Индустриален микробиологyЗаедно с биотехнологиите и фармацевтичното производство силно зависят от технологиите за ферментация и биопроцесиране. Съществува често срещано погрешно схващане по отношение на ферменторите и биореакторите, но двете устройства притежават различни структурни елементи и оперативни цели и индустриални приложения. Експертните специалисти, които работят в биопроцесозата, трябва да разберат тези различия.
Статията изследва основните разлики между ферменторите и биореакторите, като същевременно описва техните дефиниции, видове, принципи на работа и употреби. Той е предназначен за студенти, изследователи и индустриални практикуващи в областта на биотехнологиите.
Определение на ферментатор и биореактор
Ферментатор:
Ферментаторите са напреднали съдове, предназначени за микробна ферментация, което позволява на микроорганизмите да преобразуват органични субстрати в желани продукти при контролирани условия. Основната цел на ферменторите съществува при ферментацията на алкохола, както и при производството на антибиотична и органична киселина и микробен метаболит.
Биореактор:
A биореактор Определя като всеобхватна система, която служи като среда за поддържане на биологични взаимодействия между ензимите и живите клетки. Биореакторът дава възможност за различни биохимични операции между отглеждането на клетки и тъканното инженерство и ензимните процеси. Сегментите на производствената индустрия като фармацевтични продукти заедно със селското стопанство и биогоривата изискват тяхната употреба.
Е, дефинициите на ферментатори и биореактори са ясни както по -горе, но знаете ли какви са ключовите разлики? Нека да разгледаме след това.
Ферментатор срещу биореактор: Основни разлики и приложения
Обхват на употреба:
- Ферментаторът служи като специализиран контейнер, който дава възможност за развитие на микроорганизъм за производство на алкохол и антибиотици заедно с различни други продукти.
- С контролирани параметри като температура и рН и захранване на кислород, биореакторът позволява различни биологични процеси, включително ферментационна клетъчна култура, заедно с реакцията на ензима да продължат.
Вид на използваните биологични образувания:
Специфичните ферментори поддържат микробното развитие на бактерии и дрожди и гъбички по време на ферментационните процеси.
Биореакторите на практика поддържат всички биологични образувания, които се простират от растителни клетки до животински клетки, както и ензими за различни биохимични процеси.
Тип на процеса:
- Работата на ферментатори заедно с биореактори поддържа както аеробни настройки за приспособяване към кислород, така и анаеробни кислородни среди въз основа на избрания биологичен процес.
- Универсалността на биореакторите се увеличава, тъй като те работят с имобилизирани клетъчни системи, които позволяват на клетките или ензимите да бъдат закотвени на специфични петна за устойчиво използване.
Крайни продукти:
- Биологичното производство на етанол заедно с органични киселини и антибиотици и витамини се извършва при ферментатори.
- Моноклоналните антитела, както и ваксините се присъединяват към ензими и рекомбинантни протеини и биогорива сред различни други производствени изходи от биореактори.
Механизми за контрол:
- Ферментаторите поддържат жизненоважни оперативни фактори на pH и температура заедно с нивата на кислород и условията на смесване, за да оптимизират микробиологичния растеж и ефективността на производството.
- Биореакторите притежават модернизирани механизми за управление, за да наблюдават нивата на разтворен кислород, като същевременно управляват стрес на срязване и осигуряват проследяване на метаболитна активност в реално време, което води до повишена ефективност на процеса.
Дизайнерски вариации:
- Производствените съдове, известни като ферментори, притежават цилиндрични форми, които интегрират специални системи за насърчаване на микробния растеж чрез функционалност за възбуда и аерация.
- Различните дизайни на биореактори включват разбъркани резервоари и авиолифт и опаковани легло заедно с фотобиореактори въз основа на изискванията на техните приложения.
Принцип на работана ферментори и биореактори
Принцип на работното място на ферментатора
Ферментатор работи на базата на микробен метаболизъм. Той осигурява оптимална среда за растеж на микробите и произвежда метаболити. Основните компоненти на ферментатор включват:
- Агитационна система:Осигурява дори смесване на хранителни вещества и микроорганизми.
- Система за аерация:Доставя кислород в аеробните процеси.
- Контрол на температурата:Поддържа необходимата температура за бактериологична активност.
- pH контрол:Контролира киселинността или алкалността на средата.
- Контрол на пяната:Предотвратява неоправданото пенообразуване с помощта на антифурски агенти.
Процесът на ферментация протича през различни операции, които включват метод на партида и FED-партида и непрекъснат режим въз основа на спецификациите на производството. Експлоатацията на бактерии, мая и гъби изисква определен субстрат, който служи като техен диетичен източник по време на процеса. Микроорганизмите разграждат субстрата чрез техните метаболитни активности, за да създадат полезни метаболити, които включват етанол заедно с органични киселини и антибиотици и витамини. Когато ферментацията отговаря на работниците си по целевия етап, внимателно получават крайния продукт, преди да извършат стъпки за пречистване и обработка за генериране на индустриални продукти като фармацевтични продукти и хранителни продукти и биогорива.
Принцип на работа на биореактор
Биореакторът осигурява измерена среда за биологични процеси. Тя включва усъвършенствани системи за мониторинг за контрол на параметрите като:
- Нива на разтворен кислород (DO):Осигурява най -добрата наличност на кислород за аерофилни култури.
- Контрол на напрежението на срязване:Поддържа клетъчната жизнеспособност, особено в културите на животните.
- Доставка на хранителни вещества:Осигурява прецизно хранене за поддържане на растежа и производството.
- Отстраняване на отпадъци:Елиминира токсичните странични продукти, които могат да възпрепятстват растежа на клетките.
- Биореакторите поддържат различни видове култура, включително:
- Култура на окачване:Клетките са свободно суспендирани в средата.
- Прилепнала култура:Клетките растат на солидна опора или скеле.
- Имобилизирани системи:Клетките или ензимите са фиксирани в матрица за непрекъсната обработка.
Видове ферментори и биореактори
Видове ферментори
- Партиден ферментатор:Микроорганизмите растат в затворена система с фиксирано количество хранителни вещества.
- Фед-партиен ферментатор:Хранителните вещества се добавят на етапи, за да се удължи процеса на ферментация.
- Непрекъснат ферментатор:Непрекъснат вход на субстрата и отстраняване на продукта за продължително производство.
- Потопен ферментатор:Микроорганизмите растат в течна среда.
- Твърдо състояние ферментатор:Микроорганизмите растат върху твърд субстрат с минимална свободна вода.
Видове биореактори
- Bioreactor с разбъркан резервоар:Използва работно колело за братство и пренос на кислород.
- Биореактор за въздушен транспорт:Използва газов поток за циркулация на течност и засилване на смесването.
- Bioreactor на опаковано легло:Поддържайте имобилизирани клетки или ензими за биопроцесиране.
- Фото-биореактор:Използва светлина за поддържане на фотосинтетични бактерии като водорасли.
- Вълнов биореактор:Биореакторна система за еднократна употреба, използвана за културата на животните.
Индустриални приложенияна ферментори и биореактори
Приложения на ферментори
- Производителите в пивоварни и дестилерии изискват ферментация на дрожди, за да финализират производството на бирено вино и спиртни напитки.
- Стрептомицин заедно с пеницилин се произвежда в масов мащаб, използвайки методи за ферментация на микроорганизъм.
- Производство на органична киселина: Поддържа производството на млечна киселина, лимонена киселина и оцетна киселина за храна, фармацевтични продукти и козметика.
- Производният процес включва витамин В12 и рибофлавин заедно с амилаза и протеаза, които служат като добавки и индустриални съставки.
- Бактериалната ферментация на лактозата позволява производството на кисело мляко заедно със сирене и кефир, както и пробиотици.
- Лечението на отпадъчните води включва деградация на микроорганизми на замърсители за намаляване на замърсителите на водата, подходящи за изхвърляне или повторна употреба.
Приложения на биореактори
- Биофармацевтичното производство използва тази система за извършване на мащабираното производство както на моноклонални антитела, така и на терапевтични протеини с ваксини.
- Растежът на живите клетки се осъществява в контролирани среди поради напредъка на тъканното инженерство, които използват тези материали.
- Чрез процеса производителите на инсулин и хормон на растежа могат да произвеждат значителни количества от тези фармацевтични продукти и биотехнологични ензими.
- Чрез процеса производителите на инсулин и хормон на растежа могат да произвеждат значителни количества от тези фармацевтични продукти и биотехнологични ензими.
- Подходът за биопроцес на околната среда разгражда замърсителите заедно с токсините, докато лекуват отпадни води и биоремиращи райони.
- Биотехнологичното оборудване позволява на индустриалните изследователски настройки да поддържат устойчиво развитие на генетично модифицирани бактериални, дрожди и растителни клетки.
Окончателни мисли
Приложенията и експлоатационните характеристики на ферменторите и биореакторите демонстрират големи разграничения, въпреки тяхното значение за областта на биотехнологиите. Ферментаторът е специализиран в микробната ферментация, но биореакторите осигуряват подкрепа за множество биологични активности от операциите на клетъчната култура до ензимните реакционни процеси.
Ако сте нетърпеливи да проучите повече, добре дошли да се свържете с нашия специализиран екип. Ефективността, професионализмът, качеството и обслужването ще бъдат етикетът на Xian Rich Smarts '
Референции и ресурси
Eppendorf. (ND).Биореактори и ферментатори: Мощни инструменти за разрешаване на обработвателни тесни места(Бяла хартия 021). Извлечен отhttps://www.eppendorf.com/product-media/doc/bg/806599/Fermentors-Bioreactors_White-Paper_021_Stirred-tank-bioreactors_Bioreactors-Fermentors-Powerful-Tools-Resolving-Cultivation-Bottlenecks.pdf
Fermex Solutions. (ND).Каква е разликата между биореактор и ферментатор?Извлечен от
https://www.fermex.in/faqs/what-is-the-difference-between-bioreactor-and-fermenter/
LinkedIn. (ND).Bioreactors срещу Fermenters: Разбиране на различията и приложенията.Извлечен отhttps://www.linkedin.com/pulse/bioreactors-vs-fermenters-understanding-differences-applications-xza7c/
SlideShare. (ND).Биореактори или ферментатори.Извлечен от
https://www.slideshare.net/slideshow/bioreactors-or-fermenters/126099644
Текник. (ND).Разлика между ферментатор и биореактор.Извлечен от
https://www.tecnic.eu/difference-between-a-fermenter-and-a-bioreactor/
