Quina diferència hi ha entre un bioreactor i un reactor químic
Nov 03, 2023
Deixa un missatge
La principal diferència entre els reactors químics i els bioreactors rau en el seu disseny i ús.
Un reactor químic és un dispositiu utilitzat per dur a terme reaccions químiques. Normalment consta d'un recipient que conté reactius, catalitzadors i medis. L'objectiu principal d'un reactor químic és obtenir els productes necessaris mitjançant reaccions químiques en determinades condicions. Un bioreactor és un dispositiu utilitzat per dur a terme reaccions o processos biològics. Normalment està dissenyat per proporcionar condicions de creixement i ambient adequats per donar suport al creixement i la reproducció de microorganismes o cèl·lules. L'objectiu principal d'un bioreactor és produir els productes necessaris, com ara proteïnes, metabòlits cel·lulars o altres substàncies biològiques, mitjançant processos biològics. Per tant, la principal diferència entre els reactors químics i els bioreactors rau en el seu disseny i ús. Els reactors químics s'utilitzen principalment per a reaccions químiques, mentre que els bioreactors s'utilitzen principalment per donar suport a processos biològics.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Les característiques de disseny dels reactors químics inclouen principalment els punts següents:
1. Assegureu-vos queles molècules del reactiu tenen el mateix temps de residència al reactor, de manera que la concentració i la velocitat de reacció química del reactiu en qualsevol punt del reactor no canvien amb el temps, només amb la longitud del tub.
2. Els reactors tenen les característiques depetit volum, gran superfície específica, i una gran àrea de transferència de calor per unitat de volum, el que els fa especialment adequats per a reaccions amb grans efectes tèrmics.
3. A causa de la velocitat de reacció ràpida i el cabal dels reactius al reactor, la seva capacitat de producció és elevada.
4. Els reactors són adequats per a la producció química a gran escala i contínua.
A més, el disseny dels reactors químics també ha de tenir en compte factors com la pressió de funcionament, la temperatura, el cabal de material i la velocitat de reacció i l'ús de catalitzadors. Els diferents tipus de reactors químics, com ara reactors de bullidor, reactors de tub, reactors de torre, reactors de llit fix i reactors de llit fluiditzat, tenen cadascun les seves pròpies característiques i aplicabilitat.
Hi ha molts tipus de reactors químics, i els següents són diversos reactors químics comuns:
1. Reactor de bullidor: El reactor de bullidor, també conegut com a reactor de dipòsit o olla, és un tipus de reactor amb una estructura relativament senzilla i una àmplia aplicació entre diversos reactors. Es pot utilitzar per a reaccions homogènies o per a reaccions heterogènies principalment en fase líquida. Com ara fase líquida heterogènia, fase líquid-sòlida, fase gas-líquid, fase sòlida gas-líquida, etc. L'estructura d'un reactor de bullidor consta principalment de quatre parts: una closca, un dispositiu d'agitació, un segell de l'eix i una calor. dispositiu d'intercanvi.
2. Reactor tubular: En la producció química, un reactor tubular de funcionament continu amb una gran relació d'aspecte es pot aproximar com un reactor de flux de desplaçament ideal (PFR). És adequat tant per a reaccions en fase líquida com per a reaccions en fase gasosa. A causa de la seva capacitat de suportar altes pressions, el PFR és especialment adequat per a reaccions a pressió. Té els avantatges d'un volum petit, una gran superfície específica, menys retromescla, canvis continus en els paràmetres de reacció i un fàcil control. Tanmateix, per a reaccions lentes, calen canonades llargues i una gran caiguda de pressió.
3. Reactor de flux de pistó: La característica d'aquest reactor és suposar que no hi ha mescla inversa (backmixing) entre els materials que entren al reactor en diferents moments. El reactiu flueix al llarg del tub i el temps de reacció és funció de la longitud del tub. La seva concentració canvia amb la direcció del flux d'una secció transversal a una altra.
A més, hi ha diferents tipus de reactors químics, com ara reactors de tubs paral·lels de tubs múltiples i reactors de tubs en U.
Les característiques de disseny dels bioreactors inclouen principalment els punts següents:
1. Apte per al cultiu a gran escala: Els bioreactors tenen un gran volum i superfície, que poden proporcionar espai suficient per al creixement cel·lular i són adequats per al cultiu a gran escala.
2. Mescla uniforme: L'efecte de barreja al bioreactor és bo, cosa que pot garantir la distribució uniforme de les cèl·lules en el medi de cultiu, que afavoreix el creixement i el metabolisme cel·lular.
3. Mantenir les condicions ambientals adequades: Els bioreactors solen estar equipats amb dispositius de control com la temperatura, el pH i l'oxigen dissolt, que poden mantenir les condicions ambientals adequades i facilitar el creixement i el metabolisme cel·lular.
4. Fàcil operació: El funcionament del bioreactor és relativament senzill, permetent operacions convenients com l'alimentació, la descàrrega, l'agitació i el control de la temperatura.
5. Adaptar-se a diversos tipus de cèl·lules: Els bioreactors són adequats per a diversos tipus de cèl·lules, com ara bacteris, llevats, cèl·lules animals, etc., i es poden dissenyar segons les necessitats dels diferents tipus de cèl·lules.
6. Assegurar la qualitat dels metabòlits cel·lulars: El bioreactor pot proporcionar condicions ambientals adequades per garantir una qualitat estable i compatible dels metabòlits cel·lulars.
7. Evitar la contaminació: El disseny del bioreactor té mesures per evitar la contaminació, com ara dispositius de segellat, filtres, etc., que poden evitar eficaçment l'impacte de la contaminació externa en el cultiu cel·lular.
Els diferents tipus de bioreactors també tenen les seves característiques de disseny úniques, com els bioreactors de tancs agitats, que tenen avantatges com un alt grau de mescla i una àmplia adaptabilitat, i són adequats per al cultiu a gran escala; El bioreactor de transport aeri, que agita el medi de cultiu a través de la circulació d'aire, té avantatges com ara una alta eficiència de transferència d'oxigen i un funcionament fàcil, el que el fa adequat per al cultiu a gran escala de cèl·lules vegetals; El bioreactor de cèl·lules immobilitzades adopta tecnologia d'immobilització, que pot millorar l'estabilitat de les cèl·lules i l'eficiència del cultiu continu; El bioreactor de llum és adequat per al cultiu de cèl·lules vegetals mitjançant la configuració d'un sistema de llum.
Bioreactors comuns:
1. Bioreactor agitat: Aquest tipus de reactor té els avantatges d'un alt grau de mescla, una àmplia adaptabilitat i un fàcil control de la temperatura, el pH, l'oxigen dissolt i la concentració de nutrients dins del reactor, el que fa que sigui àmpliament utilitzat en el cultiu a gran escala.
2. Bioreactor de transport aeri: En remenar el medi de cultiu a través de la circulació d'aire, té una alta eficiència de transferència d'oxigen, una estructura i un funcionament del reactor relativament simples i és adequat per al cultiu a gran escala de cèl·lules vegetals.
3. Bioreactors cel·lulars immobilitzats: dividit en bioreactors de llit empaquetat i bioreactors de llit fluiditzat. El bioreactor de llit empaquetat sovint és propens a trencar-se i bloquejar partícules a causa de la compressió entre partícules. En un bioreactor de llit fluiditzat, l'energia del fluid s'utilitza per mantenir les partícules de suport en estat suspès, donant lloc a un bon efecte de mescla. Tanmateix, la força de cisalla del fluid i la col·lisió de partícules sovint causen danys a les partícules i l'eflux cel·lular.
4. Bioreactor lleuger: S'instal·la un sistema de llum a la part superior d'un bioreactor agitat o de transport aeri, que és adequat per al cultiu de cèl·lules vegetals.
5. Bioreactor de tambor: Té els avantatges d'un sistema de suspensió uniforme, un entorn de baixa cisalla, una alta eficiència en el subministrament d'oxigen i la prevenció de l'adhesió de la paret cel·lular, el que el fa adequat per al cultiu de cèl·lules en suspensió de plantes d'alta densitat.
Resum:
La principal diferència entre els reactors químics i els bioreactors rau en el seu disseny i ús. Els reactors químics s'utilitzen principalment per a reaccions químiques, mentre que els bioreactors s'utilitzen principalment per donar suport a processos biològics. Els reactors químics solen reaccionar en condicions d'alta temperatura i pressió, mentre que els bioreactors solen reaccionar a temperatura i pressió ambient. A més, la velocitat de reacció dels reactors químics és més ràpida, mentre que la velocitat de reacció dels bioreactors és més lenta. La concentració de productes als reactors químics sol ser alta, mentre que la concentració de productes als bioreactors és relativament baixa. La selectivitat dels reactors químics és baixa, mentre que la selectivitat dels bioreactors és alta.