12 jenis bioreactor

Bioreactor adalah peralatan teras dalam bioengineering untuk menyediakan keadaan persekitaran yang sesuai (contohnya, suhu, pH, oksigen terlarut, pencampuran, dan lain -lain) untuk menyokong proses tindak balas biologi mikroorganisma, sel atau enzim. Mengikut prinsip reka bentuk yang berbeza, senario aplikasi dan kaedah operasi, bioreaktor boleh dikategorikan ke dalam pelbagai jenis. Berikut adalah klasifikasi dan ciri -ciri umum:
 

Reaktor tangki yang diaduk (str)

• Ciri -ciri: Pencampuran dan pemindahan massa direalisasikan oleh pengadukan mekanikal (paddle paddle), dan oksigen terlarut, suhu dan pH boleh dikawal dengan tepat.
• Aplikasi: Digunakan secara meluas dalam penapaian mikrob (misalnya antibiotik, enzim), budaya sel haiwan (memerlukan reka bentuk paddle ricih yang rendah).
• Varian

Bubble Reactors Reactors: Gabungan gas menggelegak dan kacau mekanikal.
Gelombang yang diaduk gelombang: Menjana gelombang dengan menggoncang kapal, sesuai untuk budaya sel sensitif ricih.
Reaktor Airlift (ALR)

• Ciri -ciri: Peredaran cecair yang didorong oleh suntikan gas (tiada pengadukan mekanikal), daya ricih yang rendah, penggunaan tenaga yang lebih rendah.
• Permohonan: Sesuai untuk sel-sel sensitif ricih (contohnya sel tumbuhan, beberapa sel mamalia) atau budaya berterusan jangka panjang.

Reaktor lajur gelembung

• Ciri -ciri: Hanya melalui gelembung gas untuk mencapai pencampuran, struktur mudah, tetapi kecekapan pencampuran lebih rendah.
• Permohonan: Sesuai untuk gas yang terlibat dalam tindak balas (seperti budaya mikroalgae, rawatan air sisa).

Reaktor katil yang dibungkus

• Ciri -ciri: Sel atau enzim tidak bergerak dalam pembawa berliang (contohnya gel, serat) untuk membentuk lapisan katil tetap, dan cecair reaksi mengalir melalui katil.
• Permohonan: Pengeluaran metabolit berterusan (contohnya etanol, asid organik) atau tindak balas enzim-catalyzed.

Reaktor katil fluidized

• Ciri -ciri: Zarah pembawa yang digantung dalam aliran cecair atau udara, kecekapan pemindahan jisim yang tinggi, tetapi operasi itu kompleks.
• Aplikasi: Rawatan air sisa, tindak balas enzim yang tidak bergerak.

Bioreaktor membran (MBR)

• Ciri -ciri: Gabungan tindak balas biologi dan teknologi pemisahan membran, biomas (misalnya mikroorganisma, sel) dikekalkan oleh membran.
• Aplikasi: Rawatan sisa, budaya sel berkepadatan tinggi, pemisahan produk yang berterusan.

Photobioreactor

• Ciri -ciri: Menyediakan keadaan cahaya untuk penanaman mikroorganisma fotosintesis (contohnya microalgae, cyanobacteria).
• Reka bentuk: Bahan telus (kaca atau plastik), sumber cahaya terbina dalam atau menggunakan cahaya semulajadi.
• Aplikasi: Biofuels (Algal Oils), Produk Nilai Tinggi (Astaxanthin, Beta-Carotene).

Bioreaktor penggunaan tunggal

• Ciri-ciri: Penggunaan beg pakai buang bukan tangki keluli tahan karat untuk mengelakkan pencemaran silang dan memendekkan masa pembersihan dan pengesahan.
• Aplikasi: Pengeluaran vaksin, pembangunan dadah dalam peringkat percubaan klinikal.

Perfusion bioreactor

• Ciri -ciri: Penambahan berterusan media segar dan penyingkiran cecair sisa untuk mengekalkan aktiviti sel yang tinggi dan kepekatan produk.
• Permohonan: Budaya sel mamalia (contohnya pengeluaran antibodi monoklonal).

Reaktor Batch

Penambahan satu kali medium budaya, penuaian produk selepas berakhirnya tindak balas, operasi mudah tetapi kecekapan yang lebih rendah.

Reaktor berterusan

Input berterusan budaya medium dan output produk, sesuai untuk pengeluaran perindustrian berskala besar.

Reaktor Fed-Batch

Secara beransur -ansur menambah nutrien dalam operasi batch untuk memanjangkan tempoh pertumbuhan sel dan meningkatkan hasil produk (mod biasa digunakan).

• Fermenter mikrob: seperti pengeluaran antibiotik, asid amino.
• Reaktor sel haiwan: contohnya pengeluaran sel antibodi.
• Reaktor sel tumbuhan: seperti pengeluaran metabolit sekunder (paclitaxel).
• Reaktor enzim: Enzim yang tidak bergerak memangkinkan tindak balas (contohnya isomerisasi glukosa).

• Ciri -ciri sistem biologi: mikroorganisma, sel haiwan/tumbuhan memerlukan ricih, oksigen terlarut.
• Jenis Produk: Sama ada pemisahan berterusan diperlukan (contohnya reaktor membran).
• Skala: Gred Makmal (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
• Kos: Reaktor sekali pakai untuk pengeluaran fleksibel, reaktor keluli tahan karat untuk penggunaan skala besar jangka panjang.