Hva er forskjellen mellom en bioreaktor og en kjemisk reaktor
Nov 03, 2023
Legg igjen en beskjed
Hovedforskjellen mellom kjemiske reaktorer og bioreaktorer ligger i deres design og bruk.
En kjemisk reaktor er en enhet som brukes til å utføre kjemiske reaksjoner. Den består vanligvis av en beholder som inneholder reaktanter, katalysatorer og medier. Hovedformålet med en kjemisk reaktor er å oppnå de nødvendige produktene gjennom kjemiske reaksjoner under visse forhold. En bioreaktor er en enhet som brukes til å utføre biologiske reaksjoner eller prosesser. Det er vanligvis designet for å gi passende vekstforhold og miljø for å støtte vekst og reproduksjon av mikroorganismer eller celler. Hovedformålet med en bioreaktor er å produsere de nødvendige produktene, slik som proteiner, cellulære metabolitter eller andre biologiske stoffer, gjennom biologiske prosesser. Derfor ligger hovedforskjellen mellom kjemiske reaktorer og bioreaktorer i deres design og bruk. Kjemiske reaktorer brukes hovedsakelig til kjemiske reaksjoner, mens bioreaktorer hovedsakelig brukes til å støtte biologiske prosesser.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Designegenskapene til kjemiske reaktorer inkluderer hovedsakelig følgende punkter:
1. Sørg for atmolekylene i reaktanten har lik oppholdstid i reaktoren, slik at konsentrasjonen og den kjemiske reaksjonshastigheten til reaktanten på ethvert punkt i reaktoren ikke endres med tiden, bare med lengden på røret.
2. Reaktorer har egenskapene tillite volum, stort spesifikt overflateareal, og stort varmeoverføringsareal per volumenhet, noe som gjør dem spesielt egnet for reaksjoner med store termiske effekter.
3. På grunn av den raske reaksjonshastigheten og strømningshastigheten til reaktanter i reaktoren, er produksjonskapasiteten høy.
4. Reaktorer egner seg for storskala og kontinuerlig kjemisk produksjon.
I tillegg må utformingen av kjemiske reaktorer også ta hensyn til faktorer som driftstrykk, temperatur, materialstrømningshastighet og reaksjonshastighet, og bruk av katalysatorer. Ulike typer kjemiske reaktorer, for eksempel kjelereaktorer, rørreaktorer, tårnreaktorer, fastsjiktreaktorer og fluidisertsjiktreaktorer, har hver sine egne egenskaper og anvendelighet.
Det finnes mange typer kjemiske reaktorer, og følgende er flere vanlige kjemiske reaktorer:
1. Vannkokereaktor: Kjelereaktor, også kjent som tank- eller pottreaktor, er en type reaktor med en relativt enkel struktur og bred anvendelse blant ulike reaktorer. Den kan brukes til homogene reaksjoner eller for heterogene reaksjoner hovedsakelig i væskefasen. Slik som heterogen væskefase, væske-fast fase, gass-væske fase, gass-væske fast fase, etc. Strukturen til en kjelereaktor består hovedsakelig av fire deler: et skall, en røreanordning, en akseltetning og en varme bytte enhet.
2. Rørreaktor: Ved kjemisk produksjon kan en kontinuerlig drevet rørreaktor med et stort sideforhold tilnærmes som en ideell fortrengningsstrømningsreaktor (PFR). Den er egnet for både væskefasereaksjoner og gassfasereaksjoner. På grunn av sin evne til å motstå høye trykk er PFR spesielt egnet for trykksatte reaksjoner. Den har fordelene med lite volum, stort spesifikt overflateareal, mindre tilbakeblanding, kontinuerlige endringer i reaksjonsparametere og enkel kontroll. Ved langsomme reaksjoner er det imidlertid behov for lange rør og stort trykkfall.
3. Stempelstrømningsreaktor: Det karakteristiske ved denne reaktoren er å anta at det ikke er noen omvendt blanding (tilbakeblanding) mellom materialer som kommer inn i reaktoren til forskjellige tider. Reaktanten strømmer langs rørets lengde, og reaksjonstiden er en funksjon av rørlengden. Konsentrasjonen endres med strømningsretningen fra ett tverrsnitt til et annet.
I tillegg finnes det ulike typer kjemiske reaktorer som flerrørs parallellrørsreaktorer og U-rørsreaktorer.
Designegenskapene til bioreaktorer inkluderer hovedsakelig følgende punkter:
1. Egnet for storskala dyrking: Bioreaktorer har stort volum og overflateareal, som kan gi tilstrekkelig plass for cellevekst og egner seg for storskala dyrking.
2. Ensartet blanding: Blandeeffekten i bioreaktoren er god, noe som kan sikre jevn fordeling av celler i kulturmediet, noe som bidrar til cellevekst og metabolisme.
3. Oppretthold passende miljøforhold: Bioreaktorer er vanligvis utstyrt med kontrollenheter som temperatur, pH og oppløst oksygen, som kan opprettholde passende miljøforhold og lette cellevekst og metabolisme.
4. Enkel betjening: Driften av bioreaktoren er relativt enkel, og muliggjør praktiske operasjoner som fôring, tømming, omrøring og temperaturkontroll.
5. Tilpass til flere celletyper: Bioreaktorer er egnet for ulike celletyper, som bakterier, gjær, dyreceller osv., og kan utformes etter behovene til ulike celletyper.
6. Sikre kvaliteten på cellulære metabolitter: Bioreaktoren kan gi passende miljøforhold for å sikre stabil og kompatibel kvalitet på cellulære metabolitter.
7. Unngå forurensning: Bioreaktordesignet har tiltak for å unngå forurensning, som forseglingsanordninger, filtre, etc., som effektivt kan unngå virkningen av ekstern forurensning på cellekultur.
Ulike typer bioreaktorer har også sine unike designegenskaper, som omrørte tankbioreaktorer, som har fordeler som høy blandegrad og bred tilpasningsevne, og egner seg for storskala dyrking; Airlift-bioreaktoren, som agiterer kulturmediet gjennom luftsirkulasjon, har fordeler som høy oksygenoverføringseffektivitet og enkel drift, noe som gjør den egnet for storskala dyrking av planteceller; Den immobiliserte cellebioreaktoren tar i bruk immobiliseringsteknologi, som kan forbedre stabiliteten til celler og effektiviteten til kontinuerlig kultur; Lysbioreaktoren egner seg for dyrking av planteceller ved å sette opp et lyssystem.
Vanlige bioreaktorer:
1. Omrørt bioreaktor: Denne typen reaktorer har fordelene med høy blandegrad, bred tilpasningsevne og enkel kontroll av temperatur, pH, oppløst oksygen og næringskonsentrasjon inne i reaktoren, noe som gjør den mye brukt i storskala dyrking.
2. Airlift bioreaktor: Ved å røre kulturmediet gjennom luftsirkulasjonen har det høy oksygenoverføringseffektivitet, relativt enkel reaktorstruktur og drift, og er egnet for storskala dyrking av planteceller.
3. Immobiliserte cellebioreaktorer: delt inn i bioreaktorer med pakket sjikt og bioreaktorer med fluidisert sjikt. Den pakkede bioreaktoren er ofte utsatt for partikkelbrudd og blokkering på grunn av kompresjonen mellom partikler. I en bioreaktor med fluidisert sjikt brukes energien til fluidet til å holde bærepartiklene i suspendert tilstand, noe som resulterer i god blandeeffekt. Imidlertid forårsaker væskens skjærkraft og kollisjonen av partikler ofte partikkelskade og celleutstrømning.
4. Lett bioreaktor: Et lyssystem er installert på toppen av en omrørt eller luftløft bioreaktor, som er egnet for dyrking av planteceller.
5. Trommel bioreaktor: Den har fordelene med jevnt suspensjonssystem, lavt skjærmiljø, høy oksygentilførselseffektivitet og forhindrer celleveggadhesjon, noe som gjør den egnet for dyrking av plantesuspenderte celler med høy tetthet.
Oppsummering:
Hovedforskjellen mellom kjemiske reaktorer og bioreaktorer ligger i deres design og bruk. Kjemiske reaktorer brukes hovedsakelig til kjemiske reaksjoner, mens bioreaktorer hovedsakelig brukes til å støtte biologiske prosesser. Kjemiske reaktorer trenger vanligvis å reagere under høye temperatur- og trykkforhold, mens bioreaktorer vanligvis reagerer ved romtemperatur og trykk. I tillegg er reaksjonshastigheten til kjemiske reaktorer raskere, mens reaksjonshastigheten til bioreaktorer er langsommere. Konsentrasjonen av produkter i kjemiske reaktorer er vanligvis høy, mens konsentrasjonen av produkter i bioreaktorer er relativt lav. Selektiviteten til kjemiske reaktorer er lav, mens selektiviteten til bioreaktorer er høy.