Vad är skillnaden mellan en bioreaktor och en kemisk reaktor
Nov 03, 2023
Lämna ett meddelande
Den största skillnaden mellan kemiska reaktorer och bioreaktorer ligger i deras design och användning.
En kemisk reaktor är en anordning som används för att utföra kemiska reaktioner. Den består vanligtvis av en behållare som innehåller reaktanter, katalysatorer och media. Huvudsyftet med en kemisk reaktor är att erhålla de erforderliga produkterna genom kemiska reaktioner under vissa förhållanden. En bioreaktor är en anordning som används för att utföra biologiska reaktioner eller processer. Det är vanligtvis utformat för att tillhandahålla lämpliga tillväxtförhållanden och miljö för att stödja tillväxt och reproduktion av mikroorganismer eller celler. Huvudsyftet med en bioreaktor är att producera de produkter som krävs, såsom proteiner, cellulära metaboliter eller andra biologiska ämnen, genom biologiska processer. Därför ligger den största skillnaden mellan kemiska reaktorer och bioreaktorer i deras design och användning. Kemiska reaktorer används främst för kemiska reaktioner, medan bioreaktorer främst används för att stödja biologiska processer.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Designegenskaperna för kemiska reaktorer inkluderar huvudsakligen följande punkter:
1. Se till attreaktantens molekyler har samma uppehållstid i reaktorn, så att koncentrationen och den kemiska reaktionshastigheten för reaktanten vid någon punkt i reaktorn inte ändras med tiden, endast med rörets längd.
2. Reaktorer har egenskaperna hosliten volym, stor specifik yta, och stor värmeöverföringsarea per volymenhet, vilket gör dem särskilt lämpliga för reaktioner med stora termiska effekter.
3. På grund av den snabba reaktionshastigheten och flödeshastigheten för reaktanter i reaktorn är dess produktionskapacitet hög.
4. Reaktorer är lämpliga för storskalig och kontinuerlig kemisk produktion.
Dessutom måste konstruktionen av kemiska reaktorer också ta hänsyn till faktorer som drifttryck, temperatur, materialflöde och reaktionshastighet samt användningen av katalysatorer. Olika typer av kemiska reaktorer, såsom kittelreaktorer, rörreaktorer, tornreaktorer, fastbäddsreaktorer och fluidiserad bäddreaktorer, har var och en sina egna egenskaper och tillämpbarhet.
Det finns många typer av kemiska reaktorer, och följande är flera vanliga kemiska reaktorer:
1. Vattenkokareaktor: Kettle-reaktor, även känd som tank- eller pottreaktor, är en typ av reaktor med en relativt enkel struktur och bred tillämpning bland olika reaktorer. Den kan användas för homogena reaktioner eller för heterogena reaktioner huvudsakligen i vätskefasen. Såsom heterogen flytande fas, flytande-fast fas, gas-vätskefas, gas-flytande fast fas, etc. Strukturen hos en kittelreaktor består huvudsakligen av fyra delar: ett skal, en omrörningsanordning, en axeltätning och en värme utbytesanordning.
2. Rörformig reaktor: Vid kemisk produktion kan en kontinuerligt driven rörformig reaktor med ett stort bildförhållande approximeras som en ideal deplacement flow reactor (PFR). Den är lämplig för både vätskefasreaktioner och gasfasreaktioner. På grund av sin förmåga att motstå höga tryck är PFR särskilt lämplig för trycksatta reaktioner. Det har fördelarna med liten volym, stor specifik yta, mindre återblandning, kontinuerliga förändringar i reaktionsparametrar och enkel kontroll. För långsamma reaktioner behövs dock långa rör och stort tryckfall.
3. Kolvflödesreaktor: Egenskapen för denna reaktor är att anta att det inte finns någon omvänd blandning (återblandning) mellan material som kommer in i reaktorn vid olika tidpunkter. Reaktanten strömmar längs rörets längd, och reaktionstiden är en funktion av rörets längd. Dess koncentration ändras med flödesriktningen från ett tvärsnitt till ett annat.
Dessutom finns det olika typer av kemiska reaktorer såsom flerrörs parallellrörsreaktorer och U-rörsreaktorer.
Designegenskaperna för bioreaktorer inkluderar huvudsakligen följande punkter:
1. Lämplig för storskalig odling: Bioreaktorer har stor volym och yta, vilket kan ge tillräckligt med utrymme för celltillväxt och är lämpliga för storskalig odling.
2. Jämn blandning: Blandningseffekten i bioreaktorn är god, vilket kan säkerställa en enhetlig distribution av celler i odlingsmediet, vilket främjar celltillväxt och metabolism.
3. Upprätthåll lämpliga miljöförhållanden: Bioreaktorer är vanligtvis utrustade med kontrollanordningar som temperatur, pH och löst syre, vilket kan upprätthålla lämpliga miljöförhållanden och underlätta celltillväxt och metabolism.
4. Enkel drift: Driften av bioreaktorn är relativt enkel, vilket möjliggör bekväma operationer såsom matning, tömning, omrörning och temperaturkontroll.
5. Anpassa sig till flera celltyper: Bioreaktorer är lämpliga för olika celltyper, såsom bakterier, jäst, djurceller, etc., och kan utformas efter behoven hos olika celltyper.
6. Säkerställ kvaliteten på cellulära metaboliter: Bioreaktorn kan tillhandahålla lämpliga miljöförhållanden för att säkerställa stabil och kompatibel kvalitet hos cellulära metaboliter.
7. Undvika föroreningar: Bioreaktordesignen har åtgärder för att undvika föroreningar, såsom tätningsanordningar, filter, etc., som effektivt kan undvika påverkan av extern förorening på cellkultur.
Olika typer av bioreaktorer har också sina unika designegenskaper, såsom omrörda tankbioreaktorer, som har fördelar som hög blandningsgrad och bred anpassningsförmåga, och är lämpliga för storskalig odling; Airlift-bioreaktorn, som agiterar odlingsmediet genom luftcirkulation, har fördelar som hög syreöverföringseffektivitet och enkel drift, vilket gör den lämplig för storskalig odling av växtceller; Den immobiliserade cellbioreaktorn använder immobiliseringsteknologi, vilket kan förbättra cellers stabilitet och effektiviteten av kontinuerlig odling; Ljusbioreaktorn är lämplig för odling av växtceller genom att sätta upp ett ljussystem.
Vanliga bioreaktorer:
1. Omrörd bioreaktor: Denna typ av reaktor har fördelarna med hög blandningsgrad, bred anpassningsförmåga och enkel kontroll av temperatur, pH, löst syre och koncentration av näringsämnen inuti reaktorn, vilket gör den allmänt använd i storskalig odling.
2. Airlift bioreaktor: Genom att röra om odlingsmediet genom luftcirkulationen har det hög syreöverföringseffektivitet, relativt enkel reaktorstruktur och drift, och är lämplig för storskalig odling av växtceller.
3. Immobiliserade cellbioreaktorer: uppdelad i bioreaktorer med packad bädd och bioreaktorer med fluidiserad bädd. Den packade bädd-bioreaktorn är ofta benägen att partikelbrott och blockering på grund av kompressionen mellan partiklar. I en bioreaktor med fluidiserad bädd används vätskans energi för att hålla de stödjande partiklarna i ett suspenderat tillstånd, vilket resulterar i god blandningseffekt. Emellertid orsakar vätskans skjuvkraft och kollisionen av partiklar ofta partikelskada och cellutflöde.
4. Lätt bioreaktor: Ett ljussystem installeras ovanpå en bioreaktor med omrörning eller luftlyft, som är lämplig för odling av växtceller.
5. Trumbioreaktor: Det har fördelarna med ett enhetligt suspensionssystem, låg skjuvningsmiljö, hög syretillförseleffektivitet och förhindrar cellväggsvidhäftning, vilket gör den lämplig för odling av växtupphängda celler med hög densitet.
Sammanfattning:
Den största skillnaden mellan kemiska reaktorer och bioreaktorer ligger i deras design och användning. Kemiska reaktorer används främst för kemiska reaktioner, medan bioreaktorer främst används för att stödja biologiska processer. Kemiska reaktorer behöver vanligtvis reagera under höga temperatur- och tryckförhållanden, medan bioreaktorer vanligtvis reagerar vid rumstemperatur och tryck. Dessutom är reaktionshastigheten för kemiska reaktorer snabbare, medan reaktionshastigheten för bioreaktorer är långsammare. Koncentrationen av produkter i kemiska reaktorer är vanligtvis hög, medan koncentrationen av produkter i bioreaktorer är relativt låg. Selektiviteten för kemiska reaktorer är låg, medan selektiviteten för bioreaktorer är hög.