturabhängigkeit der Stabilität und Aktivität von immobilisierter Glucoseisomerase in einem Festbett‐Reaktor Es wurde ein mathematisches Modell entwickelt, das es zuläßt, die Kinetik der Umwandlung von Glucose in Fructose durch immobilisierte Glucoseisomerase darzustellen. Dieses Modell basiert auf bekanntem kinetischen Verhalten von Glucoseisomerase und berücksichtigt die Begrenzung der Reaktionsgeschwindigkeit durch Diffusion in ein kugelförmiges Teilchen, das das Enzym enthält. Das Modell wurde zur Beschreibung der Beziehung zwischen Anfangsaktivität des Enzyms und der Temperatur herangezogen. Es wird gezeigt, daß die Beziehung zwischen der Enzymaktivität und der Temperatur Abweichungen von der normalen linearen Kurve vom Arrhenius‐Typ aufweist. Das gleiche gilt für die Halbwertzeit des immobilisierten Enzyms in einem Festbett‐Reaktor. Es werden experimentelle Daten mitgeteilt, die mit den theoretischen Überlegungen übereinstimmen. Die experimentellen Ergebnisse werden herangezogen, um einige wichtige Parameter des verwendeten Materials zu bestimmen. Es wird eine Beziehung vom Arrhenius‐Typ vorgestellt, die sowohl mit der geforderten Enzymaktivität als auch mit der Kinetik des Desaktivierungsprozesses im Einklang steht. Die erhaltenen Parameter können zum Studium einer optimalen T