A bioreactor can be described as a container like device that provides a stable environment for the reproduction of microorganisms and maintains a stable equilibrium during the biochemical processes carried out by these microorganisms to produce the required substances.
En biotecnología, un biorreactor se refiere a un dispositivo utilizado para el cultivo in vitro de microorganismos y células, que obtiene diversos productos y fármacos objetivo a través de reacciones bioquímicas o metabolismo biológico. Básicamente, todo lo que involucra el metabolismo celular y el cultivo celular requiere la participación de biorreactores. Existen varios tipos de biorreactores de Bailun, como el biorreactor de acero inoxidable, el biorreactor de vidrio y el biorreactor de cultivo celular.
Biorreactor: Es un sistema de dispositivos, células, tejidos, órganos, etc. que utiliza las funciones biológicas de los organismos para obtener productos objetivo a través de reacciones bioquímicas o metabolismo biológico in vitro o in vivo. Un biorreactor en bioingeniería es un sistema de dispositivos que utiliza las funciones biológicas de los organismos (como microorganismos, células; los microorganismos incluyen bacterias, virus, hongos y algunas algas, etc.) para llevar a cabo reacciones bioquímicas in vitro. Es un tipo de simulador de funciones biológicas, como tanques de fermentación, tanques de cultivo celular, reactores de células inmovilizadas, etc.
Bailun tiene varios tipos de biorreactores, entre los que se incluyen principalmente los siguientes。
Tipos de Biorreactor para Bailun
1. Biorreactor de agitación mecánica estándar
Biorreactores agitados mecánicamente Están hechos de dos materiales: vidrio y acero inoxidable. El biorreactor con agitación mecánica es uno de los tipos más utilizados en las fábricas de fermentación. Utiliza la función de un agitador mecánico para mezclar completamente el aire y el puré, lo que promueve la disolución del oxígeno en el puré para garantizar el suministro de oxígeno necesario para el crecimiento microbiano, la fermentación y los productos metabólicos.
La función principal de la agitación es la mezcla y la transferencia de masa. Incluso si el aire introducido dispersa las burbujas y las mezcla completamente con el caldo de fermentación, las burbujas se rompen para aumentar la interfaz de contacto gas-líquido, obtener la tasa de transferencia de oxígeno requerida y suspender y dispersar las células biológicas en el sistema de fermentación para mantener una mezcla trifásica gas-líquido-sólido y una transferencia de masa adecuadas, al tiempo que se mejora el proceso de transferencia de calor.
2.Biorreactor de agitación magnética
Biorreactores de agitación magnética También se dividen en dos materiales: vidrio y acero inoxidable. El agitador magnético es un instrumento de laboratorio que utiliza un agitador magnético para mezclar líquidos, utilizado principalmente para agitar o calentar y agitar simultáneamente líquidos de baja viscosidad o mezclas sólido-líquido.
El principio básico es utilizar el principio de repulsión magnética y atracción de campos magnéticos, y utilizar el campo magnético para empujar el agitador magnético colocado en el recipiente para que gire en un movimiento circular, logrando así el propósito de agitar el líquido. Combinado con el sistema de control de temperatura de calentamiento, la temperatura de la muestra se puede calentar y controlar de acuerdo con los requisitos experimentales específicos para mantener las condiciones de temperatura requeridas para el experimento y garantizar que la mezcla líquida cumpla con los requisitos experimentales.
3. Biorreactor de cultivo de células animales
Bailun’s Biorreactor de cultivo celular Está fabricado con dos materiales: vidrio y acero inoxidable. El biorreactor de células animales es un sistema que simula el ambiente in vivo de los animales y realiza cultivos biológicos in vitro. Es un producto de alta tecnología que integra múltiples disciplinas como mecánica, fluidos, control y biología.
Los biorreactores celulares impulsan el flujo de líquido mediante la rotación de las palas agitadoras, lo que proporciona energía para la agitación en fase líquida. Su estructura es similar a los tanques de fermentación microbiana tradicionales, con la principal diferencia en la estructura del agitador. Debido a la falta de paredes celulares en las células animales, son muy sensibles a las fuerzas de corte. Para evitar daños a las células, se han realizado mejoras en el reactor agitado, incluida la mejora de la pala agitadora, el método de suministro de gas y la adición de accesorios, con el fin de optimizar aún más el entorno adecuado para el crecimiento celular.
4. Biorreactor de vacunas
Los biorreactores se utilizan ampliamente en la producción de vacunas virales basadas en cultivos celulares, especialmente durante la pandemia de COVID-19 en 2019. En este contexto, el desarrollo y la aplicación de biorreactores pueden proporcionar una producción de vacunas más eficiente y rentable para satisfacer la demanda mundial de vacunas. La producción de vacunas virales no puede separarse del desarrollo de la biotecnología previa. En particular, existe una necesidad urgente de exploración a escala de laboratorio para un mayor desarrollo.
5. Fotobiorreactor
Hay dos tipos de fotobiorreactores En Bailun: biorreactores de vidrio y biorreactores de acero inoxidable. Las características de los fotobiorreactores son mayor productividad. Gran relación superficie-volumen. Mejor control del suministro de gas. Reducción de la evaporación del medio de crecimiento. La temperatura es más uniforme.
La desventaja de los fotobiorreactores es que el costo de capital es muy alto. La productividad y el costo de producción de algunos fotobiorreactores cerrados no son mucho mejores que los de los sistemas de acuicultura en estanques abiertos. Existen dificultades técnicas en la desinfección.
Aplicación de los fotobiorreactores: La principal aplicación de los fotobiorreactores es en el proceso de fotosíntesis, que implica el crecimiento de biomasa vegetal o el crecimiento de microalgas en condiciones limitadas.
6. Biorreactor de estado sólido
El Bailun biorreactor de estado sólido Está hecho de material de acero inoxidable. La fermentación en estado sólido se refiere al proceso de reacción biológica de la fermentación utilizando microorganismos en un sustrato sólido con cierta humedad. En comparación con otros métodos de fermentación, la fermentación en estado sólido tiene muchas ventajas, como una amplia gama de fuentes de medios, bajo costo, bajo consumo de energía, sin necesidad de tratamiento de aguas residuales y menor contaminación ambiental.
7. Fermentador de elevación aérea
Hay dos tipos de Biorreactores de elevación de aire from Bailun: glass air lift bioreactors and stainless steel air lift bioreactors. Air lift bioreactors are similar to bubble column reactors, but they differ in that they have guide tubes. It is an inner tube (referred to as an “inner loop gas lift bioreactor”) or an outer tube (referred to as an “outer loop gas lift bioreactor”) used for gas lift, which can enhance circulation and oxygen transfer, as well as balance shear forces in the reactor.
El biorreactor de circulación interna por aire consiste en un recipiente con tubos de flujo internos que permiten la circulación del líquido a través de canales internos. El diseño de un biorreactor es simple y claro, con su volumen y circulación a una velocidad de fermentación predeterminada.
El biorreactor de elevación por gas con circulación externa tiene un circuito externo que permite que el líquido fluya a través de diferentes canales independientes. Se pueden modificar para satisfacer diversas necesidades de fermentación. Por lo general, el uso de un biorreactor de elevación por gas como sistema de columna de burbujeo es más efectivo, especialmente para suspensiones microbianas más densas. Esto se debe a que en estos biorreactores, la mezcla de componentes es mejor que en las columnas de burbujeo.
The characteristics of a air lift bioreactor are that the area where the two zones are separated for injection is called the riser, and the area without gas fuel is called the downcomer. The density of the riser area is lower than that of the downcomer area that causes circulation (therefore, when there is less or no gas in the downcomer area, circulation will be enhanced).
For maximum mass transfer, the cross-sectional area ratio of the riser to the downcomer should be between 1.8 and 4.3. The circulation rate of liquid increases with the square of the air transport system. Therefore, the reactor is built with a large aspect ratio. The air-liquid separator located in the head area can reduce gas residue downstream.
Aplicaciones del biorreactor de transporte aéreo:
Este reactor se utiliza normalmente para el cultivo de organismos sensibles al esfuerzo cortante. Los biorreactores de transporte aéreo se utilizan habitualmente en la tecnología de bioprocesamiento aeróbico. Garantizan un flujo de líquido controlado en el sistema de circulación mediante bombeo. Debido a su alta eficiencia, a veces se prefieren los biorreactores de transporte aéreo, como en la producción de metanol, el tratamiento de aguas residuales y la producción de proteínas unicelulares.
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