Обратная связь
+7 (499) 372-09-21
Статьи >

Акриловые биореакторы

Акриловые изделия

Акриловый биореакторБиореактор, или так называемый ферментер, представляет собой прибор, предназначенный для перемешивания культур в процессе микробиологического синтеза. Биологические процессы кардинально отличаются от химических, они имеют абсолютно иную природу. Биотехнологии реализуются с участием живых организмов – грибов, бактерий, клеток, тканей растений, животных и человека. Поэтому к параметрам среды внутри реактора предъявляются особые требования. Живые организмы могут существовать и размножаться только при поддержании определенной температуры, влажности, параметров газообмена и химических особенностей среды. Главная задача биореактора – создание наилучших условий для жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в синтезе.

В зависимости от способов регулирования параметров рабочей среды, ферментеры делятся на несколько групп: механические, аэраторные, газо-вихревые, аэробные, анаэробные или комбинированные. Сложность этого оборудования зависит от объекта биологических исследований. Бактерии и грибы могут существовать и активно развиваться в довольно широком диапазоне параметров среды. Клетки и ткани растений требуют более тщательного и точного контроля основных показателей. Самыми «капризными» являются человеческие клетки – для работы с ними используется сложнейшее высокоточное оборудование с автоматической регулировкой всех параметров.

Размеры реакторов могут быть различны: в лабораторных условиях применяются установки объемом до ста литров, а объем промышленных установок может достигать сотен тысяч литров. Колоссальная разница присутствует не только в габаритах – оборудование может кардинально отличаться по уровню сложности основных систем реактора.

Область применения биореакторов

Биореактор с акриловой камерой Акриловый ферментер

Основные параметры ферментеров

Перемешивание. Для обеспечения однородности среды используется механическое, пневматическое или циркуляционное перемешивание. Внутри механического реактора работает мешалка с лопастями. Более бережное перемешивание осуществляется в пневматических установках с медленной подачей воздуха. Циркуляционные реакторы оснащены центробежным наносом, перемещающим жидкость по кругу с большой скоростью.

Аэрация. Для выращивания аэробных микроорганизмов в камеру подается кислород и удаляется углекислый газ. Для этого прибор оснащен системой аэрации, обеспечивающие баланс между поступлением и расходом кислорода на различных стадиях роста микроорганизмов.

Теплообмен. Микроорганизмы могут существовать только при определенной температуре. Для поддержания этого параметра на нужном уровне используется специальная система с функцией терморегуляции, работающая как в режиме охлаждения, так и в режиме нагрева. Перегрев или переохлаждение представляют серьезную опасность для микроорганизмов, поэтому теплообменник должен быть очень надежным.

Пеногашение. В ходе различных биологических процессов образуется пена, она уменьшает полезный объем реактора и провоцирует рост посторонних микроорганизмов. Наиболее часто пена гасится механическим или химическим путем. Первый метод работает за счет вращающихся дисков, барабанов, лопастей, а второй – за счет применения поверхностно-активных веществ.  

Стерильность. Абсолютно стерильные условия внутри реактора могут создаваться двумя способами – термическим или фильтрационным. Первый способ – это нагрев оборудования до начала работы реактора. Фильтрация подразумевает обеззараживание поступающего в камеру воздуха.

Все вышеописанные параметры имеют огромное значение для работы ферментера – их нужно учитывать при проектировании приборов. Задача усложняется тем, что параметры среды нужно поддерживать постоянно, периодически меняя соотношения тех или иных показателей. Современные биореакторы оснащены системой компьютерного управления, предназначенной для автоматического регулирования состояния рабочей среды. Такое оборудование работает полностью автономно. Но следует помнить, что сложная автоматика, системы перемешивания, аэрации, пеногашения и стерилизации не смогут полноценно функционировать, если сам реактор изготовлен из некачественного и недостаточно надежного материала. Для изготовления рабочих камер ферментеров используется прочное, долговечное, химически стойкое акриловое стекло – именно этот материал служит звеном, без которого вся система не была бы работоспособной.

Основные преимущества акриловых корпусов для биореакторов

Работа с акриловым биореактором- Высокая прочность. Даже в случае форс-мажорных обстоятельств о целостности акриловой рабочей камеры можно не беспокоиться. Высочайшая прочность особенно важна для масштабных промышленных установок и приборов, работающих с опасными бактериями. Применение акрила исключает риск механического повреждения стенок корпуса реактора.

- Герметичность. Для реализации процессов биосинтеза необходимо создать условия абсолютной герметичности рабочего пространства. Герметичность не должна нарушаться со временем по прошествии многих лет активной эксплуатации оборудования. Специальная технология формирования клеевых соединений акриловых заготовок позволяет обеспечить идеальную герметичность. Акрил не просто склеивается – он сращивается на молекулярном уровне, поэтому герметичность стыков сравнима с монолитным материалом.

- Устойчивость к смене температур. В процессе роста биологические организмы могут нуждаться в соблюдении различного температурного режима. Смена тепла и холода не должна сказываться на состоянии корпуса реактора – акрил полностью соответствует этому требованию.

- Биологическая стойкость. Никакие биологические процессы, протекающие внутри рабочей камеры, не способны изменить внешний вид или технические характеристики акрила. Материал устойчив к биологическому воздействию, поэтому может без опаски устанавливаться в самые мощные реакторы.

- Возможность изготовления корпуса реактора сложной формы. Акрил поддается любым видам мехобработки – его можно гнуть, фрезеровать, точить, разрезать, выдувать, шлифовать. Обрабатываемость материала особенно важна при формировании зон загрузки и выгрузки материала. Технологическая база нашей компании позволяет изготовить корпус биореактора любой конфигурации, при этом габариты конструкции практически не ограничены. 

Биореактор с водорослями - альтернативный источник энергии

Перспективы применения биореакторов

Использование биологических реакторов – это перспективное направление, которое в будущем может кардинально изменить нашу жизнь. Уже сегодня ведутся разработки биологического оборудования для изготовления компонентов крови и человеческих органов. Что примечательно – для реализации всех этих технологий жизненно необходим акрил, ведь без прочной, надежной камеры ни один биологический процесс в искусственных условиях не может быть реализован.

Еще одно интересное перспективное направление – использование ферментеров для сооружения экодомов. Так, немецкие аритекторы разработали концепт здания, фасад которого покрыт акриловыми панелями, внутри которых обитают морские водоросли. Согласно расчетам инженеров, весь дом будет получать питание от выращенных водорослей, практически не требуя дополнительных источников энергии. Каждая панель – это своеобразный биореактор плоской формы. В процессе роста и развития водорослей выделяется тепло, которое планируется использовать для нужд здания. Построенное здание станет площадкой для дальнейших исследований в области экологического строительства.

В качестве альтернативного источника энергии могут использоваться не только водоросли, но и органические отходы. Устройства, работающие по принципу биореактора, уже используются для энергоснабжения частных домов, дач и теплиц. Полученное в биореакторах биотопливо способно конвертировать солнечную энергию в тепловую – это свойство позволяет считать данное направление использования биореакторов очень перспективным.

Дата создания : 2016-02-09  Автор "Акрилшик"
Изготовление акриловых биореакторов и ферментеров
Логотип
Акриловые биореакторы 5 из 5 на

Нам доверяют

<
>
 
 
 
 

я согласен на обработку персональных данных