Cesko.wiki Bioreaktor
Author
Albert FloresBioreaktor (též fermentor) je umělé prostředí (zařízení) sloužící ke kultivaci virů, mikroorganismů, rostlinných či živočišných buněk nebo též k biochemickým procesům biologických činitelů jako jsou například enzymy. Dochází zde k řadě fyzikálně-chemických a biochemických procesů (např. fermentace, respirace, buněčné dělení). Bioreaktory / Fermentory jsou využívány v potravinářském, farmaceutickém a biotechnologickém průmyslu pro produkci potravin (např. pivo), specifických chemických látek nebo produkci biomasy. Bioreaktory se navíc využívají také v odpadovém hospodářství (čistírny odpadních vod).
Rozdělení
Bioreaktory se dají rozdělit podle řady hledisek: * dle fází ** jednofázové (obsahují kapalný substrát s rozpuštěným enzymem) ** dvoufázové (kapalina x částice; kapalina x mikroorganismy) ** třífázové (plyn x kapalina x mikroorganismy) ** čtyřfázové (tuhý substrát x plyn x kapalina x mikroorganismy) * dle technického provedení ** otevřené (volně otevřené prostředí) ** uzavřené (kontrolované uzavřené prostředí) ** membránové (část prostoru oddělena pomoci membrány) ** fotobioreaktor (organismy vyžadující světlo) * dle způsobu míchání ** nemíchané ** mechanicky míchané (mechanické míchadlo, rotační pohyb reaktoru) ** hydraulicky míchané (míchání proudem kapaliny) ** pneumaticky míchané (probublávané) * dle způsobu vedení kultivace - doplňování živin ** vsádkové (na jedno naplnění) ** s postupným živením (postupné přidávání dávek živin - "fed-batch") ** semikontinuální (skokové odbírání části objemu a přídavek nových živin) ** kontinuální (průběžné doplňování živin a odběr produktu v průběhu kultivace) * dle způsobu vedení kultivace - vzdušnění ** aerobní ** anaerobní * dle aktivní biologické složky ** enzymové (mohou být volné nebo imobilizované, tedy uchycenné) ** virální (např. produkce vakcín) ** mikrobní (volné, imobilizované) ** buněčné (rostlinné či živočišné kultury) * typu sterilizace ** nesterilizovatelný ** autoklávovatelný (skleněná nádoba) ** in-situ sterilizovatelný (nerezová nádoba,sterilizace parou)
Laboratorní fermentory
Pro výzkum a vývoj jsou používány bioreaktory s pracovním objemem kultivační nádoby od 500 ml do 200 litrů.
Standardně fermentor obsahuje: * kultivační nádobu z borosilikátového skla nebo nerez oceli s průhledem * řídící jednotku pro ovládání parametrů * motor pro míchání média (mechanická ucpávka nebo magnetická spojka) * sondy pH, pO2 nebo Redox potenciál, AntiFoam (odpěňování), teplota * lahvičky pro reagencie (kyselina, zásada nebo médium pro doplňování v případě kontinuální kultivace) * 2 až 4 peristaltické pumpičky pro dávkování reagencií * základní jednotku
Sterilizovatelné v autoklávu
Stolní autoklávovatelný fermentor a multifermentor Objemy do cca 10 litrů jsou zpravidla ve skleněných nádobách. +more * Regulace teploty ** vodní cirkulací - voda cirkuluje v dvoustěnné kultivační nádobě ** elektricky - elektricky ohřívaná dečka je upevněna na nádobě. Chlazení je řešeno chladicí tyčí, ve které cirkuluje voda. * Přístup ** pouze skrze porty ve víku nádoby. * Výhody ** jednodušší manipulace s celým přístroje ** optická kontrola média ve skleněné nádobě ** bez potřeby páry * Nevýhody ** nutnost mít dostatečně velký autokláv ** pouze menší objemy (do 15 litrů) ** těžká manipulace a přenos nádoby při větších objemech ** hrozí rozbití skleněné nádoby.
In situ sterilizovatelné
Objemy nad 10 litrů se většinou dělají v provedení s nerezovou nádobou * Regulace teploty ** párou v dvoustěnné nádobě. Pára nepřichází do kontaktu s médiem v nádobě ** elektricky obdobně jako u zadního skla auta * Přístup ** skrze porty ve víku nádoby ** u větších objemů zpravidla dodatečné porty ve spodní nebo i prostřední části nádoby. +more * Výhody ** provozní podmínky ** automatické řízení celé kultivace včetně sterilizace * Nevýhody ** potřeba vlastního rozvodu páry nebo generátoru páry ** složitější manipulace, u větších objemů je součástí jeřáb pro manipulaci s víkem ** pouze malý skleněný průzor pro optickou kontrolu média.
Literatura
PÁCA JAN. Bioreaktory. Kvasný průmysl. 1987, 33 (1): 20-21, ISSN 0023-5830 * KODÍČEK MILAN. Biochemické pojmy výkladový slovník, 1. vydání, Praha: VŠCHT v Praze, 2004. 171s.