بیورکتور چیست؟
بیوراکتور یا همان راکتور شیمیایی برای انجام واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. در بایوراکتور ها شرایط محیطی کنترل شده منجر به رشد میکروب ها و تولید متابولیت های خاص می شود. برای تولید متابولیت و رشد میکروب ها محیط کشت مایع یا جامد در شرایط استریل مورد نیاز می باشد. درواقع بایوراکتور بستری برای یک محیط فعال زیستی می باشد.
بایو راکتورها در صنایع مختلف از جمله: داروسازی، آرایشی، بهداشتی و … برای انجام فرایندهای تخمیر صنعتی، تصفیه پساب، فراوری مواد غذایی و تولید ترکیبات دارویی و پروتئین های نوترکیب (آنتی بادی، فاکتور رشد، واکسن ها و آنتی بیوتیک ها ) مورد استفاده قرار می گیرد. بایو راکتور ها بسته به نوع کارکرد و حجم کاری در ظرفیت های مختلفی تولید می شوند و جنس آن ها بیشتر از فولاد ضد زنگ می باشد. تولید انواع بیوراکتور از مقیاس آزمایشگاهی تا مقیاس صنعتی با توجه به نیاز مشتری در شرکت مهندسی فراصنعت استیل مطابق با استانداردهای جهانی و با کیفیتی قابل رقابت با محصولات داخلی و خارجی انجام می شود.
انواع بایوراکتور
بر اساس نوع کارکرد بیوراکتورها به 3 دسته تقسیم می شوند:
- Fed-Batch
- Batch
- Continuous
بیورکتور
مزایای بیوراکتورهای تولیدی در شرکت فراصنعت استیل
- ظرفیت ساخت بر اساس نیاز مشتری
- دسترسی آسان در خلال عملیات و نگهداری های عادی
- مهندسی دقیق و طراحی بر اساس کمترین فضای مورد نیاز برای پایپینگ و یوتیلیتی
- طراحی بیوراکتور ها بر اساس فرایند مورد نظر جهت عملکرد با بالاترین بازدهی
- ساختار مواد: مواد در تماس از SS 316 L و سطح داخلی با رافنس کمتر از 0.4 میکرون و الکترو پولیش شده
- طراحی بر اساس استانداردهای ASME BPE و GAMP 5
- مجهز به سیستم کنترل PLC با HMI و SCADA
بیورکتور ساخته هوش مصنوعی
انواع بیوراکتور ها
بایوراکتور همزن دار (Strrid-Tank bioreactor)
این نوع بایوراکتورها برای تولید بایوپلیمرها که خاصیت چسبندگی بالایی ایجاد می کنند کاربرد دارند. معمولا کشت هایی با جریان هوای کم و حجم زیاد در این نوع بایو راکتور ها انجام می شود، همچنین تخمیرهایی که ریسه های قارچی فراوانی در آن شرکت دارند نیز در این نوع بایو راکتورها انجام می شود.
بایو راکتور نوری یا فوتو بیوراکتور (PBR)
این نوع بیوراکتور از انواع منابع نوری، چه طبیعی و چه مصنوعی استفاده می کنند. یک سیستم بسته و شفاف را در نظر بگیرید، این سیستم می تواند یک بایوراکتور نوری باشد. کاربرد این نوع بایوراکتور ها در تولید موجودات کوچک فوتوگرافیک مثل سیانوباکتری ها، جلبک ها و گیاهان خزه ای و امثال آن ها می باشد. با توجه به اینکه در این نوع بیوراکتور منبع انرژی نور می باشد، لذا خطر آلودگی با موجوداتی مثل باکتری ها یا قارچ ها نیز کمتر می باشد.
بیوراکتور های شخصی
باکتری های E-Coli تحت شرایط هوازی یا بی هوازی در این بیوراکتور ها رشد می کنند. نکته مهم در استفاده از این بایوراکتور ها این است که توانایی اتوکلاو شدن ندارند و می بایست برای استفاده مجدد مورد غیرفعالسازی شیمیایی قرار بگیرند.
بیوراکتور های تصفیه فاضلاب
همانطور که از اسم این نوع بایوراکتور مشخص است، کاربرد آن در زمینه تصفیه فاضلاب و پساب می باشد. این نوع بایوراکتورها برای تجزیه فاضلاب خام توسط باکتری ها مناسب هستند. در این نوع بیوراکتور، اکسیژن مورد نیاز از طریق دستگاه هوادهی تامین می شود، در نتیجه سرعت تجزیه بالا خواهد رفت. این نوع بایو راکتورها مجهز به همزن می باشند تا اختلاط مناسب بین مواد جامد و سوسپانسیون همواره برقرار باشد و باکتری ها و مواد آلی همواره باهم برخورد داشته باشند.
بایوراکتور متلاطم بالا و پایین
در این نوع بایو راکتور همزدن به صورت بالا و پایین صورت می گیرد، کار هم زدن در این نوع بایو راکتور ها توسط موتوری با یک غشای ارزان انجام می شود. در این نوع بایوراکتور محصولی کاملا استریل و کارامد تولید می شود. صفحه هایی که در همزن استفاده می شود با شبیه سازی از حرکت دم ماهی ساخته شده است ، لذا بهره وری بالایی داشته و کار مخلوط شدن بهتر صورت می گیرد.
بیوراکتور شبیه سازی بافت ناسا (NASA)
این نوع بایو راکتورها با هدف رشد سلول ها و بافت ها برای انجام امور آزمایشگاهی و درمانی می باشد. از آنجایی که محیط رشد اینگونه سلول ها و بافت ها بسیار حساس می باشد و معمولا محیط های متلاطم برای این نوع از سلول ها و بافت ها مناسب نیستند بنابراین به محیط های رشد بسیار تخصصی تر برای رشد اینگونه سلول و بافت ها نیاز است. این بایوراکتورها دارای محیطی هستند که در آن بتوان بافت هایی مثل بافت قلبی، عضلانی، رباط ها، بافت سرطانی و انواع دیگر را کشت داد. این کار را تا کنون ناسا برای تولید بافت هایی جهت مطالعه انجام داده است.
بایوراکتورهای مهندسی بافت
در این نوع بیوراکتور ها فرایندهای زیستی و بیوشیمی در شرایط کاملا کنترل شده و با نظارتی دقیق صورت می گیرد. در این شرایط Ph، فشار، دما، تامین مواد غذایی و حذف آلودگی به طور دقیقی محاسبه و کنترل می شود. دوفاکتور تامین مواد غذایی و نیروهای مکانیکی وارد بر سلول های بافت در کشت بافت در این بایوراکتور ها تاثیر گذار هستند.
یک بیوراکتور میتواند به هر سامانه یا دستگاه مصنوعی ساخته یا مهندسی شده که از یک محیط زیستی فعال حمایت میکند گفته شود. به عبارتی یک بیوراکتور ظرفی است که در آن یک فرایند شیمیایی حاصل از فعالیت ارگانیسمها (جانداران) یا مواد فعال بیوشیمیایی مشتق از آنها در حال انجام است که میتوانند به صورت هوازی یا بی هوازی باشند. بیوراکتورها معمولاً استوانه ای، در اندازههای متغیری از لیتر تا متر مکعب و اغلب از فولاد ضدزنگ ساخته میشوند.
یک بیوراکتور همچنین میتواند به دستگاه یا سیستمی که به منظور رشد سلولها یا بافتها در یک محیط کشت سلولی طراحی شدهاست گفته شود. استفاده از این دستگاهها در مهندسی بافت و مهندسی بیوشیمیایی در حال گسترش میباشد.
بر اساس نحوهٔ عمل، یک بیوراکتور میتواند به انواع Fed-Batch ,Batch یا Continuous (پیوسته) (به عنوان مثال مدل راکتور همزن دار پیوسته) طبقهبندی شود. بهطور مثال Chemostat نمونه ای از یک بیوراکتور پیوسته، است.
ارگانیسمهای در حال رشد در بیوراکتورها میتوانند در محیط کشت مایع غوطه (Submerged in liquid medium) یا به سطح یک محیط جامد متصل شده باشند (Attached to the surface of a solid medium). محیط کشتهای تعلیقی (Submerged cultures) میتوانند معلق (Suspenden) یا ثابت باشند (Immobilized). از آنجا که در بیوراکتورهای تعلیقی به سطوح اتصالی خاصی نیاز نبوده و در مقایسه با محیط کشتهای ثابت قابلیت استفاده در مقیاسهای بسیار بزرگتر را دارند، برای تنوع وسیع تری از ارگانیسمها استفاده میشوند. و. با این حال، در یک بیوراکتور تعلیقی و طی یک فرایند عملی پیوسته، امکان حذف ارگانیسمها از راکتور همراه با خروج پساب وجود خواهد داشت. ثابت سازی یک اصطلاح کلی است که طیف گستردهای از سلولها یا ذرات چسبیده یا به دام افتاده را توصیف میکندو میتواند برای انواع تجزیهگرهای زیستی (بیوکاتالیز) شامل آنزیمها، اندامکهای سلولی، سلولهای گیاهی و جانوری بهکار رود. ثابتسازی برای فرایندهای عملی پیوسته مفید است، چون ارگانیسمها با پساب راکتور حذف نمیشوند، اما از نظر مقیاس محدود تر هستند چرا که میکروبها تنها روی سطح ظرف حضور دارند.
