Яка різниця між біореактором і хімічним реактором
Nov 03, 2023
Залишити повідомлення
Основна відмінність між хімічними реакторами та біореакторами полягає в їх конструкції та використанні.
Хімічний реактор — пристрій, що використовується для проведення хімічних реакцій. Зазвичай він складається з контейнера, який містить реагенти, каталізатори та середовища. Основним призначенням хімічного реактора є отримання необхідних продуктів шляхом хімічних реакцій у певних умовах. Біореактор - це пристрій, який використовується для проведення біологічних реакцій або процесів. Зазвичай він призначений для забезпечення відповідних умов росту та середовища для підтримки росту та розмноження мікроорганізмів або клітин. Основною метою біореактора є виробництво необхідних продуктів, таких як білки, клітинні метаболіти або інші біологічні речовини, за допомогою біологічних процесів. Тому головна відмінність між хімічними реакторами та біореакторами полягає в їх конструкції та використанні. Хімічні реактори в основному використовуються для хімічних реакцій, тоді як біореактори в основному використовуються для підтримки біологічних процесів.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Конструктивні характеристики хімічних реакторів в основному включають наступні моменти:
1. Переконайтеся, щомолекули реагенту мають однаковий час перебування в реакторі, так що концентрація та швидкість хімічної реакції реагенту в будь-якій точці реактора не змінюються з часом, змінюються лише з довжиною трубки.
2. Реактори мають характеристикималий об'єм, велика питома поверхня, і велика площа теплообміну на одиницю об’єму, що робить їх особливо придатними для реакцій із великими тепловими ефектами.
3. Завдяки високій швидкості реакції та швидкості потоку реагентів у реакторі його виробнича потужність висока.
4. Реактори підходять для великомасштабного та безперервного хімічного виробництва.
Крім того, при проектуванні хімічних реакторів також необхідно враховувати такі фактори, як робочий тиск, температура, швидкість потоку матеріалу та швидкість реакції, а також використання каталізаторів. Різні типи хімічних реакторів, наприклад чайникові реактори, трубчасті реактори, баштові реактори, реактори з нерухомим шаром і реактори з псевдозрідженим шаром, мають свої особливості та область застосування.
Існує багато типів хімічних реакторів, і нижче наведено кілька поширених хімічних реакторів:
1. Чайниковий реактор: Чайниковий реактор, також відомий як резервуарний або горщиковий реактор, є типом реактора з відносно простою структурою та широким застосуванням серед різних реакторів. Його можна використовувати для гомогенних реакцій або для гетерогенних реакцій переважно в рідкій фазі. Такі як гетерогенна рідка фаза, рідинно-тверда фаза, газ-рідина фаза, газ-рідина тверда фаза тощо. Конструкція котлового реактора в основному складається з чотирьох частин: оболонки, перемішувального пристрою, ущільнення валу та тепла обмінний пристрій.
2. Трубчастий реактор: У хімічному виробництві трубчастий реактор безперервної дії з великим співвідношенням сторін може бути наближено до ідеального витіснювального реактора (PFR). Він підходить як для рідкофазних реакцій, так і для газофазних реакцій. Завдяки своїй здатності витримувати високий тиск PFR особливо підходить для реакцій під тиском. Він має такі переваги, як малий об’єм, велика питома поверхня, менша кількість зворотного змішування, постійні зміни параметрів реакції та легке керування. Однак для повільної реакції потрібні довгі труби та великий перепад тиску.
3. Поршневий проточний реактор: Особливістю цього реактора є припущення про відсутність зворотного змішування (зворотного змішування) між матеріалами, які надходять у реактор у різний час. Реагент тече вздовж трубки, а час реакції є функцією довжини трубки. Його концентрація змінюється з напрямком потоку від одного поперечного перерізу до іншого.
Крім того, існують різні типи хімічних реакторів, наприклад багатотрубчасті паралельнотрубчасті реактори та U-подібні реактори.
Конструктивні характеристики біореакторів в основному включають наступні моменти:
1. Придатний для масштабного вирощування: Біореактори мають великий об’єм і площу поверхні, які можуть забезпечити достатній простір для росту клітин і підходять для великомасштабного культивування.
2. Рівномірне змішування: Ефект змішування в біореакторі хороший, що може забезпечити рівномірний розподіл клітин у культуральному середовищі, що сприяє росту та метаболізму клітин.
3. Підтримуйте відповідні екологічні умови: Біореактори зазвичай оснащені пристроями контролю, такими як температура, рН і розчинений кисень, які можуть підтримувати належні умови навколишнього середовища та сприяти росту та метаболізму клітин.
4. Простота експлуатації: Робота біореактора є відносно простою, що дозволяє виконувати такі зручні операції, як подача, вивантаження, перемішування та контроль температури.
5. Адаптація до багатьох типів клітин: Біореактори підходять для різних типів клітин, таких як бактерії, дріжджі, тваринні клітини тощо, і можуть бути розроблені відповідно до потреб різних типів клітин.
6. Забезпечити якість клітинних метаболітів: Біореактор може забезпечити відповідні умови навколишнього середовища для забезпечення стабільної та відповідної якості клітинних метаболітів.
7. Уникнення забруднення: Конструкція біореактора передбачає заходи для запобігання забруднення, такі як герметизуючі пристрої, фільтри тощо, які можуть ефективно уникнути впливу зовнішнього забруднення на культуру клітин.
Різні типи біореакторів також мають свої унікальні конструктивні характеристики, наприклад біореактори з резервуаром з перемішуванням, які мають такі переваги, як високий ступінь змішування та широкі можливості адаптації, і підходять для великомасштабного вирощування; Airlift біореактор, який перемішує культуральне середовище через циркуляцію повітря, має такі переваги, як висока ефективність перенесення кисню та легкість експлуатації, що робить його придатним для великомасштабного культивування рослинних клітин; Біореактор з іммобілізованими клітинами використовує технологію іммобілізації, яка може покращити стабільність клітин та ефективність безперервної культури; Світловий біореактор придатний для культивування рослинних клітин шляхом встановлення світлової системи.
Поширені біореактори:
1. Біореактор з перемішуванням: Цей тип реактора має такі переваги, як високий ступінь змішування, широкі можливості адаптації та легкий контроль температури, рН, розчиненого кисню та концентрації поживних речовин усередині реактора, що робить його широко використовуваним у великомасштабному вирощуванні.
2. Ерліфтний біореактор: Перемішуючи культуральне середовище через циркуляцію повітря, воно має високу ефективність передачі кисню, відносно просту структуру реактора та роботу, і підходить для великомасштабного культивування рослинних клітин.
3. Іммобілізовані клітинні біореактори: поділяється на біореактори з наповненим шаром і біореактори з киплячим шаром. Біореактор із наповненим шаром часто схильний до руйнування та блокування частинками через стиснення між частинками. У біореакторі з псевдозрідженим шаром енергія рідини використовується для підтримки опорних частинок у зваженому стані, що забезпечує хороший ефект змішування. Однак сила зсуву рідини та зіткнення частинок часто спричиняють пошкодження частинок і витік клітин.
4. Світловий біореактор: Система освітлення встановлена на верхній частині біореактора з перемішуванням або повітряного підйому, яка підходить для культивування рослинних клітин.
5. Барабанний біореактор: має такі переваги, як рівномірна система суспензії, середовище з низьким зсувом, висока ефективність подачі кисню та запобігання адгезії клітинних стінок, що робить його придатним для культивування суспендованих клітин рослин високої щільності.
Підведення підсумків:
Основна відмінність між хімічними реакторами та біореакторами полягає в їх конструкції та використанні. Хімічні реактори в основному використовуються для хімічних реакцій, тоді як біореактори в основному використовуються для підтримки біологічних процесів. Хімічні реактори зазвичай повинні реагувати за умов високої температури та тиску, тоді як біореактори зазвичай реагують за кімнатної температури та тиску. Крім того, швидкість реакції хімічних реакторів швидша, тоді як швидкість реакції біореакторів повільніша. Концентрація продуктів у хімічних реакторах зазвичай висока, тоді як концентрація продуктів у біореакторах відносно низька. Селективність хімічних реакторів низька, тоді як селективність біореакторів висока.