Kāda ir atšķirība starp bioreaktoru un ķīmisko reaktoru
Nov 03, 2023
Atstāj ziņu
Galvenā atšķirība starp ķīmiskajiem reaktoriem un bioreaktoriem slēpjas to dizainā un lietošanā.
Ķīmiskais reaktors ir ierīce, ko izmanto ķīmisku reakciju veikšanai. Tas parasti sastāv no tvertnes, kurā ir reaģenti, katalizatori un barotne. Ķīmiskā reaktora galvenais mērķis ir iegūt nepieciešamos produktus, veicot ķīmiskas reakcijas noteiktos apstākļos. Bioreaktors ir ierīce, ko izmanto bioloģisku reakciju vai procesu veikšanai. Tas parasti ir paredzēts, lai nodrošinātu piemērotus augšanas apstākļus un vidi, lai atbalstītu mikroorganismu vai šūnu augšanu un vairošanos. Bioreaktora galvenais mērķis ir bioloģisko procesu ceļā ražot nepieciešamos produktus, piemēram, olbaltumvielas, šūnu metabolītus vai citas bioloģiskas vielas. Tāpēc galvenā atšķirība starp ķīmiskajiem reaktoriem un bioreaktoriem ir to dizainā un lietošanā. Ķīmiskos reaktorus galvenokārt izmanto ķīmiskām reakcijām, savukārt bioreaktorus galvenokārt izmanto bioloģisko procesu atbalstam.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Ķīmisko reaktoru konstrukcijas raksturlielumi galvenokārt ietver šādus punktus:
1. Nodrošiniet toreaģenta molekulām ir vienāds uzturēšanās laiks reaktorā, lai reaģenta koncentrācija un ķīmiskās reakcijas ātrums jebkurā reaktora punktā laika gaitā nemainītos, tikai ar caurules garumu.
2. Reaktoriem piemīt īpašībasmazs tilpums, liels īpatnējās virsmas laukums, un liels siltuma pārneses laukums uz tilpuma vienību, padarot tos īpaši piemērotus reakcijām ar lielu termisko efektu.
3. Pateicoties ātrajam reakcijas ātrumam un reaģentu plūsmas ātrumam reaktorā, tā ražošanas jauda ir augsta.
4. Reaktori ir piemēroti liela mēroga un nepārtrauktai ķīmiskai ražošanai.
Turklāt ķīmisko reaktoru projektēšanā jāņem vērā arī tādi faktori kā darba spiediens, temperatūra, materiāla plūsmas ātrums un reakcijas ātrums, kā arī katalizatoru izmantošana. Dažādu veidu ķīmiskajiem reaktoriem, piemēram, tējkannas reaktoriem, cauruļu reaktoriem, torņu reaktoriem, fiksētā slāņa reaktoriem un verdošā slāņa reaktoriem, katram ir savas īpašības un pielietojamība.
Ir daudz veidu ķīmisko reaktoru, un šādi ir vairāki izplatīti ķīmiskie reaktori:
1. Tējkannas reaktors: Tējkannas reaktors, kas pazīstams arī kā tvertnes vai katla reaktors, ir reaktora veids ar salīdzinoši vienkāršu uzbūvi un plašu pielietojumu dažādiem reaktoriem. To var izmantot viendabīgām reakcijām vai neviendabīgām reakcijām galvenokārt šķidrā fāzē. Piemēram, neviendabīgā šķidrā fāze, šķidrā-cietā fāze, gāzes-šķidruma fāze, gāzes-šķidruma cietā fāze utt. Tējkannas reaktora struktūra galvenokārt sastāv no četrām daļām: apvalka, maisīšanas ierīces, vārpstas blīvējuma un siltuma. maiņas ierīce.
2. Cauruļveida reaktors: Ķīmiskajā ražošanā nepārtraukti darbināmu cauruļveida reaktoru ar lielu malu attiecību var tuvināt kā ideālu pārvietošanas plūsmas reaktoru (PFR). Tas ir piemērots gan šķidrās fāzes reakcijām, gan gāzes fāzes reakcijām. Tā kā PFR spēj izturēt augstu spiedienu, tas ir īpaši piemērots reakcijām zem spiediena. Tā priekšrocības ir mazs tilpums, liels īpatnējais virsmas laukums, mazāka pretsajaukšana, nepārtrauktas reakcijas parametru izmaiņas un viegla kontrole. Tomēr lēnām reakcijām ir vajadzīgas garas caurules un liels spiediena kritums.
3. Virzuļa plūsmas reaktors: Šī reaktora īpašība ir pieņemt, ka starp materiāliem, kas nonāk reaktorā dažādos laikos, nenotiek apgrieztā sajaukšanās (atgriezeniskā sajaukšanās). Reaģents plūst pa caurules garumu, un reakcijas laiks ir atkarīgs no caurules garuma. Tā koncentrācija mainās līdz ar plūsmas virzienu no viena šķērsgriezuma uz otru.
Turklāt ir dažāda veida ķīmiskie reaktori, piemēram, vairāku cauruļu paralēlo cauruļu reaktori un U-cauruļu reaktori.
Bioreaktoru konstrukcijas raksturlielumi galvenokārt ietver šādus punktus:
1. Piemērots liela apjoma audzēšanai: Bioreaktoriem ir liels tilpums un virsmas laukums, kas var nodrošināt pietiekami daudz vietas šūnu augšanai un ir piemēroti liela apjoma audzēšanai.
2. Vienmērīga sajaukšana: Sajaukšanas efekts bioreaktorā ir labs, kas var nodrošināt vienmērīgu šūnu sadalījumu barotnē, kas veicina šūnu augšanu un vielmaiņu.
3. Saglabājiet atbilstošus vides apstākļus: Bioreaktori parasti ir aprīkoti ar kontroles ierīcēm, piemēram, temperatūru, pH un izšķīdušu skābekli, kas var uzturēt atbilstošus vides apstākļus un atvieglot šūnu augšanu un vielmaiņu.
4. Viegla darbība: Bioreaktora darbība ir salīdzinoši vienkārša, ļaujot veikt ērtas darbības, piemēram, padevi, iztukšošanu, maisīšanu un temperatūras regulēšanu.
5. Pielāgojiet vairākiem šūnu veidiem: Bioreaktori ir piemēroti dažādiem šūnu tipiem, piemēram, baktērijām, rauga, dzīvnieku šūnām utt., un tos var veidot atbilstoši dažādu šūnu tipu vajadzībām.
6. Nodrošināt šūnu metabolītu kvalitāti: Bioreaktors var nodrošināt piemērotus vides apstākļus, lai nodrošinātu stabilu un atbilstošu šūnu metabolītu kvalitāti.
7. Izvairīšanās no piesārņojuma: Bioreaktora konstrukcijā ir paredzēti pasākumi, lai izvairītos no piesārņojuma, piemēram, blīvēšanas ierīces, filtri utt., Kas var efektīvi izvairīties no ārējā piesārņojuma ietekmes uz šūnu kultūru.
Dažādiem bioreaktoru veidiem ir arī savas unikālās konstrukcijas īpašības, piemēram, jauktās tvertnes bioreaktoriem, kuriem ir tādas priekšrocības kā augsta sajaukšanas pakāpe un plaša pielāgošanās spēja, un tie ir piemēroti liela mēroga kultivēšanai; Airlift bioreaktoram, kas maisa barotni caur gaisa cirkulāciju, ir tādas priekšrocības kā augsta skābekļa pārneses efektivitāte un viegla darbība, kas padara to piemērotu liela mēroga augu šūnu kultivēšanai; Imobilizēto šūnu bioreaktorā tiek izmantota imobilizācijas tehnoloģija, kas var uzlabot šūnu stabilitāti un nepārtrauktas kultūras efektivitāti; Gaismas bioreaktors ir piemērots augu šūnu audzēšanai, ierīkojot gaismas sistēmu.
Populāri bioreaktori:
1. Maisots bioreaktors: Šim reaktora tipam ir augsta sajaukšanas pakāpe, plaša pielāgošanās spēja un viegla temperatūras, pH, izšķīdušā skābekļa un barības vielu koncentrācijas kontrole reaktorā, tāpēc to plaši izmanto liela mēroga audzēšanā.
2. Gaisa transportēšanas bioreaktors: Maisot barotni caur gaisa cirkulāciju, tai ir augsta skābekļa pārneses efektivitāte, salīdzinoši vienkārša reaktora struktūra un darbība, un tā ir piemērota liela mēroga augu šūnu audzēšanai.
3. Imobilizētu šūnu bioreaktori: sadalīts pildslāņa bioreaktoros un verdošā slāņa bioreaktoros. Saspiestā slāņa bioreaktors bieži vien ir pakļauts daļiņu lūzumam un bloķēšanai, ko izraisa daļiņu saspiešana. Verdošā slāņa bioreaktorā šķidruma enerģija tiek izmantota, lai nesošās daļiņas noturētu suspendētā stāvoklī, tādējādi nodrošinot labu sajaukšanas efektu. Tomēr šķidruma bīdes spēks un daļiņu sadursme bieži izraisa daļiņu bojājumus un šūnu izplūdi.
4. Viegls bioreaktors: Virs maisītā vai airlift bioreaktora ir uzstādīta gaismas sistēma, kas piemērota augu šūnu audzēšanai.
5. Bungu bioreaktors: Tam ir vienotas suspensijas sistēmas priekšrocības, zema bīdes vide, augsta skābekļa padeves efektivitāte un šūnu sieniņu adhēzijas novēršana, padarot to piemērotu augsta blīvuma augu suspendēto šūnu audzēšanai.
Apkopojums:
Galvenā atšķirība starp ķīmiskajiem reaktoriem un bioreaktoriem slēpjas to dizainā un lietošanā. Ķīmiskos reaktorus galvenokārt izmanto ķīmiskām reakcijām, savukārt bioreaktorus galvenokārt izmanto bioloģisko procesu atbalstam. Ķīmiskajiem reaktoriem parasti jāreaģē augstas temperatūras un spiediena apstākļos, savukārt bioreaktori parasti reaģē istabas temperatūrā un spiedienā. Turklāt ķīmisko reaktoru reakcijas ātrums ir ātrāks, savukārt bioreaktoru reakcijas ātrums ir lēnāks. Produktu koncentrācija ķīmiskajos reaktoros parasti ir augsta, savukārt bioreaktoros produktu koncentrācija ir salīdzinoši zema. Ķīmisko reaktoru selektivitāte ir zema, savukārt bioreaktoru selektivitāte ir augsta.