Революция в биообработке с эффективностью и точностью

По сути, ферментация является невероятно важным процессом в области биотехнологии, где могут быть произведены различные продукты, включая фармацевтические препараты, биотопливо, продукты питания и напитки. Из всех ферментеров, используемых в таких процессах, воздушный подъемник ферментоr можно назвать одним из самых эффективных, управляемых и подходящих для создания идеальных условий для микроорганизмов. Для тех, кто рассматривает возможность эрлифтный биореактор, или даже размышлять о воздушном транспорте значение В этой статье вы найдете всю полезную информацию о ферментации.

Что такое эрлифтный ферментер?

Ферментер — это биореактор, который используется для выращивания микроорганизмов в контролируемой среде с целью производства различных товаров. эрлифтный ферментер например, биореактор, который использует технику эрлифта для уменьшения своей культуральной среды таким образом, чтобы обеспечить достаточную аэрацию и перемешивание без использования каких-либо импеллеров. Он отличается от других распространенных ферментеров, таких как биореакторы с перемешивающим устройством, тем, что он включает в себя определенную функцию.

Другими словами, в эрлифтный ферментер, циркуляция в питательной среде осуществляется воздухом или газом, что делает ее эффективной для поддержки роста микроорганизмов. Этот метод широко используется как в лабораторных, так и в крупномасштабных процессах из-за его преимуществ, которые заключаются в высоком выходе в сочетании с низким потреблением энергии.

Понимание работы биореактора Airlift

The эрлифтный биореактор работает на основе концепции, что он содержит две области в ферментере, то есть подъемную и опускную. Эти зоны получаются, когда воздух или газ подается в нижнюю часть ферментера. Этот впрыскиваемый воздух приводит к образованию пузырьков, которые поднимаются через культуральную среду в подъемной части, тем самым вызывая движение культуральной среды. С помощью этих пузырьков жидкость также поднимается вдоль пузырьков, что приводит к медленной циркуляции, которая способствует смешиванию и обмену газов.

После того, как воздух поднимается к верху ферментера, он переходит в сливной стакан, в котором жидкость течет вниз. Это позволяет питать нежные клетки организма, не прикладывая к ним больших сдвигающих усилий.

Ключевые компоненты эрлифтного ферментера

Нужно понимать, что эрлифтный ферментер эффективен благодаря этим частям:

• Распределитель газа: Газовый распределитель также закреплен на нижнем конце ферментера для распределения газов, таких как воздух, для смешивания по всему ферментеру. Это помогает создавать пузырьки одинакового размера, что способствует хорошему процессу смешивания, а также переносу кислорода.
• Подъемная и опускная трубы: Downcomer и Riser — две зоны, которые эффективны в разработке схемы циркуляции. Riser предназначен для того, чтобы позволить культуральной среде подниматься вместе с пузырьками газа, в то время как downcomer используется для того, чтобы заключить жидкость и заставить ее осторожно течь вниз.
• Вытяжная труба: The ферментеры с воздушным подъемом может также содержать тяговую трубу, которая отделяет подъемную секцию от спускной. Это приводит к лучшей площади контакта между газовой и жидкой фазами и, в свою очередь, улучшает перенос кислорода, а также общую производительность процесса ферментации.
• Вентиляционное отверстие: Это часть системы, из которой выходят газы брожения. Обычно он устанавливается в верхней части ферментера, чтобы удаление избыточного газа не влияло на циркуляцию.

Наука, лежащая в основе технологии воздушных перевозок

Для того, чтобы понять значение воздушного транспорта важно оценить довольно простой, но эффективный принцип: газлифт в циркуляции питательной среды. Здесь важен контраст в плотности пузырьков воздуха и окружающей жидкости. Когда в ферментер подается воздух, жидкость в подъемной секции становится легче по сравнению с жидкостью в опускной секции. Эта разница в плотности отвечает за конвекцию, перемещающую питательные вещества и газы в различные области культуры.

При пассивной циркуляции, ферментеры с воздушным подъемом не требуют механического перемешивания, которое обычно является дорогостоящим с точки зрения потребления энергии и может вызывать сдвигающие усилия. Это делает ферментеры с воздушным подъемом подходит для культивирования культур, чувствительных к сдвигу, таких как клетки животных или хрупкие ферменты, которые в противном случае могут быть подвержены повреждению при сдвиге.

Преимущества использования аэролифтного ферментера

Преимущества, связанные с применением эрлифтный ферментер достичь всех рассматриваемых уровней: уровня эффективности, уровня масштабируемости и уровня использования. Теперь необходимо рассмотреть эти преимущества более подробно.

1. Энергоэффективность

Преимущество, которое можно отнести к эрлифтный ферментер является его энергосберегающей характеристикой. По сравнению с обычными ферментерами, которые используют механические крыльчатки для перемешивания культуральной среды, эрлифтный ферментер смешивается с воздухом или любым другим газом. Это ограничивает потребность в дополнительной энергии в процессе, что делает его экономичным, особенно при применении в больших масштабах.

2. Низкое напряжение сдвига

Механическое перемешивание во многих случаях приводит к высоким сдвиговым усилиям, которые могут оказаться весьма пагубными для выживания микроорганизмов. Однако эрлифтный ферментер перемешивает среду менее интенсивным образом, что подходит для культур, которым требуется нетурбулентная среда. Это особенно важно при росте клеток млекопитающих, грибов и любых других организмов, которые уязвимы к механическим воздействиям.

3. Масштабируемость

Следует отметить, что одним из важных признаков эрлифтный ферментер является то, что он очень масштабируемый. Его конструкция позволяет легко увеличивать масштаб от лабораторного до промышленного без снижения производительности. Независимо от масштаба, вы хотели бы проводить ферментацию от малого до большого масштаба, эрлифтный биореактор можно изготовить в соответствии с желаемым размером.

4. Равномерное смешивание и насыщение кислородом

Для роста всех микроорганизмов, присутствующих в системе, требуется хорошее смешивание газа и жидкости. А из-за непрерывного потока эрлифтный ферментер, питательная среда распределяется с достаточным количеством кислорода, что делает ее эффективной. Это приводит к улучшению факторов роста, эффективности и надежности проделанной работы.

5. Компактный дизайн

Как уже указывалось, ферментеры с воздушным подъемом довольно компактны по сравнению с другими типами биореакторов, что делает их применимыми для различных целей, включая научное, промышленное и опытно-промышленное производство. Такая конструкция очень полезна, когда есть ограничения по пространству, особенно в местах с небольшим пространством.

Применение эрлифтных ферментеров

Он так спроектирован, что это эрлифтный ферментер полезен в ряде отраслей и применений, например: Некоторые известные области включают в себя:

1. Фармацевтическая и биотехнологическая промышленность

В фармацевтической промышленности, особенно при производстве биофармацевтических препаратов, включая вакцины, гормоны, антибиотики и т.п., для культивирования клеток требуются: ферментеры с воздушным подъемом. Эти нежные организмы не могут выдерживать турбулентность и сдвиговые силы, поэтому необходимо создать среду, которая соответствует требованиям для их роста и производства продуктов. Оба процесса являются деликатными из-за участия ферментов, которые очень чувствительны к температуре, pH и концентрации растворенного кислорода, поэтому биореакторы с воздушным лифтом подходят для этих процессов.

2. Пищевая промышленность и производство напитков

В частности, в пищевой промышленности и производстве напитков эрлифтный ферментер используется в производстве таких продуктов, как пиво, йогурт и вино. Эффективность переноса кислорода в этих системах очень важна для роста дрожжей и бактерий, что является основой брожения. Это происходит из-за смешивания в ферментеры с воздушным подъемом является щадящим, поэтому конечный продукт имеет хорошее качество.

3. Производство биотоплива

Этанол и биодизель, являющиеся биотопливом, производятся с помощью процесса, известного как ферментация, и включают использование микроорганизмов, включая дрожжи или бактерии. Ферментеры с воздушным подъемом могут комфортно поддерживать большие объемы ферментации, в то же время поддерживая правильные условия для производства биотоплива. Эти системы помогают контролировать процесс ферментации, чтобы быть энергоэффективными и иметь возможность расширения.

4. Очистка сточных вод

В очистке сточных вод есть определенное оборудование, известное как воздушный транспорт ферментеры которые обеспечивают процесс, способствующий распаду органического вещества. Поскольку они изолируют микробное действие, эти системы также повышают скорость разложения твердых веществ, тем самым повышая эффективность процесса очистки сточных вод. Низкосдвиговая среда обеспечивает защиту микроорганизмов, используемых в этом процессе, тем самым повышая качество очистки.

Заключение

The эрлифтный ферментер считается одним из самых эффективных и подходящих для использования в крупномасштабных процессах ферментации. Благодаря низким скоростям сдвига, гомогенизации, хорошей аэрации и возможностям смешивания, необходимым для таких продуктов, как фармацевтика, биотопливо, продукты питания и водные растворы, он подходит для нескольких процессов. Хотя есть некоторые недостатки использования эрлифтный ферментер такие как конструктивные ограничения, скорость переноса кислорода и т. д., тем не менее, он широко используется в промышленности для процессов ферментации из-за низкой стоимости и высокой эффективности.

Это связано с прогрессом в Биореакторы с воздушным подъемом и оптимизация этой техники, таким образом, показывая, что будущее ферментации будет еще ярче. Если вам интересно, как ферментеры с воздушным подъемом может быть использовано в вашем биотехнологическом бизнесе, вы можете проверить это здесь.