Kuo skiriasi bioreaktorius ir cheminis reaktorius
Nov 03, 2023
Palik žinutę
Pagrindinis skirtumas tarp cheminių reaktorių ir bioreaktorių yra jų konstrukcija ir naudojimas.
Cheminis reaktorius yra įtaisas, naudojamas cheminėms reakcijoms atlikti. Paprastai jį sudaro talpykla, kurioje yra reagentai, katalizatoriai ir terpė. Pagrindinė cheminio reaktoriaus paskirtis – tam tikromis sąlygomis cheminių reakcijų metu gauti reikiamus produktus. Bioreaktorius – tai prietaisas, naudojamas biologinėms reakcijoms ar procesams vykdyti. Paprastai jis skirtas užtikrinti tinkamas augimo sąlygas ir aplinką mikroorganizmų ar ląstelių augimui ir dauginimuisi palaikyti. Pagrindinė bioreaktoriaus paskirtis – per biologinius procesus gaminti reikiamus produktus, tokius kaip baltymai, ląstelių metabolitai ar kitos biologinės medžiagos. Todėl pagrindinis skirtumas tarp cheminių reaktorių ir bioreaktorių yra jų konstrukcija ir naudojimas. Cheminiai reaktoriai daugiausia naudojami cheminėms reakcijoms, o bioreaktoriai – biologiniams procesams palaikyti.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Cheminių reaktorių konstrukcijos charakteristikos daugiausia apima šiuos dalykus:
1. Įsitikinkite, kadreagento molekulių buvimo reaktoriuje laikas yra vienodas, kad reagento koncentracija ir cheminės reakcijos greitis bet kuriame reaktoriaus taške laikui bėgant nesikeistų, tik priklausomai nuo vamzdžio ilgio.
2. Reaktoriai turi charakteristikasmažas tūris, didelis specifinis paviršiaus plotas, ir didelis šilumos perdavimo plotas tūrio vienetui, todėl jie ypač tinka reakcijoms su dideliu šiluminiu poveikiu.
3. Dėl greito reakcijos greičio ir reagentų srauto reaktoriuje jo gamybos pajėgumai yra dideli.
4. Reaktoriai tinka didelio masto ir nuolatinei chemijos gamybai.
Be to, projektuojant cheminius reaktorius taip pat reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip darbinis slėgis, temperatūra, medžiagos srautas ir reakcijos greitis bei katalizatorių naudojimas. Įvairių tipų cheminiai reaktoriai, tokie kaip virdulio reaktoriai, vamzdiniai reaktoriai, bokštiniai reaktoriai, stacionariojo sluoksnio reaktoriai ir verdančio sluoksnio reaktoriai, kiekvienas turi savo ypatybes ir pritaikomumą.
Yra daug cheminių reaktorių tipų, o toliau pateikiami keli įprasti cheminiai reaktoriai:
1. Virdulio reaktorius: Virdulio reaktorius, taip pat žinomas kaip bako arba puodo reaktorius, yra gana paprastos struktūros reaktorių tipas, kuris plačiai naudojamas įvairiuose reaktoriuose. Jis gali būti naudojamas homogeninėms reakcijoms arba nevienalytėms reakcijoms, daugiausia skystoje fazėje. Tokie kaip nevienalytė skystoji fazė, skysta-kieta fazė, dujinė-skystoji fazė, dujų-skysta kieta fazė ir tt Virdulio reaktoriaus struktūra daugiausia susideda iš keturių dalių: korpuso, maišymo įtaiso, veleno sandariklio ir šilumos. keitimo įrenginys.
2. Vamzdinis reaktorius: Chemijos gamyboje nuolat veikiantis vamzdinis reaktorius su dideliu kraštinių santykiu gali būti prilyginamas idealiam išstūmimo srauto reaktoriui (PFR). Jis tinka tiek skystosios fazės, tiek dujų fazės reakcijoms. Dėl savo gebėjimo atlaikyti aukštą slėgį, PFR ypač tinka slėginėms reakcijoms. Jo pranašumai: mažas tūris, didelis specifinis paviršiaus plotas, mažesnis atgalinis maišymas, nuolatiniai reakcijos parametrų pokyčiai ir lengvas valdymas. Tačiau lėtoms reakcijoms reikia ilgų vamzdžių ir didelio slėgio kritimo.
3. Stūmoklinio srauto reaktorius: Šio reaktoriaus charakteristika yra ta, kad nėra atvirkštinio maišymosi (atgalinio maišymo) tarp medžiagų, patenkančių į reaktorių skirtingu laiku. Reagentas teka išilgai vamzdžio, o reakcijos laikas priklauso nuo vamzdžio ilgio. Jo koncentracija keičiasi srauto kryptimi nuo vieno skerspjūvio iki kito.
Be to, yra įvairių tipų cheminių reaktorių, pavyzdžiui, kelių vamzdžių lygiagrečių vamzdžių reaktoriai ir U vamzdžių reaktoriai.
Bioreaktorių konstrukcijos charakteristikos daugiausia apima šiuos dalykus:
1. Tinka auginti dideliais kiekiais: Bioreaktoriai turi didelį tūrį ir paviršiaus plotą, kuris gali suteikti pakankamai vietos ląstelėms augti ir yra tinkamas didelio masto auginimui.
2. Vienodas maišymas: Maišymo efektas bioreaktoriuje yra geras, o tai gali užtikrinti vienodą ląstelių pasiskirstymą auginimo terpėje, kuri yra palanki ląstelių augimui ir metabolizmui.
3. Palaikykite tinkamas aplinkos sąlygas: Bioreaktoriuose dažniausiai yra valdymo įtaisai, tokie kaip temperatūra, pH ir ištirpęs deguonis, kurie gali palaikyti tinkamas aplinkos sąlygas ir palengvinti ląstelių augimą bei medžiagų apykaitą.
4. Lengvas valdymas: Bioreaktoriaus veikimas yra gana paprastas, todėl galima patogiai atlikti tokias operacijas kaip padavimas, iškrovimas, maišymas ir temperatūros valdymas.
5. Prisitaikykite prie kelių tipų ląstelių: Bioreaktoriai tinka įvairių tipų ląstelėms, pavyzdžiui, bakterijoms, mielėms, gyvūnų ląstelėms ir kt., ir gali būti suprojektuoti pagal skirtingų ląstelių tipų poreikius.
6. Užtikrinti ląstelių metabolitų kokybę: Bioreaktorius gali sudaryti tinkamas aplinkos sąlygas, kad būtų užtikrinta stabili ir atitinkanti ląstelių metabolitų kokybę.
7. Taršos išvengimas: Bioreaktoriaus konstrukcijoje yra taršos išvengimo priemonių, pvz., sandarinimo įtaisų, filtrų ir kt., kurios gali veiksmingai išvengti išorinės taršos poveikio ląstelių kultūrai.
Įvairių tipų bioreaktoriai taip pat turi savo unikalias konstrukcijos ypatybes, pavyzdžiui, maišomų rezervuarų bioreaktoriai, kurie turi tokius privalumus kaip aukštas maišymo laipsnis ir platus pritaikomumas, ir yra tinkami didelio masto auginimui; Oro transportavimo bioreaktorius, kuris maišo auginimo terpę per oro cirkuliaciją, turi tokius privalumus kaip didelis deguonies perdavimo efektyvumas ir lengvas veikimas, todėl jis tinkamas didelio masto augalų ląstelių auginimui; Imobilizuotų ląstelių bioreaktorius naudoja imobilizacijos technologiją, kuri gali pagerinti ląstelių stabilumą ir nuolatinės kultūros efektyvumą; Lengvasis bioreaktorius tinka augalų ląstelių auginimui, įrengiant šviesos sistemą.
Įprasti bioreaktoriai:
1. Maišomas bioreaktorius: Šio tipo reaktorius pasižymi dideliu maišymo laipsniu, plačiu pritaikomumu ir lengvu temperatūros, pH, ištirpusio deguonies ir maistinių medžiagų koncentracijos reaktoriaus viduje valdymu, todėl jis plačiai naudojamas didelio masto auginimui.
2. Oro transportavimo bioreaktorius: Maišant auginimo terpę per oro cirkuliaciją, ji pasižymi dideliu deguonies perdavimo efektyvumu, gana paprasta reaktoriaus struktūra ir veikimu bei tinka didelio masto augalų ląstelių auginimui.
3. Imobilizuoti ląstelių bioreaktoriai: skirstomi į supakuoto sluoksnio bioreaktorius ir verdančio sluoksnio bioreaktorius. Supakuoto sluoksnio bioreaktorius dažnai yra linkęs į dalelių lūžimą ir užsikimšimą dėl dalelių suspaudimo. Pseudo sluoksnio bioreaktoriuje skysčio energija panaudojama, kad atraminės dalelės būtų suspenduotos, todėl gaunamas geras maišymo efektas. Tačiau skysčio šlyties jėga ir dalelių susidūrimas dažnai sukelia dalelių pažeidimus ir ląstelių nutekėjimą.
4. Lengvas bioreaktorius: Maišyto arba oro transportavimo bioreaktoriaus viršuje sumontuota šviesos sistema, kuri tinka augalų ląstelių auginimui.
5. Būgninis bioreaktorius: Jis turi vienodos suspensijos sistemos, mažo šlyties aplinkos, didelio deguonies tiekimo efektyvumo ir apsaugo nuo ląstelių sienelių sukibimo privalumų, todėl tinkamas didelio tankio augalų suspenduotų ląstelių auginimui.
Apibendrinimas:
Pagrindinis skirtumas tarp cheminių reaktorių ir bioreaktorių yra jų konstrukcija ir naudojimas. Cheminiai reaktoriai daugiausia naudojami cheminėms reakcijoms, o bioreaktoriai – biologiniams procesams palaikyti. Cheminiai reaktoriai paprastai turi reaguoti esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, o bioreaktoriai dažniausiai reaguoja esant kambario temperatūrai ir slėgiui. Be to, cheminių reaktorių reakcijos greitis yra greitesnis, o bioreaktorių – lėtesnis. Cheminiuose reaktoriuose produktų koncentracija dažniausiai yra didelė, o bioreaktoriuose – palyginti maža. Cheminių reaktorių selektyvumas mažas, o bioreaktorių – didelis.