Επισκόπηση βιοαντιδραστήρα ή ζυμωτηρίων

Περιεχόμενα

Εισαγωγή
Ιστορία
Λειτουργία
Σχέδιο
Ταξινομήσεις

Εισαγωγή

Είναι μια συσκευή ή σύστημα που χρησιμοποιείται για την υποστήριξη βιολογικά ενεργού περιβάλλοντος.
Είναι ένα σύστημα εντός του οποίου υπόστρωμα πολύ χαμηλής αξίας χρησιμοποιείται από ζωντανά κύτταρα ή ένζυμα για την παραγωγή ενός προϊόντος μεγαλύτερης αξίας.
Ένας ζυμωτήρας είναι ένα δοχείο κλειστού συστήματος το οποίο διαθέτει επαρκή πρόβλεψη για θερμοκρασία, ανάδευση, αερισμό, έλεγχο του pH και εξαερισμό αποστράγγισης ή υπερχείλισης για την απομάκρυνση της βιομάζας των μικροοργανισμών καλλιέργειας με τα προϊόντα τους.

Ιστορία

Το 1944 The Becze και εραστής χρησιμοποίησε τον κύριο ζυμωτήρα μεγάλης κλίμακας για την ανάπτυξη μαγιάς.
Αλλά, κατά τη διάρκεια του παγκοσμίου πολέμου, υπάρχει ένας Βρετανός επιστήμονας του οποίου το όνομα είναι Αλυσίδα Weizmann ο οποίος σχεδίασε έναν ζυμωτήρα για την παραγωγή ακετόνης.

Λειτουργίες

Θα πρέπει να έχει πρόβλεψη για τον έλεγχο του περιβάλλοντος για τη βέλτιστη απόδοση βιομάζας ή προϊόντος.
Θα πρέπει να παρέχει συνθήκες ασηπτικής ζύμωσης για μεγαλύτερη αξιοπιστία.
Θα πρέπει να παρέχει την επαρκή ή σωστή ανάμειξη και αερισμό για την ανάπτυξη και την παραγωγή χωρίς να βλάπτει τους μικροοργανισμούς ή τα κύτταρα.
Θα πρέπει να διαθέτει έλεγχο θερμοκρασίας συστήματος.
Θα πρέπει να διαθέτει σύστημα παρακολούθησης και ρύθμισης του pH του ζωμού ζύμωσης.
Θα πρέπει να παρέχονται εγκαταστάσεις για δειγματοληψία.
Θα έπρεπε να έχει απαιτήσει ελάχιστη εργασία στη συντήρηση, τον καθαρισμό, τη λειτουργία και τη λειτουργία συγκομιδής.

Σχέδιο

Ένας βιοαντιδραστήρας πρέπει να αποτελείται από τα ακόλουθα:

Ανάδευση- για ανάμειξη κυττάρων και μέσου.
Αερισμός – αερόβια ζύμωση που χρησιμοποιείται για παροχή οξυγόνου.
Θερμοκρασία
pH, πίεση, διατροφή με θρεπτικά συστατικά κ.λπ.
Αποστείρωση και διατήρηση της στειρότητας.
Απόσυρση κελιών ή μέσων.

Σχεδιασμός βιοαντιδραστήρα και ζυμωτή

Ανακίνηση και Εξαερισμός

Οι ανακινήσεις αποσκοπούν στην εξασφάλιση παρόμοιας κατανομής των μικροοργανισμών και των θρεπτικών συστατικών στο ζωμό.
Αερισμός για την παροχή στους μικροοργανισμούς που αναπτύσσονται σε βυθισμένη καλλιέργεια με επαρκή παροχή οξυγόνου.

Τα ακόλουθα συστατικά του ζυμωτήρα που απαιτούνται για τον αερισμό και την ανάδευση:

Αναδευτήρας (πτερωτές)
Αναδευτήρες και ρουλεμάν
Διαφράγματα
Sparger (το σύστημα αερισμού)

Αναδευτήρας (Πτερωτές)

Είναι πολλών διαφορετικών τύπων:

1. Δισκοστρόβιλος
2. Δισκοστρόβιλος με πτερύγια
3. Ανοιχτή τουρμπίνα
4. Προπέλα

Επιτυγχάνει τον ακόλουθο στόχο:
1. Μαζική ανάμειξη
2. Διασπορά αέρα
3. Μεταφορά οξυγόνου
4. Μεταφορά θερμότητας
5. Διατηρήστε ομοιόμορφο περιβάλλον

Αναδευτήρες και ρουλεμάν

Παρέχει τη διατήρηση ασηπτικών συνθηκών για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Τέσσερις βασικοί τύποι σφραγίδων που χρησιμοποιούνται σε ζυμωτήρες είναι:

1. Κουτί γέμισης
2. Απλή σφραγίδα θάμνων
3. Μηχανική σφράγιση
4. Μαγνητική κίνηση

Διαφράγματα

Είναι μεταλλικές λωρίδες.
Το ένα δέκατο της διαμέτρου των αγγείων.
Συνδέεται ακτινικά στον τοίχο του ζυμωτήρα.
Παρείχε την πρόληψη του σχηματισμού δίνης και τη βελτίωση της απόδοσης.

Σύστημα αερισμού (Sparger)

Εισάγει αέρα στο ζωμό των ζυμωτηρίων.

Είναι τριών τύπων:

1. Πορώδης Σπάργκερ
2. Σπάργκερ στόμια
3. Ακροφύσιο Sparger

Ελεγχος θερμοκρασίας: επαρκή πρόβλεψη για έλεγχο της θερμοκρασίας.

Μανόμετρο: Μετρά την πίεση στο εσωτερικό των ζυμωτηρίων.

Ανιχνευτής pH: Παρέχει τη μέτρηση και την παρακολούθηση του pH του μέσου.

Φίλτρο εισόδου αέρα: Πρόβλεψη παροχής αέρα στους ζυμωτήρες.

Φίλτρο αέρα εξαγωγής: Πρόβλεψη για την αποστράγγιση του αέρα από τους ζυμωτήρες.

Μπουφάν ψύξης: Παρέχεται για τη διατήρηση της θερμοκρασίας των ζυμωτηρίων καθ‘ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας.

Πίνακας Ελέγχου: παρακολουθεί όλες τις παραμέτρους.

Έλεγχος αφρού: παράγεται κατά τις περισσότερες μικροβιακές ζυμώσεις. Τα αντιαφριστικά χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση του αφρού από την επιφάνεια των μέσων π.χ. σιλικόνη, σογιέλαιο, βαμβακέλαιο, σουλφονικό κ.λπ.

Ταξινομήσεις

Με βάση τον παράγοντα που χρησιμοποιείται, οι βιοαντιδραστήρες είναι δύο τύπων:

1. Με βάση τα ζωντανά κύτταρα
2. Με βάση τα χρησιμοποιούμενα ένζυμα

Όσον αφορά τους ζυμωτές διεργασίας, είναι των εξής τύπων:

1. Αερόβια
2. Αναερόβιος
3. Στερεάς κατάστασης
4. Ακινητοποιημένη κυτταρική διάσπαση

Τύποι ζυμωτηρίων

Οι ζυμωτές είναι 4 τύπων:

1. Αντιδραστήρας ανάδευσης δεξαμενής
2. Ζυμωτήρες αερομεταφοράς
3. Πύργους ζυμωτήρες
4. Φυσαλίδες ζυμωτήρες

Αντιδραστήρας ανάδευσης δεξαμενής

αναδευόμενος αντιδραστήρας δεξαμενής

Τα μικρότερα δοχεία αποτελούνται από γυαλί ενώ τα δοχεία lager είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα 1-1.000 ή και 8.000L.
Είναι κλειστό σύστημα στο οποίο οι όγκοι είναι σταθεροί.
Αναδεύονται με αναδευτήρα με κινητήρα.
Είναι ένας ευγενικός αντιδραστήρας με σύστημα καλλιέργειας συνεχούς ροής που είναι είτε τύπου chemostat είτε turbidostat.

Ζυμωτήρες αερομεταφοράς

Αποτελείται από έναν σωλήνα ανύψωσης με διάφραγμα φωτός αερίου ή σωλήνα ξηρασίας που συνδέεται με τον σωλήνα καθόδου.

ζυμωτή αερομεταφοράς

Είναι δύο τύπων:

1. Βιοαντιδραστήρας αερομεταφοράς εσωτερικού βρόχου
2. Βιοαντιδραστήρας αερομεταφοράς εξωτερικού βρόχου

Αυτοί οι τύποι ζυμωτών χρησιμοποιούνται συνήθως για αερόβια τεχνολογία βιοεπεξεργασίας.
Λόγω της υψηλής απόδοσης τους, προτιμάται κυρίως για την παραγωγή μεθανόλης και SCP κ.λπ.