Малый лабораторный биореактор из нержавеющей стали — это компактное и универсальное устройство, используемое для культивирования микроорганизмов, клеток млекопитающих или растительных клеток в контролируемой среде в исследовательских и опытно-конструкторских целях. Его основные компоненты и функции включают:

1. Реакционный сосуд: Изготовленный из высококачественной нержавеющей стали, сосуд обычно имеет рубашку для контроля температуры. В нем находится культуральная среда и обеспечивается стерильная среда для роста клеток.

2. Система перемешивания: Состоящая из мешалки и импеллера(ов), эта часть помогает равномерно перемешивать содержимое сосуда, обеспечивая распределение питательных веществ по всему объему и подачу кислорода к клеткам. Скорость перемешивания можно регулировать, чтобы минимизировать сдвиговое воздействие на чувствительные клетки.

3. Контроль температуры: Часто имеет двухстенную конструкцию с циркуляцией водяной или масляной рубашки; сосуд может быть подключен к системе нагрева/охлаждения с термостатическим управлением для поддержания оптимальной температуры роста организмов.

4. Система аэрации: Распределитель газа или газовый диффузор вводит в культуру воздух или чистый кислород, обеспечивая необходимый растворенный кислород для аэробных культур. Скорость подачи газа можно регулировать для контроля уровня DO.

5. Система контроля pH: Оснащенный pH-датчиками и насосами для дозирования кислоты/щелочи, биореактор позволяет в режиме реального времени контролировать и автоматически корректировать pH среды культивирования, поддерживая идеальные условия для клеточного метаболизма.

6. Датчик уровня: Для контроля уровня жидкости внутри биореактора он может быть оснащен смотровым стеклом или электронным датчиком уровня.

7. Порты отбора проб: Стерильные порты отбора проб позволяют исследователям брать образцы для анализа, не нарушая стерильность системы.

8. Автоматизация и управление: Биореактор оснащён панелью управления, интегрированной с программным обеспечением для сбора данных, что позволяет пользователям задавать и контролировать различные параметры процесса, такие как температура, pH, скорость перемешивания и уровень DO.

9. Возможности стерилизации: Биореактор спроектирован для удобной очистки и стерилизации — вручную либо с помощью встроенной системы CIP (очистка на месте) или SIP (стерилизация на месте).

10. Аксессуары: Дополнительные аксессуары могут включать зонды для измерения биомассы, растворённых газов или метаболитов; зажимы и уплотнения для фиксации портов и трубок; а также соединители для подсоединения шлангов подачи питательной среды, отвода отходов и отбора проб.

Этот тип небольшого биореактора из нержавеющей стали обеспечивает гибкость при разработке экспериментов, масштабируемость для пилотных исследований и ценные данные для масштабирования до более крупных промышленных биореакторов.

Составные части биореактора и их функции

Биореактор — это устройство, предназначенное для выращивания микроорганизмов, клеток, тканей или органов и проведения биохимических реакций в контролируемых условиях. Его основные компоненты и функции следующие:

1. Корпус/ёмкость реактора: • Основная функция: служит местом проведения биологических реакций, для хранения и перемешивания биосред, например питательной среды, а также обеспечивает достаточное пространство для роста и размножения организмов.
2. Система перемешивания: • Включает мешалки, двигатели и регуляторы скорости и т. д. Основная функция: за счёт перемешивания обеспечивается равномерное смешивание биосреды внутри реактора и равномерное распределение питательных веществ, кислорода, факторов роста и т. д. в соответствии с потребностями биологического роста.
3. Система распределения газа: Обычно включает воздухозаборный патрубок, барботёр или микропористую аэрационную головку и т. д. Основная функция: подавать в реактор необходимые газы, такие как воздух или чистый кислород, обеспечивать растворённый кислород, необходимый для биологического роста, и способствовать удалению углекислого газа, образующегося в результате метаболизма.
4. Система контроля температуры: • Может включать рубашку, системы циркуляции горячей воды, охлаждающие змеевики или встроенные нагревательные элементы и т. д. Основная функция: точно контролировать температуру внутри реактора, чтобы адаптировать её к оптимальным условиям роста различных организмов.
5. Система контроля pH: Она состоит из датчика pH и насоса для подачи кислоты и щёлочи. Основная функция: мониторинг pH в режиме реального времени и автоматическая корректировка его значения внутри реактора для поддержания подходящей среды биологической реакции.
6. Система подачи среды: • Включает насосы подачи и трубопроводы. • Основная функция: своевременное добавление питательных веществ или других необходимых компонентов в процессе реакции для поддержания непрерывного хода биологической реакции.
7. Система отбора проб: Обычно оснащается портами отбора проб и стерильными ёмкостями для проб. Основная функция: регулярный отбор внутренних проб из реактора для анализа таких показателей, как количество организмов, концентрация продукта и расход питательных веществ.
8. Система онлайн-мониторинга: • Включает датчики для измерения растворённого кислорода, мутности, контроля биомассы и т. д. Основная функция: мониторинг важных параметров внутри реактора в режиме реального времени, что служит основой для оптимизации процесса.
9. Система очистки и стерилизации: • Например, устройства CIP (очистка на месте) и SIP (стерилизация на месте). • Основная функция: удобно и быстро очищать и стерилизовать внутреннюю часть реактора, снижая риск перекрёстной контаминации.

Все перечисленные выше части совместно формируют основную функцию биореактора, обеспечивая эффективный контроль биологических процессов в лабораторных или промышленных условиях для получения целевых продуктов.

Конечный продукт биореактора
Биореакторы могут производить широкий спектр биопродуктов, главным образом получаемых в результате роста, метаболизма или экспрессии микроорганизмов, клеток или биомолекул. Ниже приведены некоторые конечные продукты, которые могут быть получены в биореакторах:

1. Медицинская продукция: • Лекарственные белки: терапевтические белковые препараты, такие как инсулин, интерферон, гормон роста, моноклональные антитела и т. д. Вакцины: например, вакцины на основе вирусных частиц, рекомбинантные субъединичные вакцины и т. д. Диагностические реагенты для выявления заболеваний, например меченые ферментами антитела в ИФА (ELISA).
2. Биоэнергетика: • Биотопливо: жидкое топливо, получаемое путём микробной ферментации, например этанол и бутанол. Биоводород: некоторые микроорганизмы могут производить водород при определённых условиях.
3. Пищевые добавки и нутриенты: • Ферментные препараты: ферменты, широко используемые в пищевой переработке и производстве напитков, такие как амилаза и липаза. Функциональные ингредиенты для здорового питания: например, пробиотики, пищевые волокна, функциональные полисахариды и т. д.
4. Химическое сырьё: • Биохимикаты: например, прекурсоры для биопластиков, биосмазок, биосурфактантов и т. д. Ферментационные продукты: органические кислоты и спиртовые соединения, такие как молочная кислота, лимонная кислота, ацетон-бутанол и т. д.
5. Экологическая очистка: • Средства биоремедиации: микробные препараты, используемые для очистки сточных вод или рекультивации почв. Биодесульфуризатор: использование микроорганизмов для удаления сульфидов из вредных газов.
6. Применение в научных исследованиях: Различные инструменты молекулярной биологии, такие как рекомбинантные белки и РНК, используемые в фундаментальных научных исследованиях.

В целом, биореакторы играют ключевую роль в современной биотехнологической отрасли, оптимизируя биологические процессы для крупномасштабного производства и коммерческого применения различных биологических продуктов.

Монтаж и наладка биореактора — это тщательная и профессиональная задача, включающая множество этапов и технических нюансов. Ниже приведён обзор основных этапов монтажа и наладки биореактора:

Этап монтажа
1. Подготовка на месте: • Убедитесь, что монтажная зона чистая, ровная, без пыли и соответствует требованиям биобезопасности и электробезопасности. В соответствии с массой и габаритами оборудования подготовьте подходящие опорные основания или рамы.
2. Размещение оборудования: Используя подходящие грузоподъёмные средства и персонал, правильно переместите и установите основную часть биореактора и вспомогательное оборудование в соответствии с инструкцией, включая контроллеры, силовое оборудование, трубопроводы и приборы.
3. Подключение трубопроводов: Установите входные и выходные трубопроводы, циркуляционные линии, вентиляционные трубы, трубопроводы для моющего раствора, канализационные трубопроводы и т. д., а также обеспечьте надёжную герметичность всех соединений, чтобы избежать утечек.
4. Электромонтаж: Квалифицированные электрики должны выполнить монтаж силовых кабелей, сигнальных кабелей, шкафов управления и других электрических компонентов в соответствии с электрическими схемами, обеспечив надёжное заземление и устойчивую установку электрических элементов.
5. Комплектация контрольно-измерительными приборами: Установите различные датчики, такие как температурные зонды, pH-электроды, датчики растворённого кислорода, манометры и т. д., и откалибруйте их до нормальных рабочих условий.
6. Интеграция системы управления: • Интегрируйте реактор с его вспомогательной системой автоматического управления (например, PLC или DCS), задайте и отладьте различные параметры управления.

Этап наладки
1. Первичный запуск: • Включите питание, проведите комплексную проверку системы управления, подтвердите правильную работу каждого узла и выполните предустановленную программу самотестирования.
2. Холостой ход: Запустите систему перемешивания, систему температурного контроля, систему вентиляции и т. д. реактора без биологической нагрузки, выполните наладку на холостом ходу и проверьте производительность оборудования и стабильность системы.
3. Моделируемая эксплуатация: • Для пробного запуска используйте имитационные растворы вместо реальных биосред, проверьте работу оборудования в условиях, близких к фактическим, и отрегулируйте и оптимизируйте стратегии управления.
4. Внесение бионагрузки: На основе экспериментального или производственного плана внесите микробную или клеточную бионагрузку и постепенно доведите её до параметров процесса, подходящих для роста и метаболизма биологических объектов.
5. Оптимизация технологических параметров: В зависимости от процесса биореакции динамически корректируйте такие параметры, как температура, значение pH, растворённый кислород и подача питательных веществ, чтобы достичь оптимального выхода и качества продукта.
6. Проверка безопасности и верификация: • Убедитесь, что все меры безопасности приняты, включая аварийные сигналы при превышении предельных значений и надёжную функцию аварийной остановки, а также проведите проверку систем CIP (очистка на месте) и SIP (стерилизация на месте).
7. Оценка производительности и приёмка: • Проведите испытание и оценку различных показателей производительности биореактора, зафиксируйте результаты наладки и выполните официальную приёмку после достижения проектных ожиданий и требований пользователя.

В ходе всего процесса монтажа и наладки необходимо строго соблюдать рабочие инструкции и правила безопасности. При необходимости следует пригласить технических специалистов производителя для выездного сопровождения или привлечь сторонние испытательные организации для приёмки. Одновременно необходимо подготовить подробное руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию оборудования для его долгосрочной стабильной работы и последующего устранения неисправностей.

Shanghai Beyond Machinery Co., Ltd
Beyond Machinery специализируется на проектировании и производствебиореактор из нержавеющей стали. Свяжитесь с нами прямо сейчас, и наши профессиональные технические инженеры подберут для вас схему оборудования длябиореактор из нержавеющей сталии предоставят коммерческое предложение. Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы получить актуальную схему оборудования и коммерческое предложение.