生物反應(yīng)器的分類(lèi)及應(yīng)用:微生物生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐):是較傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器,應(yīng)用較為普遍,起源于第二次世界大戰(zhàn)后的工業(yè)發(fā)展。以鋼制材料為主的剛性結(jié)構(gòu),操作過(guò)程已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,并能對(duì)過(guò)程參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè),我國(guó)在此領(lǐng)城的裝置基本能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。主要發(fā)展趨勢(shì):提高對(duì)該類(lèi)反應(yīng)器的過(guò)程在線參數(shù)的實(shí)時(shí)在線檢測(cè);實(shí)施過(guò)程大數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用;用于旱期過(guò)程工程研究的高通量微型反應(yīng)器。應(yīng)用:食品,氨基酸,酶制劑,生物催化法合成的化合物,基于合成生物學(xué)技術(shù)的產(chǎn)品生產(chǎn)、基因工程重組蛋白、DNA疫苗,以及微生物細(xì)胞工廠的擴(kuò)增等重要的生物過(guò)程。主要形式:攪拌式反應(yīng)罐(stirredtankreactor,STR)是代表性的生物反應(yīng)器,還有氣提式、灌注式以及恒化器等多種結(jié)構(gòu)與操作形式。厭氧生物反應(yīng)器充足的常規(guī)營(yíng)養(yǎng):反應(yīng)器內(nèi)氮的濃度必須在40~70mg/L范圍內(nèi)才能滿足需要。山東玻璃生物反應(yīng)器操作形式
玻璃罐生物反應(yīng)器是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度,減少污水處理設(shè)施占地,并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。高分子有機(jī)膜材料:聚烯烴類(lèi)、聚乙烯類(lèi)、聚丙烯腈、聚硯類(lèi)、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。特點(diǎn):有機(jī)膜成本相對(duì)較低,造價(jià)便宜,膜的制造工藝較為成熟,膜孔徑和形式也較為多樣,應(yīng)用普遍,但運(yùn)行過(guò)程易污染、強(qiáng)度低、使用壽命短。無(wú)機(jī)膜:是固態(tài)膜的一種,是由無(wú)機(jī)材料,如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無(wú)機(jī)高分子材料等制成的半透膜。目前在使用的無(wú)機(jī)膜多為陶瓷膜,優(yōu)點(diǎn)是:它可以在pH,0~14、壓力P<10MPa溫度<35t/的環(huán)境中用,CP通量高、能耗相對(duì)較低,在高濃度工業(yè)廢水處理中具有很大競(jìng)爭(zhēng)力。生物反應(yīng)器操作形式生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)利用一系列工程控制技術(shù),通過(guò)強(qiáng)化微生物過(guò)程來(lái)加速填埋垃圾的降解、轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定。
生物反應(yīng)器聽(tīng)起來(lái)有些陌生,基本原理卻相當(dāng)簡(jiǎn)單。胃就是人體內(nèi)部加工食物的一個(gè)復(fù)雜生物反應(yīng)器。食物在胃里經(jīng)過(guò)各種酶的消化,變成我們能吸收的營(yíng)養(yǎng)成分。生物工程上的生物反應(yīng)器是在體外模擬生物體的功能,設(shè)計(jì)出來(lái)用于生產(chǎn)或檢測(cè)各種化學(xué)品的反應(yīng)裝置?;蛘哒f(shuō),生物反應(yīng)器是利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能,在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng),是一種生物功能模擬機(jī),如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細(xì)胞反應(yīng)器等。在固定化酶普遍應(yīng)用的基礎(chǔ)上,人們發(fā)現(xiàn)天然細(xì)胞本身就具有多功能的系列化反應(yīng)系統(tǒng)采用物理或化學(xué)方法將細(xì)胞固定化,是利用酶或酶系的一條捷徑。一個(gè)固定化細(xì)胞反應(yīng)器猶如一臺(tái)“生命活動(dòng)功能推動(dòng)機(jī)”。固定化細(xì)胞技術(shù)開(kāi)始于70年代,其實(shí)際應(yīng)用程度已超過(guò)固定化酶。如美國(guó)、歐洲、日本均采用固定化菌體柱床工藝大規(guī)模生產(chǎn)高果糖漿。
光照生物反應(yīng)器,可輕松在密閉系統(tǒng)中控制環(huán)境條件,從而培養(yǎng)微藻或藍(lán)藻等光合生物。在必須達(dá)到高純度微生物培養(yǎng)并大限度降低污染風(fēng)險(xiǎn)的研究領(lǐng)域,密閉系統(tǒng)尤其重要。光照生物反應(yīng)器為科學(xué)研究微生物創(chuàng)造培養(yǎng)環(huán)境,如新藥物發(fā)現(xiàn)或轉(zhuǎn)化科學(xué)等。10L夾套式反應(yīng)釜可抗海水腐蝕;釜體及釜蓋可高壓蒸汽滅菌,保證無(wú)菌條件。為了大限度防止金屬或塑料部件在水中釋放游離分子,整個(gè)反應(yīng)器接觸樣品的部分均由惰性材料(如硼硅酸玻璃,PTFE,Ultem?熱塑性材料)制造而成。通過(guò)數(shù)個(gè)接口可輕松控制光照,溫度,攪拌,pH,氣體和液體的定量補(bǔ)料。氣升式生物反應(yīng)器是植物細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域中五大反應(yīng)器的一種。
生物反應(yīng)器的應(yīng)用,目前,反應(yīng)器已被成功的應(yīng)用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞、昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng),以及微生物發(fā)酵,所涉及的藥品類(lèi)型有抗體、疫苗、重組蛋白、細(xì)胞、重組血液制品等,所涉及應(yīng)用階段涵蓋研發(fā)、臨床和大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球有超過(guò)25000個(gè)波浪式生物反應(yīng)器工藝袋用于GMP條件下的種子擴(kuò)增;有超過(guò)1500個(gè)單位使用攪拌式生物反應(yīng)器進(jìn)行藥品生產(chǎn)。生物反應(yīng)器擁有豐富的產(chǎn)品線和良好的放大性,不只可以完成批次培養(yǎng)、補(bǔ)料分批(流加)培養(yǎng)、灌流培養(yǎng),還可以利用微型反應(yīng)器進(jìn)行高通量篩選實(shí)驗(yàn)。生物反應(yīng)器的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,主要是利用其乳腺組織和血液組織進(jìn)行定位表達(dá)。生物反應(yīng)器操作形式
生物反應(yīng)器,是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接種至液相或固相的反應(yīng)系統(tǒng)。山東玻璃生物反應(yīng)器操作形式
微生物反應(yīng)器主要用于菌種批量生產(chǎn)、微生物轉(zhuǎn)基因工程等微生物實(shí)驗(yàn)小試培養(yǎng)或規(guī)?;a(chǎn)培養(yǎng),微生物反應(yīng)器很多適用于生物發(fā)酵工程,所以也習(xí)慣性地稱為發(fā)酵罐。微生物發(fā)酵系統(tǒng)由于有具有模塊化設(shè)計(jì)、節(jié)約空間、占地面積小等特點(diǎn)也常被普遍應(yīng)用于桿菌、球菌、絲狀菌、酵母菌的培養(yǎng)。生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的有酵母菌發(fā)酵罐、乳酸菌發(fā)酵罐、青霉素發(fā)酵罐、雙歧桿菌發(fā)酵罐等。全自動(dòng)控制的不銹鋼微生物發(fā)酵系統(tǒng)可以更地控制罐內(nèi)各項(xiàng)參數(shù),優(yōu)于傳統(tǒng)意義上的固體發(fā)酵罐。除此之外,動(dòng)物生物反應(yīng)器、乳腺生物反應(yīng)器等在食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有著較為重要的意義。山東玻璃生物反應(yīng)器操作形式
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