Apakah Perbezaan Antara Bioreaktor Dan Reaktor Kimia
Nov 03, 2023
Tinggalkan pesanan
Perbezaan utama antara reaktor kimia dan bioreaktor terletak pada reka bentuk dan penggunaannya.
Reaktor kimia ialah peranti yang digunakan untuk menjalankan tindak balas kimia. Ia biasanya terdiri daripada bekas yang mengandungi bahan tindak balas, pemangkin, dan media. Tujuan utama reaktor kimia adalah untuk mendapatkan produk yang diperlukan melalui tindak balas kimia dalam keadaan tertentu. Bioreaktor ialah peranti yang digunakan untuk menjalankan tindak balas atau proses biologi. Ia biasanya direka untuk menyediakan keadaan dan persekitaran pertumbuhan yang sesuai untuk menyokong pertumbuhan dan pembiakan mikroorganisma atau sel. Tujuan utama bioreaktor adalah untuk menghasilkan produk yang diperlukan, seperti protein, metabolit selular, atau bahan biologi lain, melalui proses biologi. Oleh itu, perbezaan utama antara reaktor kimia dan bioreaktor terletak pada reka bentuk dan penggunaannya. Reaktor kimia digunakan terutamanya untuk tindak balas kimia, manakala bioreaktor digunakan terutamanya untuk menyokong proses biologi.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Ciri-ciri reka bentuk reaktor kimia terutamanya termasuk perkara berikut:
1. Pastikan bahawamolekul bahan tindak balas mempunyai masa tinggal yang sama dalam reaktor, supaya kepekatan dan kadar tindak balas kimia bahan tindak balas pada mana-mana titik dalam reaktor tidak berubah mengikut masa, hanya dengan panjang tiub.
2. Reaktor mempunyai ciri-ciriisipadu kecil, luas permukaan khusus yang besar, dan kawasan pemindahan haba yang besar bagi setiap unit isipadu, menjadikannya amat sesuai untuk tindak balas dengan kesan haba yang besar.
3. Oleh kerana kelajuan tindak balas yang cepat dan kadar aliran bahan tindak balas dalam reaktor, kapasiti pengeluarannya adalah tinggi.
4. Reaktor sesuai untuk pengeluaran kimia berskala besar dan berterusan.
Selain itu, reka bentuk reaktor kimia juga perlu mengambil kira faktor seperti tekanan operasi, suhu, kadar aliran bahan dan kadar tindak balas, dan penggunaan mangkin. Jenis reaktor kimia yang berbeza, seperti reaktor cerek, reaktor tiub, reaktor menara, reaktor katil tetap, dan reaktor katil terbendalir, masing-masing mempunyai ciri dan kebolehgunaan mereka sendiri.
Terdapat banyak jenis reaktor kimia, dan berikut adalah beberapa reaktor kimia biasa:
1. Reaktor cerek: Reaktor cerek, juga dikenali sebagai reaktor tangki atau periuk, ialah sejenis reaktor dengan struktur yang agak mudah dan aplikasi luas di antara pelbagai reaktor. Ia boleh digunakan untuk tindak balas homogen atau untuk tindak balas heterogen terutamanya dalam fasa cecair. Seperti fasa cecair heterogen, fasa cecair-pepejal, fasa gas-cecair, fasa pepejal gas-cecair, dan lain-lain. Struktur reaktor cerek terutamanya terdiri daripada empat bahagian: cangkerang, alat kacau, kedap aci dan haba peranti pertukaran.
2. Reaktor tiub: Dalam pengeluaran kimia, reaktor tiub yang dikendalikan secara berterusan dengan nisbah aspek yang besar boleh dianggarkan sebagai reaktor aliran sesaran (PFR) yang ideal. Ia sesuai untuk kedua-dua tindak balas fasa cecair dan tindak balas fasa gas. Oleh kerana keupayaannya untuk menahan tekanan tinggi, PFR amat sesuai untuk tindak balas bertekanan. Ia mempunyai kelebihan volum kecil, luas permukaan khusus yang besar, kurang pencampuran balik, perubahan berterusan dalam parameter tindak balas, dan kawalan mudah. Walau bagaimanapun, untuk tindak balas perlahan, terdapat keperluan untuk paip panjang dan penurunan tekanan yang besar.
3. Reaktor aliran omboh: Ciri-ciri reaktor ini ialah mengandaikan bahawa tiada percampuran terbalik (backmixing) antara bahan yang memasuki reaktor pada masa yang berbeza. Bahan tindak balas mengalir sepanjang panjang tiub, dan masa tindak balas adalah fungsi panjang tiub. Kepekatannya berubah dengan arah aliran dari satu keratan rentas ke yang lain.
Selain itu, terdapat pelbagai jenis reaktor kimia seperti reaktor tiub selari berbilang tiub dan reaktor tiub-U.
Ciri-ciri reka bentuk bioreaktor terutamanya termasuk perkara berikut:
1. Sesuai untuk penanaman berskala besar: Bioreaktor mempunyai isipadu dan luas permukaan yang besar, yang boleh menyediakan ruang yang mencukupi untuk pertumbuhan sel dan sesuai untuk penanaman berskala besar.
2. Campuran seragam: Kesan pencampuran dalam bioreaktor adalah baik, yang dapat memastikan pengedaran seragam sel dalam medium kultur, yang kondusif untuk pertumbuhan sel dan metabolisme.
3. Mengekalkan keadaan persekitaran yang sesuai: Bioreaktor biasanya dilengkapi dengan peranti kawalan seperti suhu, pH, dan oksigen terlarut, yang boleh mengekalkan keadaan persekitaran yang sesuai dan memudahkan pertumbuhan sel dan metabolisme.
4. Operasi yang mudah: Pengendalian bioreaktor adalah agak mudah, membolehkan operasi mudah seperti penyusuan, nyahcas, kacau, dan kawalan suhu.
5. Menyesuaikan diri dengan pelbagai jenis sel: Bioreaktor sesuai untuk pelbagai jenis sel, seperti bakteria, yis, sel haiwan, dsb., dan boleh direka bentuk mengikut keperluan jenis sel yang berbeza.
6. Pastikan kualiti metabolit selular: Bioreaktor boleh menyediakan keadaan persekitaran yang sesuai untuk memastikan kualiti metabolit selular yang stabil dan patuh.
7. Mengelakkan pencemaran: Reka bentuk bioreaktor mempunyai langkah-langkah untuk mengelakkan pencemaran, seperti peranti pengedap, penapis, dsb., yang boleh mengelakkan kesan pencemaran luaran ke atas kultur sel dengan berkesan.
Jenis bioreaktor yang berbeza juga mempunyai ciri reka bentuk yang unik, seperti bioreaktor tangki kacau, yang mempunyai kelebihan seperti tahap pencampuran yang tinggi dan kebolehsuaian yang luas, dan sesuai untuk penanaman berskala besar; Bioreaktor pengangkat udara, yang menggerakkan medium kultur melalui peredaran udara, mempunyai kelebihan seperti kecekapan pemindahan oksigen yang tinggi dan operasi mudah, menjadikannya sesuai untuk penanaman sel tumbuhan secara besar-besaran; Bioreaktor sel tidak bergerak menggunakan teknologi imobilisasi, yang boleh meningkatkan kestabilan sel dan kecekapan kultur berterusan; Bioreaktor cahaya sesuai untuk penanaman sel tumbuhan dengan menyediakan sistem cahaya.
Bioreaktor biasa:
1. Bioreaktor kacau: Reaktor jenis ini mempunyai kelebihan tahap pencampuran yang tinggi, kebolehsuaian yang luas, dan kawalan mudah suhu, pH, oksigen terlarut, dan kepekatan nutrien di dalam reaktor, menjadikannya digunakan secara meluas dalam penanaman berskala besar.
2. Bioreaktor Airlift: Dengan mengacau medium kultur melalui peredaran udara, ia mempunyai kecekapan pemindahan oksigen yang tinggi, struktur dan operasi reaktor yang agak mudah, dan sesuai untuk penanaman sel tumbuhan secara besar-besaran.
3. Bioreaktor sel tidak bergerak: dibahagikan kepada bioreaktor katil terbungkus dan bioreaktor katil terbendalir. Bioreaktor katil yang dibungkus selalunya terdedah kepada pecahan dan penyumbatan zarah disebabkan oleh pemampatan antara zarah. Dalam bioreaktor katil terbendalir, tenaga bendalir digunakan untuk mengekalkan zarah sokongan dalam keadaan terampai, menghasilkan kesan pencampuran yang baik. Walau bagaimanapun, daya ricih bendalir dan perlanggaran zarah sering menyebabkan kerosakan zarah dan efluks sel.
4. Bioreaktor ringan: Sistem cahaya dipasang di atas bioreaktor kacau atau pengangkat udara, yang sesuai untuk penanaman sel tumbuhan.
5. Bioreaktor gendang: Ia mempunyai kelebihan sistem ampaian seragam, persekitaran ricih rendah, kecekapan bekalan oksigen yang tinggi, dan menghalang lekatan dinding sel, menjadikannya sesuai untuk penanaman sel terampai tumbuhan berketumpatan tinggi.
Rumusan:
Perbezaan utama antara reaktor kimia dan bioreaktor terletak pada reka bentuk dan penggunaannya. Reaktor kimia digunakan terutamanya untuk tindak balas kimia, manakala bioreaktor digunakan terutamanya untuk menyokong proses biologi. Reaktor kimia biasanya perlu bertindak balas di bawah keadaan suhu dan tekanan tinggi, manakala bioreaktor biasanya bertindak balas pada suhu dan tekanan bilik. Selain itu, kadar tindak balas reaktor kimia lebih cepat, manakala kadar tindak balas bioreaktor lebih perlahan. Kepekatan produk dalam reaktor kimia biasanya tinggi, manakala kepekatan produk dalam bioreaktor adalah agak rendah. Selektiviti reaktor kimia adalah rendah, manakala selektiviti bioreaktor adalah tinggi.