生物反應(yīng)器的類型
時(shí)間：2022.07.11
生物反應(yīng)器是生物在反應(yīng)的過程中非常重要的一個(gè)方面，對于實(shí)驗(yàn)室研宄和工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，提高生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與操作的合理性會提高該反應(yīng)過程的效率。而內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定其反應(yīng)設(shè)備的不同用途，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)生物體系的生存，不同的操作環(huán)境決定不同的內(nèi)構(gòu)件。對生物反應(yīng)器可從各個(gè)角度區(qū)分出以下所列的主要類型:
①根據(jù)反應(yīng)器的幾何形狀和機(jī)械結(jié)構(gòu)特征，可將其分為罐式（釜式）、管式、塔式、膜式等類型（如下圖1、2）。
罐式（釜式）反應(yīng)器的高徑比較小，一般為1~3；管式反應(yīng)器長徑比較大，一般大于30；塔式反應(yīng)器的高徑比介于罐式和管式之間，一般為2~5；膜式反應(yīng)器一般是通過膜組件與各種反應(yīng)器組成反應(yīng)器系統(tǒng)，膜組件在其中起將生物催化劑與反應(yīng)液分離的作用。
由于這種根據(jù)幾何形狀和結(jié)構(gòu)特征的分類考慮了生物反應(yīng)器的流體力學(xué)和混合特性，因此是反應(yīng)器設(shè)計(jì)中使用的一種主要選型依據(jù)。
②根據(jù)反應(yīng)器的操作方式，可將其分為分批操作、連續(xù)操作和半分批操作式反應(yīng)器。
由于操作方式是過程優(yōu)化的主要變量，用此變量可以從生物反應(yīng)動力學(xué)的基本特性出發(fā)對過程優(yōu)化，因此這種分類方法有其合理性。
③根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)物料混合方式的不同，可將其分為機(jī)械攪拌式、氣流攪拌式和液體環(huán)流式。
機(jī)械攪拌式和氣流攪拌式分別以機(jī)械攪拌和壓縮空氣為動力實(shí)現(xiàn)物料的混合。這類反應(yīng)器中較典型的有通氣式機(jī)械攪拌微生物發(fā)酵罐、采用氣流攪拌的鼓泡塔反應(yīng)器和環(huán)流反應(yīng)器（如下圖3~5）。環(huán)流反應(yīng)器也稱為氣升式反應(yīng)器。環(huán)流反應(yīng)器通過在反應(yīng)器內(nèi)部或外部設(shè)置導(dǎo)流管，使液體在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)和與其他物料混合。也有的環(huán)流反應(yīng)器在液休環(huán)流道上裝有循環(huán)泵，以加強(qiáng)循環(huán)強(qiáng)度。
④根據(jù)反應(yīng)器中生物催化劑和反應(yīng)物系的相態(tài)來分，則有均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器。
對于細(xì)胞反應(yīng)，反應(yīng)器中存在可認(rèn)為是呈固態(tài)的細(xì)胞、液體和通人的氣體，故常用的通氣式機(jī)械攪拌反應(yīng)器、進(jìn)行氣-液兩相接觸的鼓泡塔反應(yīng)器和環(huán)流反應(yīng)器均為氣液-固三相反應(yīng)器。對于反應(yīng)物系僅為液體和游離酶組成的酶反應(yīng)其反應(yīng)器即為均相反應(yīng)器。
⑤根據(jù)所用生物催化劑的不同，生物反應(yīng)器可分為酶反應(yīng)器和細(xì)胞反應(yīng)器兩大類。
酶反應(yīng)器有以液相中游離的酶作催化劑的均相酶反應(yīng)器，以固定化酶為催化劑的填充床和流化床反應(yīng)器（如下圖6、7），或裝有截留酶分子的膜組件的膜式酶反應(yīng)器。
根據(jù)細(xì)胞的類型，細(xì)胞反應(yīng)器可分為微生物反應(yīng)器、動物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器、植物細(xì)胞培養(yǎng)反器。
以上就是關(guān)于《生物反應(yīng)器類型》的相關(guān)介紹，HOLVES（霍爾斯）致力于生物醫(yī)藥、生物分離工程、生物發(fā)酵及創(chuàng)新材料等行業(yè)領(lǐng)域。通過多年的努力，已具備豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)到設(shè)備生產(chǎn)、安裝調(diào)試等一系列服務(wù)，能夠提供整體解決方案和交鑰匙工程，贏得了客戶和業(yè)內(nèi)的良好口碑。想要了解更多相關(guān)信息，請持續(xù)關(guān)注霍爾斯企業(yè)網(wǎng)站http://m.gsjz.com.cn/
①根據(jù)反應(yīng)器的幾何形狀和機(jī)械結(jié)構(gòu)特征，可將其分為罐式（釜式）、管式、塔式、膜式等類型（如下圖1、2）。
罐式（釜式）反應(yīng)器的高徑比較小，一般為1~3；管式反應(yīng)器長徑比較大，一般大于30；塔式反應(yīng)器的高徑比介于罐式和管式之間，一般為2~5；膜式反應(yīng)器一般是通過膜組件與各種反應(yīng)器組成反應(yīng)器系統(tǒng)，膜組件在其中起將生物催化劑與反應(yīng)液分離的作用。
由于這種根據(jù)幾何形狀和結(jié)構(gòu)特征的分類考慮了生物反應(yīng)器的流體力學(xué)和混合特性，因此是反應(yīng)器設(shè)計(jì)中使用的一種主要選型依據(jù)。
②根據(jù)反應(yīng)器的操作方式，可將其分為分批操作、連續(xù)操作和半分批操作式反應(yīng)器。
由于操作方式是過程優(yōu)化的主要變量，用此變量可以從生物反應(yīng)動力學(xué)的基本特性出發(fā)對過程優(yōu)化，因此這種分類方法有其合理性。
③根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)物料混合方式的不同，可將其分為機(jī)械攪拌式、氣流攪拌式和液體環(huán)流式。
機(jī)械攪拌式和氣流攪拌式分別以機(jī)械攪拌和壓縮空氣為動力實(shí)現(xiàn)物料的混合。這類反應(yīng)器中較典型的有通氣式機(jī)械攪拌微生物發(fā)酵罐、采用氣流攪拌的鼓泡塔反應(yīng)器和環(huán)流反應(yīng)器（如下圖3~5）。環(huán)流反應(yīng)器也稱為氣升式反應(yīng)器。環(huán)流反應(yīng)器通過在反應(yīng)器內(nèi)部或外部設(shè)置導(dǎo)流管，使液體在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)和與其他物料混合。也有的環(huán)流反應(yīng)器在液休環(huán)流道上裝有循環(huán)泵，以加強(qiáng)循環(huán)強(qiáng)度。
④根據(jù)反應(yīng)器中生物催化劑和反應(yīng)物系的相態(tài)來分，則有均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器。
對于細(xì)胞反應(yīng)，反應(yīng)器中存在可認(rèn)為是呈固態(tài)的細(xì)胞、液體和通人的氣體，故常用的通氣式機(jī)械攪拌反應(yīng)器、進(jìn)行氣-液兩相接觸的鼓泡塔反應(yīng)器和環(huán)流反應(yīng)器均為氣液-固三相反應(yīng)器。對于反應(yīng)物系僅為液體和游離酶組成的酶反應(yīng)其反應(yīng)器即為均相反應(yīng)器。
⑤根據(jù)所用生物催化劑的不同，生物反應(yīng)器可分為酶反應(yīng)器和細(xì)胞反應(yīng)器兩大類。
酶反應(yīng)器有以液相中游離的酶作催化劑的均相酶反應(yīng)器，以固定化酶為催化劑的填充床和流化床反應(yīng)器（如下圖6、7），或裝有截留酶分子的膜組件的膜式酶反應(yīng)器。
根據(jù)細(xì)胞的類型，細(xì)胞反應(yīng)器可分為微生物反應(yīng)器、動物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器、植物細(xì)胞培養(yǎng)反器。
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