Bioreactoren zijn de kernapparatuur in bio -engineering voor het bieden van geschikte omgevingscondities (bijv. Temperatuur, pH, opgeloste zuurstof, mengen, enz.) Om het biologische reactieproces van micro -organismen, cellen of enzymen te ondersteunen. Volgens verschillende ontwerpprincipes, toepassingsscenario's en bewerkingsmethoden, kunnen bioreactoren in verschillende soorten worden gecategoriseerd. De volgende zijn de gemeenschappelijke classificaties en kenmerken:
Classificatie door mixen en massaoverdracht
Geroerde tankreactor (STR)
- Kenmerken: Mengen en massaoverdracht worden gerealiseerd door mechanisch roeren (roerende paddle) en opgeloste zuurstof, temperatuur en pH kunnen nauwkeurig worden geregeld.
- Toepassingen: Veel gebruikt in microbiële fermentatie (bijv. Antibiotica, enzymen), diercelcultuur (vereist lage schuifroeren peddelontwerp).
- Varianten
Bubbel geroerd reactoren: combinatie van gasborrelen en mechanisch roeren.
Golf geroerde reactor: genereert golven door het vat te schudden, geschikt voor afschuifgevoelige celculturen.
Airlift Reactor (ALR)
- Kenmerken: Vloeibare circulatie aangedreven door gasinjectie (geen mechanisch roeren), lage afschuifkracht, lager energieverbruik.
- Sollicitatie: Geschikt voor afschuifgevoelige cellen (bijv. Plantencellen, sommige zoogdiercellen) of langdurige continue cultuur.
Bubble kolom reactor
- Kenmerken: Alleen door de gasbel om mengen te bereiken, eenvoudige structuur, maar de mengefficiëntie is lager.
- Sollicitatie: Geschikt voor gas die bij de reactie betrokken is (zoals microalgencultuur, afvalwaterbehandeling).
Classificatie volgens de immobilisatie van cellen of enzymen
Verpakt bedreactor
- Kenmerken: cellen of enzymen worden geïmmobiliseerd in poreuze dragers (bijv. Gels, vezels) om een vast bedlaag te vormen en de reactie vloeistof stroomt door het bed.
- Toepassing: continue productie van metabolieten (bijv. Ethanol, organische zuren) of enzym-gekatalyseerde reacties.
Gefluïdiseerd bedreactor
- Kenmerken: dragerdeeltjes gesuspendeerd in de vloeistof- of luchtstroom, hoge massaoverdrachtsefficiëntie, maar de werking is complex.
- Toepassingen: afvalwaterzuivering, geïmmobiliseerde enzymreactie.
Membraan Bioreactor (MBR)
- Kenmerken: combinatie van biologische reactie- en membraanscheidingstechnologie, biomassa (bijv. Micro -organismen, cellen) wordt behouden door membraan.
- Toepassingen: afvalwaterzuivering, celkweek met hoge dichtheid, continue scheiding van producten.
Volgens de speciale functie of ontwerpclassificatie
Photobioreactor
- Kenmerken: bieden lichtomstandigheden voor de teelt van fotosynthetische micro -organismen (bijv. Microalgen, cyanobacteriën).
- Ontwerp: transparant materiaal (glas of plastic), ingebouwde lichtbron of gebruik van natuurlijk licht.
- Toepassingen: biobrandstoffen (algenolie), producten met een hoge toegevoegde waarde (astaxanthine, bètacaroteen).
Bioreactor voor eenmalig gebruik
- Kenmerken: gebruik van wegwerpzakken in plaats van roestvrijstalen tanks om kruisbesmetting en het verkorten van de reiniging en validatietijd te voorkomen.
- Toepassingen: vaccinproductie, ontwikkeling van geneesmiddelen in het stadium van klinisch onderzoek.
Perfusie bioreactor
- Kenmerken: continue toevoeging van verse media en verwijdering van afvalvloeistof om een hoge celactiviteit en productconcentratie te behouden.
- Toepassing: zoogdiercelkweek (bijv. Monoklonale antilichaamproductie).
Classificatie volgens de bedieningsmodus
Batchreactor
Eenmalige toevoeging van kweekmedium, productoogst na het einde van de reactie, eenvoudige werking maar lagere efficiëntie.
Continue reactor
Continue input van kweekmedium en output van producten, geschikt voor grootschalige geïndustrialiseerde productie.
Fed-batch reactor
Vul geleidelijk voedingsstoffen in batch -werking aan om de celgroeiperiode te verlengen en de productopbrengst te verhogen (vaak gebruikte modus).
Classificatie volgens toepassingsgebieden
- Microbiële gisting: zoals de productie van antibiotica, aminozuren.
- Dierlijke celreactor: Bijv. CHO -celproductie van antilichamen.
- Plantencelreactor: zoals de productie van secundaire metabolieten (Paclitaxel).
- Enzymreactoren: geïmmobiliseerde enzymen katalyseren reacties (bijv. Glucose -isomerisatie).
Belangrijkste factoren bij het selecteren van een bioreactor
- Kenmerken van het biologische systeem: micro -organismen, cellen van dier/plantenbehoeften nodig voor afschuiving, opgeloste zuurstof.
- Producttype: of continue scheiding vereist is (bijv. Membraanreactor).
- Schaal: laboratorium graad (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
- Kosten: wegwerpreactoren voor flexibele productie, roestvrijstalen reactoren voor langdurig grootschalig gebruik.