12 típusú bioreaktor

A bioreaktorok az alapvető berendezések a bio -hajtóműben a megfelelő környezeti feltételek (pl. Hőmérséklet, pH, oldott oxigén, keverés stb.) Biztosítása érdekében, hogy támogassák a mikroorganizmusok, sejtek vagy enzimek biológiai reakció folyamatát. Különböző tervezési alapelvek, alkalmazási forgatókönyvek és működési módszerek szerint a bioreaktorokat különféle típusokba lehet besorolni. Az alábbiakban bemutatjuk a közös osztályozásokat és jellemzőket:
 

Keverett tartályreaktor (STR)

• Jellemzők: A keverést és a tömegátadást mechanikus keveréssel (keverő lapát) valósítják meg, és az oldott oxigént, a hőmérsékletet és a pH -t pontosan szabályozhatjuk.
• Alkalmazások: Széles körben használják a mikrobiális fermentációban (pl. Antibiotikumok, enzimek), az állati sejtek tenyésztésében (alacsony nyírási keverési evezős kialakításra van szükség).
• Variánsok

Buborék keverve reaktorok: A gázbuborékolás és a mechanikus keverés kombinációja.
Hullám keverve reaktor: Hullámokat generál az edény rázásával, amely alkalmas nyíró-érzékeny sejttenyészetekhez.
Airlift reaktor (ALR)

• Jellemzők: Folyékony keringés, amelyet gázinjekcióval (mechanikus keverés nélkül), alacsony nyírási erő, alacsony energiafogyasztás vezet.
• Alkalmazás: Alkalmas nyíró-érzékeny sejtekhez (pl. Növényi sejtek, egyes emlős sejtek) vagy hosszú távú folyamatos tenyésztéshez.

Buborék oszlopreaktor

• Jellemzők: Csak a gázbuborékon keresztül a keverés, az egyszerű szerkezet elérése érdekében, de a keverési hatékonyság alacsonyabb.
• Alkalmazás: alkalmas a reakcióban részt vevő gázra (például a mikroalgák tenyészete, a szennyvízkezelés).

Csomagolt ágyreaktor

• Jellemzők: A sejteket vagy enzimeket porózus hordozókban (pl. Gélek, rostok) immobilizálják, hogy rögzített ágyréteget képezzenek, és a reakció folyadék folyik az ágyon.
• Alkalmazás: Metabolitok (pl. Ege etanol, szerves savak) vagy enzim-katalizált reakciók folyamatos előállítása.

Fluidizált ágyreaktor

• Jellemzők: A folyadékban vagy a levegő áramlásában felfüggesztett hordozó részecskék, nagy tömegű transzfer hatékonyság, de a művelet összetett.
• Alkalmazások: Szennyvízkezelés, immobilizált enzimreakció.

Membrán bioreaktor (MBR)

• Jellemzők: A biológiai reakció és a membrán -elválasztási technológia kombinációja, a biomassza (pl. Mikroorganizmusok, sejtek) a membrán megtartja.
• Alkalmazások: Szennyvízkezelés, nagy sűrűségű sejttenyészet, a termékek folyamatos szétválasztása.

Fotobioreaktor

• Jellemzők: Biztosítson fényfeltételeket a fotoszintetikus mikroorganizmusok (pl. Mikroalgák, cianobaktériumok) termesztésére.
• Tervezés: Átlátszó anyag (üveg vagy műanyag), beépített fényforrás vagy természetes fény felhasználása.
• Alkalmazások: bioüzemanyagok (algaolajok), nagy hozzáadott értékű termékek (Astaxanthin, béta-karotin).

Egyszer használatos bioreaktor

• Jellemzők: Az eldobható táskák használata a rozsdamentes acél tartályok helyett a keresztszennyeződés elkerülése, valamint a tisztítási és érvényesítési idő lerövidítése érdekében.
• Alkalmazások: Vakcintermelés, gyógyszerfejlesztés a klinikai vizsgálati szakaszban.

Perfúziós bioreaktor

• Jellemzők: A friss táptalaj folyamatos hozzáadása és a hulladék folyadék eltávolítása a magas sejtaktivitás és a termékkoncentráció fenntartása érdekében.
• Alkalmazás: emlős sejttenyészet (pl. Monoklonális antitesttermelés).

Kötegelt reaktor

A táptalaj egyszeri hozzáadása, a termék betakarítása a reakció vége után, egyszerű működés, de alacsonyabb hatékonyság.

Folyamatos reaktor

A táptalaj folyamatos bemenete és a nagyszabású iparosodott termeléshez alkalmas termékek termelése.

Táplálék-tételi reaktor

Fokozatosan töltse fel a tápanyagokat kötegelt működés során, hogy meghosszabbítsa a sejtnövekedési időszakot és növelje a termék hozamát (általában használt üzemmód).

• Mikrobiális erjesztő: például antibiotikumok, aminosavak előállítása.
• Állati sejtreaktor: pl. Az antitestek cHO sejtképződése.
• Növénysejtreaktor: például a másodlagos metabolitok (paklitaxel) előállítása.
• Enzimreaktorok: immobilizált enzimek katalizálják a reakciókat (pl. Glükóz izomerizáció).

• A biológiai rendszer jellemzői: mikroorganizmusok, állati/növényi sejtek nyírási, oldott oxigénhez szükségesek.
• Terméktípus: Folyamatos elválasztásra van szükség (pl. Membránreaktor).
• Mérleg: Laboratóriumi fokozat (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
• Költség: Eldobható reaktorok a rugalmas termeléshez, rozsdamentes acél reaktorok hosszú távú nagyméretű felhasználáshoz.