Koja je razlika između bioreaktora i kemijskog reaktora

Nov 03, 2023

Ostavite poruku

Glavna razlika između kemijskih reaktora i bioreaktora leži u njihovom dizajnu i upotrebi.

Kemijski reaktor je uređaj koji se koristi za provođenje kemijskih reakcija. Obično se sastoji od spremnika koji sadrži reaktante, katalizatore i medije. Glavna svrha kemijskog reaktora je dobivanje potrebnih proizvoda kemijskim reakcijama pod određenim uvjetima. Bioreaktor je uređaj koji služi za provođenje bioloških reakcija ili procesa. Obično je osmišljen kako bi pružio odgovarajuće uvjete za rast i okolinu za podršku rastu i reprodukciji mikroorganizama ili stanica. Glavna svrha bioreaktora je proizvodnja potrebnih proizvoda, kao što su proteini, stanični metaboliti ili druge biološke tvari, kroz biološke procese. Dakle, glavna razlika između kemijskih reaktora i bioreaktora leži u njihovom dizajnu i uporabi. Kemijski reaktori se uglavnom koriste za kemijske reakcije, dok se bioreaktori uglavnom koriste za podršku biološkim procesima.

https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html

9366a48

Karakteristike dizajna kemijskih reaktora uglavnom uključuju sljedeće točke:

1. Osigurajte tomolekule reaktanta imaju jednako vrijeme zadržavanja u reaktoru, tako da se koncentracija i brzina kemijske reakcije reaktanta u bilo kojoj točki reaktora ne mijenjaju s vremenom, već samo s duljinom cijevi.

2. Reaktori imaju karakteristikemali volumen, velika specifična površina, i velikom površinom prijenosa topline po jedinici volumena, što ih čini posebno pogodnim za reakcije s velikim toplinskim učincima.

3. Zbog velike brzine reakcije i brzine protoka reaktanata u reaktoru, njegov proizvodni kapacitet je visok.

4. Reaktori su prikladni za veliku i kontinuiranu kemijsku proizvodnju.

Osim toga, projektiranje kemijskih reaktora također treba uzeti u obzir čimbenike kao što su radni tlak, temperatura, brzina protoka materijala i brzina reakcije te korištenje katalizatora. Različiti tipovi kemijskih reaktora, kao što su reaktori s kotlićem, cijevni reaktori, reaktori s tornjem, reaktori s fiksnim slojem i reaktori s fluidiziranim slojem, svaki ima svoje karakteristike i primjenjivost.

Postoje mnoge vrste kemijskih reaktora, a sljedeće je nekoliko uobičajenih kemijskih reaktora:

1. Reaktor kotlić: Kettle reaktor, poznat i kao tank ili pot reaktor, vrsta je reaktora s relativno jednostavnom strukturom i širokom primjenom među raznim reaktorima. Može se koristiti za homogene reakcije ili za heterogene reakcije uglavnom u tekućoj fazi. Kao što je heterogena tekuća faza, tekuće-kruta faza, plin-tekuća faza, plin-tekuća čvrsta faza itd. Struktura reaktora u kotlu uglavnom se sastoji od četiri dijela: ljuske, uređaja za miješanje, brtve osovine i topline uređaj za razmjenu.

2. Cijevni reaktor: U kemijskoj proizvodnji, kontinuirani cijevni reaktor s velikim omjerom širine i visine može se aproksimirati kao reaktor s idealnim istisnim protokom (PFR). Pogodan je i za reakcije tekuće faze i za reakcije plinovite faze. Zbog svoje sposobnosti da izdrži visoke tlakove, PFR je posebno prikladan za reakcije pod tlakom. Ima prednosti malog volumena, velike specifične površine, manje povratnog miješanja, kontinuiranih promjena parametara reakcije i jednostavnog upravljanja. Međutim, za spore reakcije, postoji potreba za dugim cijevima i velikim padom tlaka.

3. Klipni protočni reaktor: Karakteristika ovog reaktora je pretpostavka da ne postoji obrnuto miješanje (povratno miješanje) između materijala koji ulaze u reaktor u različito vrijeme. Reaktant teče duž duljine cijevi, a vrijeme reakcije je funkcija duljine cijevi. Njegova se koncentracija mijenja sa smjerom protoka od jednog presjeka do drugog.

Osim toga, postoje različite vrste kemijskih reaktora kao što su višecijevni reaktori s paralelnom cijevi i U-cijevni reaktori.

6f4f37

Karakteristike dizajna bioreaktora uglavnom uključuju sljedeće točke:

1. Pogodan za masovni uzgoj: Bioreaktori imaju veliki volumen i površinu, što može pružiti dovoljno prostora za rast stanica i prikladni su za uzgoj u velikim razmjerima.

2. Jednolično miješanje: Učinak miješanja u bioreaktoru je dobar, što može osigurati jednoliku distribuciju stanica u mediju kulture, što je pogodno za rast stanica i metabolizam.

3. Održavajte odgovarajuće uvjete okoline: Bioreaktori su obično opremljeni uređajima za kontrolu temperature, pH i otopljenog kisika, koji mogu održavati odgovarajuće uvjete okoliša i olakšati rast i metabolizam stanica.

4. Jednostavno rukovanje: Rad bioreaktora je relativno jednostavan, što omogućuje praktične radnje kao što su hranjenje, pražnjenje, miješanje i kontrola temperature.

5. Prilagodite se više vrsta stanica: Bioreaktori su prikladni za različite tipove stanica, kao što su bakterije, kvasci, životinjske stanice itd., i mogu se dizajnirati prema potrebama različitih tipova stanica.

6. Osigurajte kvalitetu staničnih metabolita: Bioreaktor može osigurati odgovarajuće uvjete okoline kako bi se osigurala stabilna i usklađena kvaliteta staničnih metabolita.

7. Izbjegavanje zagađenja: Dizajn bioreaktora ima mjere za izbjegavanje onečišćenja, kao što su uređaji za brtvljenje, filtri itd., koji mogu učinkovito izbjeći utjecaj vanjskog onečišćenja na kulturu stanica.

Različite vrste bioreaktora također imaju svoje jedinstvene karakteristike dizajna, kao što su bioreaktori u spremnicima s miješalicom, koji imaju prednosti kao što su visok stupanj miješanja i široka prilagodljivost, te su prikladni za uzgoj u velikim razmjerima; Airlift bioreaktor, koji kruženjem zraka miješa medij kulture, ima prednosti kao što su visoka učinkovitost prijenosa kisika i jednostavno rukovanje, što ga čini prikladnim za uzgoj biljnih stanica u velikim razmjerima; Bioreaktor imobiliziranih stanica usvaja tehnologiju imobilizacije, koja može poboljšati stabilnost stanica i učinkovitost kontinuirane kulture; Svjetlosni bioreaktor je pogodan za uzgoj biljnih stanica postavljanjem svjetlosnog sustava.

Uobičajeni bioreaktori:

1. Bioreaktor s miješanjem: Ova vrsta reaktora ima prednosti visokog stupnja miješanja, široke prilagodljivosti i jednostavne kontrole temperature, pH, otopljenog kisika i koncentracije hranjivih tvari unutar reaktora, što ga čini širokom uporabom u velikom uzgoju.

2. Zračni bioreaktor: Miješanjem medija kulture kroz cirkulaciju zraka, ima visoku učinkovitost prijenosa kisika, relativno jednostavnu strukturu reaktora i rad, te je pogodan za uzgoj biljnih stanica u velikim razmjerima.

3. Imobilizirani stanični bioreaktori: podijeljen na bioreaktore s pakiranim slojem i bioreaktore s fluidiziranim slojem. Bioreaktor s punim slojem često je sklon lomljenju čestica i začepljenju zbog kompresije između čestica. U bioreaktoru s fluidiziranim slojem, energija tekućine se koristi za održavanje potpornih čestica u suspendiranom stanju, što rezultira dobrim učinkom miješanja. Međutim, posmična sila tekućine i sudaranje čestica često uzrokuju oštećenje čestica i izljev stanica.

4. Lagani bioreaktor: Svjetlosni sustav instaliran je na vrhu bioreaktora s miješalicom ili zračnim dizanjem, koji je prikladan za uzgoj biljnih stanica.

5. Bubanj bioreaktor: Ima prednosti ujednačenog sustava suspenzije, okoline s niskim smicanjem, visoke učinkovitosti opskrbe kisikom i sprječavanja prianjanja na stanične stijenke, što ga čini prikladnim za uzgoj suspendiranih stanica biljaka visoke gustoće.

Glass-bench-experiment

Sažimanje:

Glavna razlika između kemijskih reaktora i bioreaktora leži u njihovom dizajnu i upotrebi. Kemijski reaktori se uglavnom koriste za kemijske reakcije, dok se bioreaktori uglavnom koriste za podršku biološkim procesima. Kemijski reaktori obično moraju reagirati u uvjetima visoke temperature i tlaka, dok bioreaktori obično reagiraju na sobnoj temperaturi i tlaku. Osim toga, brzina reakcije kemijskih reaktora je brža, dok je brzina reakcije bioreaktora sporija. Koncentracija produkata u kemijskim reaktorima obično je visoka, dok je koncentracija produkata u bioreaktorima relativno niska. Selektivnost kemijskih reaktora je niska, dok je selektivnost bioreaktora visoka.