Wat is het verschil tussen een bioreactor en een chemische reactor
Nov 03, 2023
Laat een bericht achter
Het belangrijkste verschil tussen chemische reactoren en bioreactoren ligt in hun ontwerp en gebruik.
Een chemische reactor is een apparaat dat wordt gebruikt voor het uitvoeren van chemische reacties. Het bestaat meestal uit een container die reactanten, katalysatoren en media bevat. Het voornaamste doel van een chemische reactor is om de benodigde producten te verkrijgen door middel van chemische reacties onder bepaalde omstandigheden. Een bioreactor is een apparaat dat wordt gebruikt voor het uitvoeren van biologische reacties of processen. Het is meestal ontworpen om geschikte groeiomstandigheden en omgeving te bieden om de groei en reproductie van micro-organismen of cellen te ondersteunen. Het hoofddoel van een bioreactor is het produceren van de benodigde producten, zoals eiwitten, cellulaire metabolieten of andere biologische stoffen, door middel van biologische processen. Daarom ligt het belangrijkste verschil tussen chemische reactoren en bioreactoren in hun ontwerp en gebruik. Chemische reactoren worden vooral gebruikt voor chemische reacties, terwijl bioreactoren vooral worden gebruikt ter ondersteuning van biologische processen.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
De ontwerpkenmerken van chemische reactoren omvatten hoofdzakelijk de volgende punten:
1. Zorg ervoor datde moleculen van de reactant hebben een gelijke verblijftijd in de reactor, zodat de concentratie en de chemische reactiesnelheid van de reactant op elk punt in de reactor niet veranderen in de tijd, alleen met de lengte van de buis.
2. Reactoren hebben de kenmerken vanklein volume, groot specifiek oppervlaken een groot warmteoverdrachtsoppervlak per volume-eenheid, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor reacties met grote thermische effecten.
3. Vanwege de hoge reactiesnelheid en stroomsnelheid van de reactanten in de reactor is de productiecapaciteit hoog.
4. Reactoren zijn geschikt voor grootschalige en continue chemische productie.
Bovendien moet bij het ontwerp van chemische reactoren ook rekening worden gehouden met factoren zoals werkdruk, temperatuur, materiaalstroomsnelheid en reactiesnelheid, en het gebruik van katalysatoren. Verschillende soorten chemische reactoren, zoals ketelreactoren, buisreactoren, torenreactoren, vastbedreactoren en wervelbedreactoren, hebben elk hun eigen kenmerken en toepasbaarheid.
Er zijn veel soorten chemische reactoren, en de volgende zijn enkele veel voorkomende chemische reactoren:
1. Ketelreactor: Ketelreactor, ook wel tank- of potreactor genoemd, is een type reactor met een relatief eenvoudige structuur en brede toepassing onder verschillende reactoren. Het kan worden gebruikt voor homogene reacties of voor heterogene reacties, voornamelijk in de vloeibare fase. Zoals heterogene vloeibare fase, vloeistof-vaste fase, gas-vloeistoffase, gas-vloeistof vaste fase, enz. De structuur van een ketelreactor bestaat hoofdzakelijk uit vier delen: een schaal, een roerinrichting, een asafdichting en een warmte-afdichting. wissel apparaat.
2. Buisvormige reactor: Bij de chemische productie kan een continu werkende buisreactor met een grote aspectverhouding worden benaderd als een ideale verplaatsingsstroomreactor (PFR). Het is geschikt voor zowel vloeistoffasereacties als gasfasereacties. Vanwege het vermogen om hoge drukken te weerstaan, is PFR bijzonder geschikt voor reacties onder druk. Het heeft de voordelen van een klein volume, een groot specifiek oppervlak, minder terugmenging, continue veranderingen in reactieparameters en gemakkelijke controle. Voor langzame reacties is er echter behoefte aan lange leidingen en een grote drukval.
3. Zuigerstroomreactor: Het kenmerk van deze reactor is dat er wordt aangenomen dat er geen omgekeerde menging (terugmenging) plaatsvindt tussen materialen die op verschillende tijdstippen de reactor binnenkomen. De reactant stroomt langs de lengte van de buis en de reactietijd is een functie van de buislengte. De concentratie ervan verandert met de stroomrichting van de ene dwarsdoorsnede naar de andere.
Daarnaast zijn er verschillende soorten chemische reactoren, zoals parallelle buisreactoren met meerdere buizen en U-buisreactoren.
De ontwerpkenmerken van bioreactoren omvatten hoofdzakelijk de volgende punten:
1. Geschikt voor grootschalige teelt: Bioreactoren hebben een groot volume en oppervlak, die voldoende ruimte kunnen bieden voor celgroei en geschikt zijn voor grootschalige teelt.
2. Uniforme menging: Het mengeffect in de bioreactor is goed, wat kan zorgen voor een uniforme verdeling van cellen in het kweekmedium, wat bevorderlijk is voor de celgroei en het metabolisme.
3. Zorg voor de juiste omgevingsomstandigheden: Bioreactoren zijn doorgaans uitgerust met controleapparatuur zoals temperatuur, pH en opgeloste zuurstof, die de juiste omgevingsomstandigheden kunnen handhaven en de celgroei en het metabolisme kunnen vergemakkelijken.
4. Gemakkelijke operatie: De bediening van de bioreactor is relatief eenvoudig, waardoor gemakkelijke handelingen mogelijk zijn, zoals aanvoeren, afvoeren, roeren en temperatuurregeling.
5. Aanpassen aan meerdere celtypen: Bioreactoren zijn geschikt voor verschillende celtypen, zoals bacteriën, gisten, dierlijke cellen, enz., en kunnen worden ontworpen volgens de behoeften van verschillende celtypen.
6. Zorg voor de kwaliteit van cellulaire metabolieten: De bioreactor kan geschikte omgevingsomstandigheden bieden om een stabiele en conforme kwaliteit van cellulaire metabolieten te garanderen.
7. Het vermijden van vervuiling: Het ontwerp van de bioreactor omvat maatregelen om vervuiling te voorkomen, zoals afdichtingsapparatuur, filters, enz., die de impact van externe vervuiling op de celcultuur effectief kunnen vermijden.
Verschillende soorten bioreactoren hebben ook hun unieke ontwerpkenmerken, zoals bioreactoren met roertank, die voordelen hebben zoals een hoge menggraad en een breed aanpassingsvermogen, en geschikt zijn voor grootschalige teelt; De airlift-bioreactor, die het kweekmedium door luchtcirculatie in beweging brengt, heeft voordelen zoals een hoge zuurstofoverdrachtsefficiëntie en eenvoudige bediening, waardoor hij geschikt is voor grootschalige kweek van plantencellen; De geïmmobiliseerde celbioreactor maakt gebruik van immobilisatietechnologie, die de stabiliteit van cellen en de efficiëntie van continue cultuur kan verbeteren; De lichtbioreactor is geschikt voor het kweken van plantencellen door het opzetten van een lichtsysteem.
Gemeenschappelijke bioreactoren:
1. Geroerde bioreactor: Dit type reactor heeft de voordelen van een hoge menggraad, een breed aanpassingsvermogen en een gemakkelijke controle van de temperatuur, pH, opgeloste zuurstof en nutriëntenconcentratie in de reactor, waardoor het op grote schaal wordt gebruikt in grootschalige teelt.
2. Airlift-bioreactor: Door het kweekmedium door luchtcirculatie te roeren, heeft het een hoge zuurstofoverdrachtsefficiëntie, een relatief eenvoudige reactorstructuur en bediening, en is het geschikt voor grootschalige kweek van plantencellen.
3. Geïmmobiliseerde celbioreactoren: onderverdeeld in gepakt-bedbioreactoren en wervelbedbioreactoren. De gepakt-bedbioreactor is vaak gevoelig voor deeltjesbreuk en verstopping als gevolg van de compressie tussen deeltjes. In een wervelbedbioreactor wordt de energie van de vloeistof gebruikt om de ondersteunende deeltjes in een gesuspendeerde toestand te houden, wat resulteert in een goed mengeffect. De schuifkracht van de vloeistof en de botsing van deeltjes veroorzaken echter vaak deeltjesbeschadiging en celuitstroom.
4. Lichte bioreactor: Bovenop een roer- of airliftbioreactor wordt een lichtsysteem geïnstalleerd, geschikt voor de kweek van plantencellen.
5. Trommelbioreactor: Het heeft de voordelen van een uniform ophangsysteem, een omgeving met lage afschuiving, een hoge efficiëntie van de zuurstoftoevoer en het voorkomen van adhesie aan de celwand, waardoor het geschikt is voor de teelt van hangende plantencellen met een hoge dichtheid.
Samenvatting:
Het belangrijkste verschil tussen chemische reactoren en bioreactoren ligt in hun ontwerp en gebruik. Chemische reactoren worden vooral gebruikt voor chemische reacties, terwijl bioreactoren vooral worden gebruikt ter ondersteuning van biologische processen. Chemische reactoren moeten meestal reageren onder omstandigheden van hoge temperatuur en druk, terwijl bioreactoren meestal reageren bij kamertemperatuur en druk. Bovendien is de reactiesnelheid van chemische reactoren sneller, terwijl de reactiesnelheid van bioreactoren langzamer is. De concentratie van producten in chemische reactoren is doorgaans hoog, terwijl de concentratie van producten in bioreactoren relatief laag is. De selectiviteit van chemische reactoren is laag, terwijl de selectiviteit van bioreactoren hoog is.