Industriell mikrobiologyTillsammans med bioteknik och läkemedelsproduktion beror starkt på jäsning och bioprocesseringstekniker. Det finns en vanlig missuppfattning när det gäller fermentorer och bioreaktorer men båda enheterna har olika strukturella element och operativa ändamål och industriella tillämpningar. Expertproffs som arbetar med biobearbetning behöver förstå dessa distinktioner.
Artikeln undersöker de grundläggande skillnaderna mellan fermentorer och bioreaktorer, medan de beskriver deras definitioner, typer, driftsprinciper och användningar. Det är avsett för studenter, forskare och industriutövare inom bioteknik.
Definition av fermentor och bioreaktor
Fermentorn:
Fermentorer är avancerade kärl utformade för mikrobiell jäsning, vilket gör det möjligt för mikroorganismer att konvertera organiska underlag till önskade produkter under kontrollerade förhållanden. Huvudsyftet med fermentorer finns i alkoholfermentering såväl som antibiotika och organisk syra och mikrobiell metabolitproduktion.
Bioreaktor:
A bioreaktor Definierar som ett allomfattande system som fungerar som en miljö för att stödja biologiska interaktioner mellan enzymer och levande celler. En bioreaktor möjliggör olika biokemiska operationer mellan cellodling och vävnadsteknik och enzymatiska processer. Produktionsindustrins segment som läkemedel tillsammans med jordbruk och biobränsle kräver användning.
Tja, definitionerna av jäsare och bioreaktorer är tydliga som ovan, men vet du vad de viktigaste skillnaderna är? Låt oss ta en titt.
Fermentor vs Bioreactor: Nyckelskillnader och applikationer
Användningsområde:
- Fermentoren fungerar som en specialiserad behållare som möjliggör utveckling av mikroorganism för att producera alkohol och antibiotika tillsammans med olika andra produkter.
- Med kontrollerade parametrar såsom temperatur och pH och syreförsörjning tillåter en bioreaktor olika biologiska processer inklusive jäsningscellkultur tillsammans med enzymreaktion för att fortsätta.
Typ av biologiska enheter som används:
Specifika fermentorer stöder den mikrobiella utvecklingen av bakterier och jäst- och svampstammar under fermenteringsprocesser.
Bioreaktorer stöder praktiskt taget alla biologiska enheter som sträcker sig från växtceller till djurceller såväl som enzymer för olika biokemiska processer.
Processtyp:
- Driften av fermentorer tillsammans med bioreaktorer stöder både aerobt syre-krävande inställningar och anaeroba syrefria miljöer baserade på den valda biologiska processen.
- Mångsidigheten hos bioreaktorer ökar eftersom de arbetar med immobiliserade cellsystem som gör det möjligt att förankras celler eller enzymer vid specifika platser för långvarigt utnyttjande.
Slutprodukter:
- Den biologiska produktionen av etanol tillsammans med organiska syror och antibiotika och vitaminer sker hos fermentorer.
- Monoklonala antikroppar såväl som vacciner sammanfogar enzymer och rekombinanta proteiner och biobränslen bland olika andra produktionsutgångar från bioreaktorer.
Kontrollmekanismer:
- Fermentorer upprätthåller viktiga operativa faktorer för pH och temperatur tillsammans med syrehalter och blandningsförhållanden för att optimera mikrobiologisk tillväxt och produktionseffektivitet.
- Bioreaktorer har uppgraderade kontrollmekanismer för att övervaka upplösta syrenivåer samtidigt som man hanterar skjuvspänning och tillhandahåller realtidsmetabolisk aktivitetsspårning vilket resulterar i förbättrad processeffektivitet.
Designvariationer:
- Produktionsfartygen som ofta är kända som fermentorer har cylindriska former som integrerar dedikerade system för mikrobiell tillväxtfrämjande genom både agitation och luftningsfunktionalitet.
- De olika konstruktionerna av bioreaktorer inkluderar omrörad tank och luftlyft och packad bädd tillsammans med fotobioreaktorer baserat på kraven i deras tillämpningar.
Arbetsprincipav jäsare och bioreaktorer
Fermentor arbetsprincip
En fermentor fungerar baserat på mikrobiell metabolism. Det ger en optimal miljö för mikrober att växa och producera metaboliter. Viktiga komponenter i en jäsning inkluderar:
- Agitationssystem:Säkerställer även blandning av näringsämnen och mikroorganismer.
- Luftningssystem:Levererar syre i aeroba processer.
- Temperaturkontroll:Håller den erforderliga temperaturen för bakteriologisk aktivitet.
- pH -kontroll:Styr surheten eller alkaliniteten hos mediet.
- Skumkontroll:Förhindrar oberättigad skumning med hjälp av antifoam -medel.
Fermenteringsprocessen går genom olika operationer som inkluderar batchmetod och matad batch och kontinuerligt läge baserat på produktionsspecifikationerna. Utnyttjandet av bakterier, jäst och svampar kräver ett visst underlag som fungerar som deras dietkälla under processen. Mikroorganismerna bryter ner substrat genom sina metaboliska aktiviteter för att skapa användbara metaboliter som inkluderar etanol tillsammans med organiska syror och antibiotika och vitaminer. När jäsning uppfyller sina målstadiumproduktionsarbetare får arbetare noggrant slutprodukten innan de utför rening och bearbetningssteg för att generera branschprodukter som läkemedel och livsmedelsprodukter och biobränslen.
Bioreaktorarbetsprincip
En bioreaktor ger en uppmätt miljö för biologiska processer. Det inkluderar avancerade övervakningssystem för att kontrollera parametrar som:
- Löst syre (DO) -nivåer:Säkerställer bästa syretillgänglighet för aerofila kulturer.
- Skjuvspänningskontroll:Upprätthåller cellviabilitet, särskilt i djurcellkulturer.
- Näringsleverans:Ger exakt utfodring för att upprätthålla tillväxt och produktion.
- Avfallsborttagning:Eliminerar giftiga biprodukter som kan hindra celltillväxt.
- Bioreaktorer stöder olika odlingstyper, inklusive:
- Suspensionskultur:Cellerna är fritt suspenderade i mediet.
- Vidhäftande kultur:Cellerna växer på ett fast stöd eller ställning.
- Immobiliserade system:Celler eller enzymer fixeras i en matris för kontinuerlig bearbetning.
Fermentorer och bioreaktorer
Fermentorer
- Batchfermentor:Mikroorganismer växer i ett stängt system med en fast mängd näringsämnen.
- Fed-batch fermentor:Näringsämnen tillsätts i steg för att förlänga jäsningsprocessen.
- Kontinuerlig fermentor:Kontinuerlig inmatning av underlag och borttagning av produkten för långvarig produktion.
- Nedsänkt fermentor:Mikroorganismer växer i ett flytande medium.
- Fermentor för fast tillstånd:Mikroorganismer växer på ett fast underlag med minimalt fritt vatten.
Typ av bioreaktorer
- Rörd-tank bioreaktor:Använder ett pumphjul för braternisering och syreöverföring.
- Airlift bioreaktor:Använder gasflöde för att cirkulera vätska och förbättra blandningen.
- Packed Bed Bioreactor:Håll immobiliserade celler eller enzymer för biobearbetning.
- Fotobioreaktor:Använder ljus för att stödja fotosyntetiska bakterier som alger.
- Vågbioreaktor:Ett engångsbioreaktorsystem som används för djurcellskultur.
Industrianvändningav jäsare och bioreaktorer
Fermentors applikationer
- Tillverkare i bryggerier och destillerier kräver jästfermentering för att slutföra produktionen av ölvin och sprit.
- Streptomycin tillsammans med penicillin produceras i massskala med användning av fermenteringsmetoder för mikroorganism.
- Produktion av organisk syra: Stöder produktion av mjölksyra, citronsyra och ättiksyra för mat, läkemedel och kosmetika.
- Produktionsprocessen inkluderar vitamin B12 och riboflavin tillsammans med amylas och proteas som fungerar som tillskott och industriella ingredienser.
- Bakteriell jäsning av laktos möjliggör produktion av yoghurt tillsammans med ost och kefir samt probiotika.
- Behandlingen av avloppsvatten involverar nedbrytning av mikroorganism av föroreningar för att minska vattenföroreningar som är lämpliga för bortskaffande eller återutilisering.
Applikationer av bioreaktorer
- Biofarmaceutisk produktion använder detta system för att utföra den skalade tillverkningen av både monoklonala antikroppar och terapeutiska proteiner med vacciner.
- Tillväxten av levande celler sker i kontrollerade miljöer på grund av framsteg för vävnadsteknik som använder dessa material.
- Genom processen kan insulin- och tillväxthormontillverkare producera betydande mängder av dessa farmaceutiska produkter och bioteknikenzymer.
- Genom processen kan insulin- och tillväxthormontillverkare producera betydande mängder av dessa farmaceutiska produkter och bioteknikenzymer.
- Miljöbioprocessmetoden bryter ner föroreningar tillsammans med toxiner medan de behandlar avloppsvatten och bioremedierande områden.
- Biotech -utrustningen gör det möjligt för industriella forskningsinställningar att upprätthålla hållbar utveckling av genetiskt modifierade bakteriella, jäst- och växtcellkulturer.
Sista tankar
Tillämpningar och operativa egenskaper hos fermentorer och bioreaktorer visar stora distinktioner trots deras betydelse för bioteknikområdet. En fermentor är specialiserad på mikrobiell jäsning men bioreaktorer ger stöd för flera biologiska aktiviteter från cellkulturoperationer till enzymatiska reaktionsprocesser.
Om du är angelägen om att utforska mer, välkommen att kontakta vårt specialteam. Effektivitet, professionalism, kvalitet och service kommer att vara Xi'an Rich Smarts 'etikett
Referenser och resurser
Eppendorf. (ND).Bioreaktorer och fermentorer: Kraftfulla verktyg för att lösa odlingsflaskhalsar(Vitbok 021). Hämtad frånhttps://www.eppendorf.com/product-minedia/doc/sv/806599/fermentors-bioreactors, slackmentors-fermentors-power-white-papert.
Fermex -lösningar. (ND).Vad är skillnaden mellan bioreaktor och jäsare?Hämtad från
https://www.fermex.in/faqs/what-is-the-difference-between-bioreactor-and-fermenter/
LinkedIn. (ND).Bioreaktorer vs jäsare: Förstå skillnader och applikationer.Hämtad frånhttps://www.linkedin.com/pulse/bioreactors-vs-fermenters-förståelse-differences-appications-xza7c/
Slideshare. (ND).Bioreaktorer eller jäsare.Hämtad från
https://www.slideshare.net/slideshow/bioreactors-or-fermenters/126099644
Tecnic. (ND).Skillnad mellan en jäsare och en bioreaktor.Hämtad från
https://www.tecnic.eu/difference-between-a-fermenter-and-a-bioreactor/
