生物反应器系统设备工艺原理

生物反应器系统设备工艺原理
什么是生物反应器？
生物反应器（Bioreactor）是一种实验装置，用于支持细胞、微生物和生物分子等生物体的生存，培养和扩增。

它类似于一个生物体生活的环境，可以将生物体与环境分开，并控制环境中的温度，pH值，氧气含量，搅拌速度等参数，以满足生物生长的需要。

生物反应器设备原理
生物反应器系统设备包括反应器本身和控制系统。

反应器本身主要由培养基槽，搅拌器，气体进出口管，控制仪表，传感器和加热装置等组成。

控制系统的主要任务是监控和调控反应器中的环境参数，控制反应器中的氧气供应和温度，维持反应器适宜生物体生长的环境。

生物反应器设备的工作原理基于两个基本原理：质量守恒和能量守恒。

质量守恒原理
质量守恒原理中，饲料和微生物是两个重要的组成部分。

饲料提供了生物生长所需的营养物质，而微生物则将这些营养物质转化为生物质和新的代谢产物，同时还排放了一些废物和二氧化碳等。

在反应器中，饲料和微生物的各自的质量必须保持恒定，因为它们是一种质量守恒。

如果反应器中的微生物数量增加，那么饲料量也必须相应增加以保持质量守恒，反之亦然。

能量守恒原理
能量守恒原理中，反应器中的溶液和微生物对能量的需求是由反应
器的水平和液面来控制的。

液位控制系统可以通过自动补充水和排放
液体来控制液位。

水会在槽中循环，从而维持适宜的水平。

在生物反
应器中，能量转换的效率是微生物生长的关键因素，因此控制温度是
一个非常关键的因素。

此外，搅拌器的旋转控制也是能量守恒原理中
的重要组成部分，它能够控制氧气在溶液中的分布。

生物反应器设备的应用
生物反应器设备广泛应用于食品工业、药品生产、生物质能源生产、生物技术研究和医学产业中。

在食品工业中，它可以用于酿造啤酒、
酱油、醋，发酵乳制品和酸奶等。

药品生产中，生物反应器可以用于
生产抗生素、酶、维生素、激素和疫苗等。

在生物质能源生产中，可
以利用生物反应器制备生物燃料和生物柴油。

在生物技术研究中，可
以用于体细胞克隆、基因转移和基因治疗等。

在医学产业中，它可以
用于细胞培养，用于人工皮肤、血液制品和生物器官等。

总结
生物反应器设备将生物体和环境分离开来，使我们可以更好地控制
环境参数，精细地调控微生物生长所需的参数，可以得到较高的产量，提高了科研和生产效率。

生物反应器设备由于具有较高的试验效率、
可控性、重复性和经济性等优点，因此在近年来得到了广泛的应用。