Bioreaktory

Czym jest bioreaktor?

Bioreaktor przeznaczony jest do prowadzenia procesów biotechnologicznych na podłożu ciekłym (bioreaktor fazy ciekłej) lub na podłożu stałym (bioreaktor do podłoża stałego) w skali od laboratoryjnej do przemysłowej. Wykonujemy bioreaktory od pojemności ok 50L do 5000L. Połączenie procesów mieszania, napowietrzania, dozowania dodatków ciekłych pozwala na przeprowadzenie pożądanych reakcji chemicznych. Z uwagi na charakter prowadzonych procesów, bioreaktor do hodowli musi pozostać sterylny, aby wyeliminować możliwość zakażeń.

Z czego zbudowane są bioreaktory?

Zbiornik główny – o pojemności od ok 50L do 5000L lub więcej. To tu zachodzi proces biotechnologiczny (reakcja chemiczna). Zbiornik wyposażony jest w niezbędną aparaturę kontrolno-pomiarową – czujniki pH, tlenu rozpuszczonego, temperatury, ciśnienia i poziomu piany. Jego konstrukcja została zaprojektowana tak, aby wyeliminować istnienie martwych stref, które mogą stwarzać kłopoty w czasie prowadzenia procesu. Wnętrze bioreaktora jest polerowane, co znacznie ułatwia mycie i sterylizację;

• Układ mieszania – najczęściej jest to mieszadło turbinowe Rushton. Na jednym wale można zamontować kilka takich mieszadeł. W celu zwiększenia mocy mieszania stosuje się także przegrody wewnątrz zbiornika;
• Układ poboru próbek – w celu sterylnego poboru próbek i monitorowania wzrostu biomasy w bioreaktorze;
• Układ drenażu – w celu opróżnienia reaktora po procesie produkcyjnym;
• Przygotowanie powietrza wlotowego – powietrze przechodzi przez filtr wstępny oraz bakteriostatyczny filtr powietrza o wysokiej dokładności. Tak przefiltrowane strumień gazu służy do napowietrzania zawartości reaktora;
• Termostat – służy do utrzymywania stałej temperatury we wnętrzu zbiornika, co jest konieczne do prowadzenia procesu namnażania mikroorganizmów (wzrostu biomasy);
  Układ powietrza wylotowego – powietrze wylotowe ze zbiornika jest chłodzone, a następnie filtrowane na bakteriostatycznym filtrze powietrza o wysokiej dokładności. Mogą być mierzone również parametry procesowe takie, jak zawartość CO2 i O2;
• Układ sterylnego dozowania pożywki, inokulum lub innych substratów;
• Pętla mycia w systemie Clean-In-Place (CIP) – w celu dokładnego wymycia pozostałości substancji po procesie produkcyjnym;
• Układ sterylizacji (SIP) – sterylizacja instalacji najczęściej odbywa się za pomocą pary grzewczej o wymaganych parametrach procesowych;
• Układ sterowania – nasze bioreaktory najczęściej są w pełni zautomatyzowane, co zdecydowanie ułatwia obsługę instalacji.

Rodzaje bioreaktorów

W naszej ofercie posiadamy:

• bioreaktory do hodowli okresowej (bioreaktory fazy ciekłej) – najbardziej powszechne bioreaktory pozwalające na przeprowadzenie hodowli okresowej;
• bioreaktory do hodowli ciągłej (bioreaktory membranowe) – bioreaktory z wewnętrznym układem filtracyjnym, przystosowane do procesu ciągłego;
• bioreaktory do hodowli stałej (bioreaktory do podłoża stałego) – bioreaktory pozwalające na namnażanie mikroorganizmów na podłożu stałym (biomasie).

Bioreaktory membranowe – bioreaktory do hodowli ciągłej

Bioreaktor membranowy jest specjalnym typem bioreaktora fazy ciekłej pozwalającym na prowadzenie biotechnologicznych hodowli ciągłych. A wszystko dzięki zastosowaniu wewnętrznego układu filtracyjnego. Układ ten umożliwia odprowadzenie części cieczy ze zbiornika, przy jednoczesnym zachowaniu mikroorganizmów wewnątrz bioreaktora membranowego. Po dodaniu świeżej porcji pożywki, bakterie kontynuują proces namnażania. Dzięki temu możliwe jest znaczne wydłużenie biotechnologicznego procesu produkcyjnego. Prowadzenie procesu ciągłego wiąże się z wieloma korzyściami.

Zalety bioreaktora do hodowli ciągłej:

• większa wydajność procesu produkcyjnego – dzięki wydłużeniu procesu możliwe jest otrzymanie większej ilości produktu końcowego, co generuje większy zysk;
• niższe koszty wytworzenia produktu końcowego – hodowla ciągła pozwala na ograniczenie zużycia mediów i skrócenie czasu przestoju bioreaktora fazy ciekłej poprzez ograniczenie częstotliwości mycia i sterylizacji instalacji. Przy jednoczesnej większej wydajności procesu, czynniki te obniżają koszty wytworzenia produktu;
• uniwersalność – bioreaktor membranowy można wykorzystać do wielu różnych procesów, po dobraniu przegrody filtracyjnej o odpowiedniej selektywności.

Bioreaktory do podłoża stałego – bioreaktory do hodowli stałej

Bioreaktor fazy stałej firmy Pro-mill służy do prowadzenia procesów biotechnologicznych zachodzących na podłożu stałym (biomasie). Urządzenie zbudowane jest z analogicznych układów, jak klasyczne bioreaktory. Jednak są one dostosowane do prowadzonych procesów i używanych mediów. Instalacja osadzona jest na ramie typu SKID i posiada cały niezbędny osprzęt do prawidłowego przeprowadzenia procesu. Dzięki temu staje się kompaktowym urządzeniem gotowym do pracy.

Bioreaktory i ich zastosowanie

Bioreaktory fazy ciekłej – klasyczne bioreaktory do hodowli ciekłej to najbardziej powszechne urządzenia do prowadzenia procesów biotechnologicznych. Pozwalają na namnażanie wszelakich mikroorganizmów. Dlatego z powodzeniem stosuje się je w branżach: biotechnologicznej, farmaceutycznej czy spożywczej. Wykorzystuje się je do produkcji np. enzymów, białek, antybiotyków, substancji czynnych API czy biofarmaceutyków. Aby usprawnić te procesy, można zastosować bioreaktory membranowe, które zdecydowanie wydłużą czas procesu właściwego.

Bioreaktory do podłoża stałego – bioreaktory fazy stałej stosuje się głównie w szeroko pojętym przemyśle biotechnologicznym, farmaceutycznym czy spożywczym. Można je wykorzystać m.in. do przetwarzania biomasy. W powodzeniem produkuje się w nich np. pasze dla zwierząt lub inne substancje wzbogacone dodatkami biotechnologicznymi, czy nawet antybiotyki.

Bioreaktory szczególnie ważne mogą okazać w projektach innowacyjnych, które bazują na opracowaniu nowych sposobów przetworzenia biomasy, wzbogacenia żywności, utylizacji odpadów czy wytworzenia substancji czynnych API.