Microbiolog industrialyÎmpreună cu biotehnologia și producția farmaceutică depind foarte mult de tehnologiile de fermentare și bioprocesare. Există o percepție greșită comună în ceea ce privește fermentatorii și bioreactorii, dar ambele dispozitive au elemente structurale diferite și scopuri operaționale și aplicații industriale. Profesioniștii experți care lucrează în bioprocesare trebuie să înțeleagă aceste distincții.
Articolul explorează diferențele fundamentale dintre fermentatori și bioreactori, descriind în același timp definițiile, tipurile, principiile de funcționare și utilizările lor. Este destinat studenților, cercetătorilor și practicienilor industriali în domeniul biotehnologiei.
Definiția Fermentorului și Bioreactor
Fermentator:
Fermentatorii sunt nave avansate concepute pentru fermentarea microbiană, permițând microorganismelor să transforme substraturile organice în produse dorite în condiții controlate. Scopul principal al fermentatorilor există în fermentația alcoolului, precum și în producția de antibiotice și acid organic și metabolit microbian.
Bioreactor:
A Bioreactor Definește ca un sistem atotcuprinzător care servește ca mediu pentru a sprijini interacțiunile biologice între enzime și celulele vii. Un bioreactor permite diferite operații biochimice între cultivarea celulelor și ingineria țesuturilor și procesele enzimatice. Segmentele din industria producției, cum ar fi farmaceutice, împreună cu agricultura și biocombustibilul necesită utilizarea lor.
Ei bine, definițiile fermentarelor și bioreactoarelor sunt clare ca mai sus, dar știți care sunt diferențele cheie? Să aruncăm o privire următoare.
Fermentor vs Bioreactor: diferențe cheie și aplicații
Sfera de utilizare:
- Fermentatorul servește ca un container specializat care permite dezvoltarea microorganismului pentru producerea de alcool și antibiotice alături de alte produse.
- Cu parametri controlați, cum ar fi temperatura și pH -ul și alimentarea cu oxigen, un bioreactor permite diferite procese biologice, inclusiv cultura celulelor de fermentare, împreună cu reacția enzimatică pentru a continua.
Tipul de entități biologice utilizate:
Fermentatorii specifici susțin dezvoltarea microbiană a bacteriilor și a tulpinilor de drojdie și ciuperci în timpul proceselor de fermentare.
Bioreactorii susțin practic toate entitățile biologice care se întind de la celulele vegetale la celulele animale, precum și enzimele pentru procese biochimice diverse.
Tipul procesului:
- Funcționarea fermentatorilor împreună cu bioreactorii susține atât setările aerobice care necesită oxigen, cât și medii anaerobe fără oxigen bazate pe procesul biologic selectat.
- Versatilitatea bioreactorilor crește deoarece lucrează cu sisteme celulare imobilizate care permit ancorarea celulelor sau enzimelor la pete specifice pentru utilizarea susținută.
Produse finale:
- Producția biologică de etanol împreună cu acizi organici și antibiotice și vitamine are loc în fermentatori.
- Anticorpii monoclonali, precum și vaccinurile se alătură enzimelor și proteinelor recombinante și biocombustibililor printre diferite alte rezultate de producție de la bioreactori.
Mecanisme de control:
- Fermentatorii mențin factori operaționali vitali ai pH -ului și temperaturii alături de nivelurile de oxigen și a condițiilor de amestecare pentru a optimiza creșterea microbiologică și eficiența producției.
- Bioreactorii au mecanisme de control modernizate pentru a monitoriza nivelurile de oxigen dizolvate, gestionând în același timp stresul de forfecare și furnizarea de urmărire a activității metabolice în timp real, ceea ce duce la o eficiență sporită a procesului.
Variații de proiectare:
- Navele de producție cunoscute în mod obișnuit ca fermentatori au forme cilindrice care integrează sisteme dedicate pentru promovarea creșterii microbiene atât prin funcționalitatea de agitație, cât și prin funcționalitate de aerare.
- Diferitele modele de bioreactori includ tank-tank și transportul aerian și patul ambalat, împreună cu fotobioreactorii, pe baza cerințelor aplicațiilor lor.
Principiul de lucrude fermentatori și bioreactori
Principiul de lucru pentru fermentator
Un fermentator funcționează pe baza metabolismului microbian. Oferă un mediu optim pentru ca microbii să crească și să producă metaboliți. Componentele esențiale ale unui fermentator includ:
- Sistem de agitație:Asigură chiar amestecarea de nutrienți și microorganisme.
- Sistem de aerare:Furnizează oxigen în procese aerobe.
- Controlul temperaturii:Menține temperatura necesară pentru activitatea bacteriologică.
- Control pH:Controlează aciditatea sau alcalinitatea mediului.
- Controlul spumei:Previne spumarea nejustificată folosind agenți antifoam.
Procesul de fermentare se desfășoară prin diferite operații care includ metoda lotului și modul de lot alimentar și modul continuu pe baza specificațiilor de producție. Exploatarea bacteriilor, a drojdiei și a ciupercilor necesită un substrat anume care servește ca sursă dietetică în timpul procesului. Microorganismele descompun substratul prin activitățile lor metabolice pentru a crea metaboliți utile care includ etanolul împreună cu acizii organici și antibiotice și vitamine. Atunci când fermentația îndeplinește lucrătorii de producție în scenă țintă, obțin cu atenție produsul final înainte de a efectua pași de purificare și procesare pentru a genera produse din industrie, cum ar fi produse farmaceutice și produse alimentare și biocombustibili.
Principiul de lucru al bioreactorului
Un bioreactor oferă un mediu măsurat pentru procesele biologice. Include sisteme avansate de monitorizare pentru a controla parametrii, cum ar fi:
- Niveluri de oxigen dizolvat (DO):Asigură cea mai bună disponibilitate de oxigen pentru culturile aerofile.
- Controlul stresului pentru forfecare:Menține viabilitatea celulară, în special în culturile de celule animale.
- Livrare de nutrienți:Oferă hrănire precisă pentru a susține creșterea și producția.
- Eliminarea deșeurilor:Elimină produsele secundare toxice care pot împiedica creșterea celulelor.
- Bioreactorii susțin diverse tipuri de cultură, inclusiv:
- Cultura suspensiei:Celulele sunt suspendate liber în mediu.
- Cultura aderentă:Celulele cresc pe un suport solid sau schela.
- Sisteme imobilizate:Celulele sau enzimele sunt fixate într -o matrice pentru procesarea continuă.
Tipuri de fermentatori și bioreactori
Tipuri de fermentatori
- Fermentator de lot:Microorganismele cresc într -un sistem închis cu o cantitate fixă de nutrienți.
- Fermentor de lot hrănit:Nutrienții sunt adăugați în etape pentru a prelungi procesul de fermentare.
- Fermentator continuu:Intrarea continuă a substratului și eliminarea produsului pentru producția susținută.
- Fermentator scufundat:Microorganismele cresc într -un mediu lichid.
- Fermentator în stare solidă:Microorganismele cresc pe un substrat solid cu apă liberă minimă.
Tipuri de bioreactori
- Bioreactor cu tanc agitat:Folosește un rotor pentru fraternizare și transfer de oxigen.
- Bioreactor aerian:Utilizează fluxul de gaz pentru a circula lichid și pentru a îmbunătăți amestecarea.
- Bioreactor cu pat ambalat:Mențineți celulele sau enzimele imobilizate pentru bioprocesare.
- Foto-bioreactor:Utilizează lumină pentru a sprijini bacteriile fotosintetice precum algele.
- Bioreactor de undă:Un sistem de bioreactor de unică folosință utilizat pentru cultura celulelor animale.
Aplicații industrialede fermentatori și bioreactori
Aplicații ale fermentatorilor
- Producătorii din fabrici de bere și distilerii necesită fermentarea drojdiei pentru a finaliza producția de vin și băuturi spirtoase.
- Streptomicina împreună cu penicilina este produsă pe o scară de masă folosind metode de fermentare a microorganismului.
- Producția de acid organic: susține producția de acid lactic, acid citric și acid acetic pentru alimente, produse farmaceutice și produse cosmetice.
- Procesul de producție include vitamina B12 și riboflavină împreună cu amilază și protează care servesc ca suplimente și ingrediente industriale.
- Fermentarea bacteriană a lactozei permite producerea de iaurt alături de brânză și kefir, precum și probiotice.
- Tratamentul apelor uzate implică degradarea microorganismului a poluanților pentru a reduce poluanții cu apă potriviți pentru eliminare sau reutilizare.
Aplicații de bioreactori
- Producția biofarmaceutică utilizează acest sistem pentru a efectua fabricarea scalată atât a anticorpilor monoclonali, cât și a proteinelor terapeutice cu vaccinuri.
- Creșterea celulelor vii are loc în mediile controlate din cauza progreselor în inginerie de țesuturi care utilizează aceste materiale.
- Prin proces, producătorii de insulină și hormoni de creștere pot produce cantități semnificative din aceste produse farmaceutice și enzime biotehnologice.
- Prin proces, producătorii de insulină și hormoni de creștere pot produce cantități semnificative din aceste produse farmaceutice și enzime biotehnologice.
- Abordarea bioprocesului de mediu descompune poluanții împreună cu toxinele în timp ce tratează apele uzate și zonele de bioremediere.
- Echipamentul biotehnologiei permite setărilor de cercetare industrială să mențină dezvoltarea durabilă a culturilor bacteriene, drojdii și celulelor vegetale modificate genetic.
Gânduri finale
Aplicațiile și caracteristicile operaționale ale fermentatorilor și bioreactorilor demonstrează distincții majore, în ciuda importanței lor pentru domeniul biotehnologiei. Un fermentator este specializat în fermentația microbiană, dar bioreactorii oferă sprijin pentru activități biologice multiple, de la operațiunile de cultură celulară până la procesele de reacție enzimatică.
Dacă sunteți dornici să explorați mai multe, bine ați venit să contactați echipa noastră de specialitate. Eficiența, profesionalismul, calitatea și serviciile vor fi eticheta lui Xi'an Rich Smarts
Referințe și resurse
Eppendorf. (ND).Bioreactori și fermentatori: instrumente puternice pentru rezolvarea blocajelor de cultivare(Hârtie albă 021). Preluat de lahttps://www.eppendorf.com/product-media/doc/en/806599
Soluții Fermex. (ND).Care este diferența dintre bioreactor și fermentator?Preluat de la
https://www.fermex.in/faqs/what-is-the-diffence-between-bioreactor-and-fermenter/
LinkedIn. (ND).Bioreactors vs fermentare: înțelegerea diferențelor și aplicațiilor.Preluat de lahttps://www.linkedin.com/pulse/bioreactors-vs-fermentres-understanding-difference-applications-xza7c/
SlideShare. (ND).Bioreactori sau fermentatori.Preluat de la
https://www.slideshare.net/slideshow/bioreactors-or-fermentres/126099644
Tecnic. (ND).Diferența dintre un fermentator și un bioreactor.Preluat de la
https://www.tecnic.eu/difference-between-a-ferermentter-and-a-bioreactor/
