生物反应器听起来有些陌生,基本原理却相当简单。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化,变成我们能吸收的营养成分。生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能,设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。或者说,生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。在固定化酶普遍应用的基础上,人们发现天然细胞本身就具有多功能的系列化反应系统采用物理或化学方法将细胞固定化,是利用酶或酶系的一条捷径。一个固定化细胞反应器犹如一台“生命活动功能推动机”。固定化细胞技术开始于70年代,其实际应用程度已超过固定化酶。如美国、欧洲、日本均采用固定化菌体柱床工艺大规模生产高果糖浆。生物反应器的发展与生物药物的开发和制造密切相关。天津动物生物反应器采购
生物反应器的特点:(1)RF膜丝使用寿命长、运行通量高、抗污染性能好;(2)槽式曝气结构,解决了传统曝气管积泥问题;(3)高低交互曝气设计,在维持膜稳定运行的前提下,比普通曝气方式节省约30%的曝气量;(4)三位集水系统保障膜绉件均匀出水;(5)充分强化水力学循环,侧流和顶流合理配合,提高水力对膜表面的清洁效率,同时提高氧气利用率;(6)自动在线化学清洗,有效控制漠污染保证运行通量;(7)快插式气-水接口,维护的简便性。福建不锈钢生物反应器选型指南厌氧生物反应器充足的代谢时间:要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。
生物反应器的分类及应用:微生物生物反应器(发酵罐):是较传统的生物反应器,应用较为普遍,起源于第二次世界大战后的工业发展。以钢制材料为主的刚性结构,操作过程已实现全自动化,并能对过程参数实现在线监测,我国在此领城的装置基本能够实现国产化。主要发展趋势:提高对该类反应器的过程在线参数的实时在线检测;实施过程大数据的处理与应用;用于旱期过程工程研究的高通量微型反应器。应用:食品,氨基酸,酶制剂,生物催化法合成的化合物,基于合成生物学技术的产品生产、基因工程重组蛋白、DNA疫苗,以及微生物细胞工厂的扩增等重要的生物过程。主要形式:搅拌式反应罐(stirredtankreactor,STR)是代表性的生物反应器,还有气提式、灌注式以及恒化器等多种结构与操作形式。
光生物反应器:1、反应效率很大程度上提高实现绿色生产工艺,由于光生物反应器对工艺参数的控制,同样的反应过程在微反应器中往往可以实现更短反应时间,更高收率,更高选择性,和更高纯度。由于反应选择性和产率提高,副产物减少,以及可实现无溶剂反应,对环境的影响可以很大程度上降低。2、轻松应对复杂化学反应,极宽的操作范围,从零下100度到零上500度,从常压到100个大气压,适合各种强酸强碱性条件,轻松保证无水无氧环境。3、工艺条件快速筛选尤化,由于光生物反应器采用自动化控制而且可以在线检测,反应器可以在很短时间内考察诸如温度、压力、pH值、物料配比等等工艺参数。除了能够极大地缩短工艺优化所需要的时间,还可以节省大量的试剂。厌氧生物反应器适宜的pH值:为使厌氧顺利进行,反应器中的pH值必须在6.5~8.2之间。
生物反应器的灭菌操作步骤:初步:取下生物反应器的搅拌电机,平放于桌上,电机接口处用锡箔纸包好并用皮筋捆扎,防止灭菌过程脱落,以消除高压蒸汽灭菌时产生的高温蒸汽对电机接口的破坏。第二步:由罐上取下温度传感器,温度传感器不直接接触发酵液,无需灭菌。第三步:安装pH电极:pH电极与面板之间有橡胶圈保护;务必拧紧电极的上下两个固定螺帽;pH电极电缆接口处用锡箔纸包好并用皮筋捆扎,防止灭菌过程脱落,影响电极性能;pH电极灭菌前要标定。第四步:安装DO电极:DO电极与面板之间有橡胶圈保护;务必拧紧电极的上下两个固定螺帽;DO电极电缆接口处用锡箔纸包好并用皮筋捆扎,防止灭菌过程脱落,影响电极性能;DO电极灭菌完后标定;灭菌前要注意溶氧电极里头的电解液是否还有,没有则要进行添加。生物反应器主要用于菌种批量生产、微生物转基因工程等微生物实验小试培养或规模化生产培养。广东微型生物反应器
植物生物反应器的特点:技术较成熟,成本低廉,使用方便,易于推广。天津动物生物反应器采购
生物反应器中的传热在细胞培养和发酵过程中,热量的释放是普遍存在的。这是因为在培养或发酵过程中细胞与周围环境的物质产生新陈代谢,即发生异化(分解)作用和同化(合成)作用,而异化作用一般释放能量,同化作用则是吸收能量。同化作用包括细胞生长、繁殖、产物形成所需能量来自细胞对培养基中的基质及营养成分的异化。从热力学角度讲,异化所产生能量必然应多于同化所需要能量,而多余的能量则转化为热能释放到周围环境中去。无论是涉及细胞或酶的反应中,释放出的热量都应及时移去,以免影响过程的正常进行,为此在生物反应器中一般都附有冷却装置。天津动物生物反应器采购
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