Koja je razlika između bioreaktora i hemijskog reaktora
Nov 03, 2023
Ostavi poruku
Glavna razlika između hemijskih reaktora i bioreaktora leži u njihovom dizajnu i upotrebi.
Hemijski reaktor je uređaj koji se koristi za provođenje hemijskih reakcija. Obično se sastoji od spremnika koji sadrži reaktante, katalizatore i medije. Glavna svrha hemijskog reaktora je da dobije potrebne proizvode kroz hemijske reakcije pod određenim uslovima. Bioreaktor je uređaj koji se koristi za provođenje bioloških reakcija ili procesa. Obično je dizajniran da obezbedi odgovarajuće uslove za rast i okruženje za podršku rasta i reprodukcije mikroorganizama ili ćelija. Glavna svrha bioreaktora je da proizvede potrebne proizvode, kao što su proteini, ćelijski metaboliti ili druge biološke supstance, kroz biološke procese. Dakle, glavna razlika između hemijskih reaktora i bioreaktora leži u njihovom dizajnu i upotrebi. Hemijski reaktori se uglavnom koriste za kemijske reakcije, dok se bioreaktori uglavnom koriste za podršku biološkim procesima.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Karakteristike dizajna hemijskih reaktora uglavnom uključuju sljedeće točke:
1. Osigurajte tomolekuli reaktanta imaju jednako vrijeme boravka u reaktoru, tako da se koncentracija i brzina kemijske reakcije reaktanta u bilo kojoj tački reaktora ne mijenjaju s vremenom, već samo s dužinom cijevi.
2. Reaktori imaju karakteristikemala zapremina, velika specifična površina, i velika površina prijenosa topline po jedinici volumena, što ih čini posebno pogodnim za reakcije sa velikim toplinskim efektima.
3. Zbog velike brzine reakcije i protoka reaktanata u reaktoru, njegov proizvodni kapacitet je visok.
4. Reaktori su pogodni za veliku i kontinuiranu hemijsku proizvodnju.
Pored toga, dizajn hemijskih reaktora takođe treba da uzme u obzir faktore kao što su radni pritisak, temperatura, protok materijala i brzina reakcije, kao i upotreba katalizatora. Različiti tipovi hemijskih reaktora, kao što su reaktori sa kotlićem, cijevni reaktori, reaktori sa tornjem, reaktori s fiksnim slojem i reaktori s fluidiziranim slojem, svaki ima svoje karakteristike i primjenjivost.
Postoji mnogo tipova hemijskih reaktora, a sledeće su nekoliko uobičajenih hemijskih reaktora:
1. Kettle reactor: Kettle reaktor, takođe poznat kao reaktor sa rezervoarom ili lonac, je tip reaktora sa relativno jednostavnom strukturom i širokom primenom među različitim reaktorima. Može se koristiti za homogene reakcije ili za heterogene reakcije uglavnom u tečnoj fazi. Kao što su heterogena tečna faza, tečna-čvrsta faza, gasno-tečna faza, gasno-tečna čvrsta faza, itd. Struktura reaktora za kotao uglavnom se sastoji od četiri dela: omotača, uređaja za mešanje, brtve vratila i toplote uređaj za zamjenu.
2. Cjevasti reaktor: U hemijskoj proizvodnji, cevasti reaktor sa kontinuiranim radom sa velikim odnosom širine i visine može se aproksimirati kao idealni protočni reaktor (PFR). Pogodan je i za reakcije u tečnoj fazi i za reakcije u gasnoj fazi. Zbog svoje sposobnosti da izdrži visoke pritiske, PFR je posebno pogodan za reakcije pod pritiskom. Ima prednosti male zapremine, velike specifične površine, manjeg povratnog mešanja, stalne promene parametara reakcije i lake kontrole. Međutim, za spore reakcije, postoji potreba za dugim cijevima i velikim padom tlaka.
3. Klipni protočni reaktor: Karakteristika ovog reaktora je pretpostavka da nema obrnutog miješanja (povratnog miješanja) između materijala koji ulaze u reaktor u različito vrijeme. Reaktant teče duž dužine cijevi, a vrijeme reakcije je funkcija dužine cijevi. Njegova koncentracija se mijenja sa smjerom strujanja od jednog presjeka do drugog.
Osim toga, postoje različite vrste kemijskih reaktora kao što su višecijevni paralelni cijevni reaktori i U-cijevni reaktori.
Karakteristike dizajna bioreaktora uglavnom uključuju sljedeće točke:
1. Pogodno za uzgoj velikih razmera: Bioreaktori imaju veliku zapreminu i površinu, što može pružiti dovoljno prostora za rast ćelija i pogodni su za uzgoj velikih razmera.
2. Ujednačeno mešanje: Efekat miješanja u bioreaktoru je dobar, što može osigurati ujednačenu distribuciju ćelija u mediju kulture, što je pogodno za rast i metabolizam ćelija.
3. Održavajte odgovarajuće uslove životne sredine: Bioreaktori su obično opremljeni kontrolnim uređajima kao što su temperatura, pH i rastvoreni kiseonik, koji mogu održavati odgovarajuće uslove okoline i olakšati rast i metabolizam ćelija.
4. Jednostavan rad: Rad bioreaktora je relativno jednostavan, omogućavajući zgodne operacije kao što su hranjenje, pražnjenje, miješanje i kontrola temperature.
5. Prilagodite se više tipova ćelija: Bioreaktori su pogodni za različite tipove ćelija, kao što su bakterije, kvasac, životinjske ćelije, itd., i mogu se dizajnirati prema potrebama različitih tipova ćelija.
6. Osigurati kvalitetu ćelijskih metabolita: Bioreaktor može obezbijediti odgovarajuće uslove okoline kako bi se osigurao stabilan i usklađen kvalitet ćelijskih metabolita.
7. Izbjegavanje zagađenja: Dizajn bioreaktora ima mjere za izbjegavanje zagađenja, kao što su uređaji za zaptivanje, filteri, itd., koji mogu efikasno izbjeći utjecaj vanjskog zagađenja na ćelijsku kulturu.
Različiti tipovi bioreaktora takođe imaju svoje jedinstvene karakteristike dizajna, kao što su bioreaktori u rezervoaru sa mešanjem, koji imaju prednosti kao što su visok stepen mešanja i široka prilagodljivost, i pogodni su za uzgoj velikih razmera; Airlift bioreaktor, koji agitira medijum kulture kroz cirkulaciju vazduha, ima prednosti kao što su visoka efikasnost prenosa kiseonika i jednostavan rad, što ga čini pogodnim za masovnu kultivaciju biljnih ćelija; Bioreaktor imobilizovanih ćelija usvaja tehnologiju imobilizacije, koja može poboljšati stabilnost ćelija i efikasnost kontinuirane kulture; Lagani bioreaktor je pogodan za uzgoj biljnih ćelija postavljanjem svjetlosnog sistema.
Uobičajeni bioreaktori:
1. Bioreaktor sa mešanjem: Ovaj tip reaktora ima prednosti visokog stepena mešanja, široke prilagodljivosti i lake kontrole temperature, pH, rastvorenog kiseonika i koncentracije nutrijenata unutar reaktora, što ga čini širokom upotrebom u uzgoju velikih razmera.
2. Airlift bioreaktor: Mešanjem podloge za kulturu kroz cirkulaciju vazduha, ima visoku efikasnost prenosa kiseonika, relativno jednostavnu strukturu i rad reaktora i pogodan je za uzgoj biljnih ćelija velikih razmera.
3. Imobilizirani stanični bioreaktori: podijeljena na bioreaktore sa pakiranim slojem i bioreaktore s fluidiziranim slojem. Bioreaktor sa nabijenim slojem često je sklon lomljenju čestica i začepljenju zbog kompresije između čestica. U bioreaktoru s fluidiziranim slojem, energija tekućine se koristi da bi se čestice koje nose u stanju održavale u suspendiranom stanju, što rezultira dobrim efektom miješanja. Međutim, sila smicanja tekućine i sudar čestica često uzrokuju oštećenje čestica i efluks stanica.
4. Lagani bioreaktor: Sistem rasvjete je instaliran na vrhu bioreaktora za miješanje ili vazdušni transport, koji je pogodan za uzgoj biljnih ćelija.
5. Bubanj bioreaktor: Ima prednosti ujednačenog sistema suspenzije, okruženja sa niskim smicanjem, visoke efikasnosti snabdevanja kiseonikom i sprečavanja adhezije ćelijskog zida, što ga čini pogodnim za kultivaciju suspendovanih ćelija visoke gustine biljaka.
Sažimanje:
Glavna razlika između hemijskih reaktora i bioreaktora leži u njihovom dizajnu i upotrebi. Hemijski reaktori se uglavnom koriste za kemijske reakcije, dok se bioreaktori uglavnom koriste za podršku biološkim procesima. Hemijski reaktori obično moraju reagirati pod uvjetima visoke temperature i pritiska, dok bioreaktori obično reagiraju na sobnoj temperaturi i pritisku. Osim toga, brzina reakcije kemijskih reaktora je veća, dok je brzina reakcije bioreaktora sporija. Koncentracija proizvoda u hemijskim reaktorima je obično visoka, dok je koncentracija proizvoda u bioreaktorima relativno niska. Selektivnost hemijskih reaktora je niska, dok je selektivnost bioreaktora visoka.