12 vrsta bioreaktora

Bioreaktori su osnovna oprema u bioinženjeringu za pružanje odgovarajućih okolišnih uvjeta (npr. Temperatura, pH, otopljeni kisik, miješanje itd.) Kako bi podržali proces biološke reakcije mikroorganizama, stanica ili enzima. Prema različitim načelima dizajna, scenarijima aplikacije i metodama rada, bioreaktori se mogu kategorizirati u različite vrste. Slijede zajedničke klasifikacije i karakteristike:
 

Miješani rezervoar (STR)

• Karakteristike: Miješanje i prijenos mase ostvaruje se mehaničkim miješanjem (miješanje vesla), a otopljeni kisik, temperatura i pH mogu se precizno kontrolirati.
• Prijava: Široko se koristi u mikrobnoj fermentaciji (npr. Antibiotici, enzimi), kulturu životinjskih stanica (zahtijeva dizajn vesla za miješanje niskog smicanja).
• Varijanti

Izmiješeni reaktori mjehurića: kombinacija mjehurića plina i mehaničkog miješanja.
Valni miješani reaktor: stvara valove tresenjem posude, pogodnim za stanične kulture osjetljive na smicanje.
Zračni most reaktor (ALR)

• Karakteristike: Tekuća cirkulacija vođena ubrizgavanjem plina (bez mehaničkog miješanja), niska sila smicanja, manja potrošnja energije.
• Prijava: Prikladno za smicanje stanica osjetljivih na smicanje (npr. Stanice biljaka, neke stanice sisavaca) ili dugotrajnu kontinuiranu kulturu.

Reaktor s mjehurićima stupaca

• Karakteristike: Samo kroz mjehurić plina za postizanje miješanja, jednostavne strukture, ali učinkovitost miješanja je niža.
• Prijava: Pogodno za plin uključen u reakciju (poput kulture mikroalga, pročišćavanje otpadnih voda).

Spakirani krevet reaktor

• Karakteristike: Stanice ili enzimi se imobiliziraju u poroznim nosačima (npr. Gelovi, vlakna) kako bi se stvorio fiksni sloj sloja, a reakcijska tekućina teče kroz krevet.
• Primjena: kontinuirana proizvodnja metabolita (npr. Etanol, organske kiseline) ili reakcije katalizirane enzimom.

Fluidizirani reaktor

• Karakteristike: čestice nosača suspendirane u tekućini ili protoku zraka, visoke učinkovitosti prijenosa mase, ali operacija je složena.
• Primjene: Proizvodnja otpadnih voda, imobilizirana reakcija enzima.

Bioreaktor membrane (MBR)

• Karakteristike: Kombinacija tehnologije razdvajanja biološke reakcije i membrane, biomasa (npr. Mikroorganizmi, stanice) zadržava membranu.
• Aplikacije: Proizvodnja otpadnih voda, stanična kultura visoke gustoće, kontinuirano odvajanje proizvoda.

Fotobioreaktor

• Karakteristike: pružite lagane uvjete za uzgoj fotosintetskih mikroorganizama (npr. Mikroalge, cijanobakterija).
• Dizajn: prozirni materijal (staklo ili plastika), ugrađeni izvor svjetlosti ili koristi prirodno svjetlo.
• Aplikacije: biogoriva (algalna ulja), proizvodi s dodanom vrijednošću (astaksantin, beta-karoten).

Bioreaktor

• Karakteristike: Upotreba vrećica za jednokratnu upotrebu umjesto spremnika od nehrđajućeg čelika kako bi se izbjegla unakrsna kontaminacija i skratila vrijeme čišćenja i provjere valjanosti.
• Primjene: Proizvodnja cjepiva, razvoj lijekova u fazi kliničkog ispitivanja.

Perfuzijski bioreaktor

• Značajke: kontinuirano dodavanje svježeg medija i uklanjanje otpadne tekućine za održavanje visoke stanične aktivnosti i koncentracije proizvoda.
• Primjena: Stanična kultura sisavaca (npr. Monoklonska proizvodnja antitijela).

Serijski reaktor

Jednokratno dodavanje medija za kulturu, berbu proizvoda nakon završetka reakcije, jednostavna operacija, ali niža učinkovitost.

Kontinuirani reaktor

Kontinuirani unos srednje kulture i izlaz proizvoda, pogodan za velike industrijalizirane proizvodnje.

Fed batch reaktor

Postupno nadopunjavaju hranjive tvari u serijskom radu radi produljenja razdoblja rasta stanica i povećanja prinosa proizvoda (obično korištenog načina rada).

• Fermentor mikroba: poput proizvodnje antibiotika, aminokiselina.
• Reaktor životinjskih stanica: npr. Cho stanica proizvodnja antitijela.
• Biljna stanica reaktor: poput proizvodnje sekundarnih metabolita (paklitaksel).
• Enzimski reaktori: imobilizirani enzimi kataliziraju reakcije (npr. izomerizacija glukoze).

• Karakteristike biološkog sustava: mikroorganizmi, stanice životinja/biljaka potrebne za smicanje, otopljeni kisik.
• Vrsta proizvoda: je li potrebno kontinuirano odvajanje (npr. Membranski reaktor).
• Skala: Laboratorijska ocjena (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
• Trošak: reaktori za jednokratnu upotrebu za fleksibilnu proizvodnju, reaktori od nehrđajućeg čelika za dugotrajnu upotrebu velikih razmjera.