Aký je rozdiel medzi bioreaktorom a chemickým reaktorom
Nov 03, 2023
Zanechajte správu
Hlavný rozdiel medzi chemickými reaktormi a bioreaktormi spočíva v ich konštrukcii a použití.
Chemický reaktor je zariadenie používané na vykonávanie chemických reakcií. Zvyčajne pozostáva z nádoby, ktorá obsahuje reaktanty, katalyzátory a médiá. Hlavným účelom chemického reaktora je získať požadované produkty chemickými reakciami za určitých podmienok. Bioreaktor je zariadenie používané na vykonávanie biologických reakcií alebo procesov. Zvyčajne je navrhnutý tak, aby poskytoval vhodné rastové podmienky a prostredie na podporu rastu a reprodukcie mikroorganizmov alebo buniek. Hlavným účelom bioreaktora je produkovať požadované produkty, ako sú proteíny, bunkové metabolity alebo iné biologické látky, prostredníctvom biologických procesov. Preto hlavný rozdiel medzi chemickými reaktormi a bioreaktormi spočíva v ich konštrukcii a použití. Chemické reaktory sa používajú najmä na chemické reakcie, zatiaľ čo bioreaktory sa používajú najmä na podporu biologických procesov.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Konštrukčné charakteristiky chemických reaktorov zahŕňajú najmä tieto body:
1. Uistite sa, žemolekuly reaktantu majú rovnaký čas zotrvania v reaktore, takže koncentrácia a rýchlosť chemickej reakcie reaktantu v ktoromkoľvek bode reaktora sa nemenia s časom, iba s dĺžkou trubice.
2. Reaktory majú charakteristikumalý objem, veľký špecifický povrcha veľkú plochu prenosu tepla na jednotku objemu, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre reakcie s veľkými tepelnými účinkami.
3. Vďaka rýchlej reakčnej rýchlosti a prietoku reaktantov v reaktore je jeho výrobná kapacita vysoká.
4. Reaktory sú vhodné pre veľkosériovú a kontinuálnu chemickú výrobu.
Okrem toho je pri konštrukcii chemických reaktorov potrebné brať do úvahy aj faktory, ako je prevádzkový tlak, teplota, prietok materiálu a reakčná rýchlosť a použitie katalyzátorov. Rôzne typy chemických reaktorov, ako sú kotlové reaktory, rúrkové reaktory, vežové reaktory, reaktory s pevným lôžkom a reaktory s fluidným lôžkom, majú každý svoje vlastné charakteristiky a použiteľnosť.
Existuje mnoho typov chemických reaktorov a niekoľko bežných chemických reaktorov:
1. Kotlíkový reaktor: Kotlíkový reaktor, tiež známy ako tankový alebo kotlíkový reaktor, je typ reaktora s relatívne jednoduchou konštrukciou a širokým využitím medzi rôznymi reaktormi. Môže byť použitý pre homogénne reakcie alebo pre heterogénne reakcie hlavne v kvapalnej fáze. Ako je heterogénna kvapalná fáza, kvapalina-tuhá fáza, plyn-kvapalina, plyn-kvapalina tuhá fáza atď. Konštrukcia kotlíkového reaktora pozostáva hlavne zo štyroch častí: plášťa, miešacieho zariadenia, hriadeľového tesnenia a tepelnej výmenné zariadenie.
2. Rúrkový reaktor: V chemickej výrobe sa dá kontinuálne prevádzkovaný rúrkový reaktor s veľkým pomerom strán priblížiť ako ideálny prietokový reaktor (PFR). Je vhodný pre reakcie v kvapalnej fáze aj reakcie v plynnej fáze. Vďaka svojej schopnosti odolávať vysokým tlakom je PFR obzvlášť vhodný pre tlakové reakcie. Má výhody malého objemu, veľkého špecifického povrchu, menšieho spätného miešania, kontinuálnych zmien reakčných parametrov a ľahkej kontroly. Pre pomalé reakcie sú však potrebné dlhé potrubia a veľký pokles tlaku.
3. Piestový prietokový reaktor: Charakteristickým znakom tohto reaktora je predpoklad, že nedochádza k spätnému miešaniu (spätnému miešaniu) medzi materiálmi vstupujúcimi do reaktora v rôznych časoch. Reaktant prúdi po dĺžke trubice a reakčný čas je funkciou dĺžky trubice. Jeho koncentrácia sa mení so smerom prúdenia z jedného prierezu do druhého.
Okrem toho existujú rôzne typy chemických reaktorov, ako sú viacrúrkové paralelné rúrkové reaktory a U-rúrkové reaktory.
Konštrukčné charakteristiky bioreaktorov zahŕňajú najmä tieto body:
1. Vhodné na pestovanie vo veľkom: Bioreaktory majú veľký objem a povrch, ktorý môže poskytnúť dostatočný priestor pre rast buniek a sú vhodné na kultiváciu vo veľkom meradle.
2. Rovnomerné miešanie: Miešací účinok v bioreaktore je dobrý, čo môže zabezpečiť rovnomernú distribúciu buniek v kultivačnom médiu, čo prispieva k rastu a metabolizmu buniek.
3. Udržujte vhodné podmienky prostredia: Bioreaktory sú zvyčajne vybavené kontrolnými zariadeniami, ako je teplota, pH a rozpustený kyslík, ktoré dokážu udržiavať vhodné podmienky prostredia a uľahčovať rast a metabolizmus buniek.
4. Jednoduchá obsluha: Prevádzka bioreaktora je relatívne jednoduchá, čo umožňuje pohodlné operácie, ako je plnenie, vyprázdňovanie, miešanie a regulácia teploty.
5. Prispôsobte sa viacerým typom buniek: Bioreaktory sú vhodné pre rôzne typy buniek, ako sú baktérie, kvasinky, živočíšne bunky atď., a môžu byť navrhnuté podľa potrieb rôznych typov buniek.
6. Zabezpečte kvalitu bunkových metabolitov: Bioreaktor môže poskytnúť vhodné podmienky prostredia na zabezpečenie stabilnej a vyhovujúcej kvality bunkových metabolitov.
7. Zabránenie znečisteniu: Konštrukcia bioreaktora má opatrenia na zabránenie znečisteniu, ako sú tesniace zariadenia, filtre atď., Ktoré môžu účinne zabrániť vplyvu vonkajšieho znečistenia na bunkovú kultúru.
Rôzne typy bioreaktorov majú tiež svoje jedinečné konštrukčné charakteristiky, ako napríklad miešané tankové bioreaktory, ktoré majú výhody ako vysoký stupeň miešania a široká adaptabilita a sú vhodné na pestovanie vo veľkom meradle; Bioreaktor airlift, ktorý premiešava kultivačné médium cirkuláciou vzduchu, má výhody, ako je vysoká účinnosť prenosu kyslíka a jednoduchá obsluha, vďaka čomu je vhodný na pestovanie rastlinných buniek vo veľkom meradle; Bioreaktor s imobilizovanými bunkami využíva imobilizačnú technológiu, ktorá môže zlepšiť stabilitu buniek a účinnosť kontinuálnej kultúry; Svetelný bioreaktor je vhodný na kultiváciu rastlinných buniek nastavením svetelného systému.
Bežné bioreaktory:
1. Miešaný bioreaktor: Tento typ reaktora má výhody vysokého stupňa miešania, širokej adaptability a ľahkej kontroly teploty, pH, rozpusteného kyslíka a koncentrácie živín vo vnútri reaktora, vďaka čomu je široko používaný pri kultivácii vo veľkom meradle.
2. Bioreaktor Airlift: Miešaním kultivačného média cirkuláciou vzduchu má vysokú účinnosť prenosu kyslíka, relatívne jednoduchú konštrukciu a prevádzku reaktora a je vhodný na pestovanie rastlinných buniek vo veľkom meradle.
3. Bioreaktory s imobilizovanými bunkami: rozdelené na bioreaktory s náplňou a bioreaktory s fluidnou vrstvou. Bioreaktor s náplňou je často náchylný na zlomenie častíc a upchatie v dôsledku stláčania medzi časticami. V bioreaktore s fluidným lôžkom sa energia tekutiny využíva na udržanie nosných častíc v suspendovanom stave, čo vedie k dobrému miešaciemu účinku. Šmyková sila tekutiny a kolízia častíc však často spôsobujú poškodenie častíc a odtok buniek.
4. Ľahký bioreaktor: Na miešaný alebo vzduchom prepravovaný bioreaktor je inštalovaný svetelný systém, ktorý je vhodný na kultiváciu rastlinných buniek.
5. Bubnový bioreaktor: Má výhody jednotného suspenzného systému, prostredia s nízkym strihom, vysokej účinnosti dodávky kyslíka a zabránenia adhézii bunkovej steny, vďaka čomu je vhodný na kultiváciu suspendovaných buniek s vysokou hustotou rastlín.
Sumarizácia:
Hlavný rozdiel medzi chemickými reaktormi a bioreaktormi spočíva v ich konštrukcii a použití. Chemické reaktory sa používajú najmä na chemické reakcie, zatiaľ čo bioreaktory sa používajú najmä na podporu biologických procesov. Chemické reaktory zvyčajne musia reagovať za podmienok vysokej teploty a tlaku, zatiaľ čo bioreaktory zvyčajne reagujú pri izbovej teplote a tlaku. Okrem toho je rýchlosť reakcie chemických reaktorov rýchlejšia, zatiaľ čo rýchlosť reakcie bioreaktorov je pomalšia. Koncentrácia produktov v chemických reaktoroch je zvyčajne vysoká, zatiaľ čo koncentrácia produktov v bioreaktoroch je relatívne nízka. Selektivita chemických reaktorov je nízka, zatiaľ čo selektivita bioreaktorov je vysoká.