생물 반응기와 화학 반응기의 차이점은 무엇입니까
Nov 03, 2023
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화학 반응기와 생물 반응기의 주요 차이점은 설계와 용도에 있습니다.
화학 반응기는 화학 반응을 수행하는 데 사용되는 장치입니다. 일반적으로 반응물, 촉매 및 매체를 포함하는 용기로 구성됩니다. 화학 반응기의 주요 목적은 특정 조건에서 화학 반응을 통해 필요한 제품을 얻는 것입니다. 생물반응기는 생물학적 반응이나 공정을 수행하는 데 사용되는 장치입니다. 일반적으로 미생물이나 세포의 성장과 번식을 지원하기 위해 적합한 성장 조건과 환경을 제공하도록 설계됩니다. 생물반응기의 주요 목적은 생물학적 공정을 통해 단백질, 세포 대사물질 또는 기타 생물학적 물질과 같은 필수 제품을 생산하는 것입니다. 따라서 화학 반응기와 생물 반응기의 주요 차이점은 설계와 용도에 있습니다. 화학 반응기는 주로 화학 반응에 사용되는 반면, 생물 반응기는 주로 생물학적 공정을 지원하는 데 사용됩니다.
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화학 반응기의 설계 특성에는 주로 다음 사항이 포함됩니다.
1. 다음 사항을 확인하세요.반응물의 분자는 반응기 내에서 동일한 체류 시간을 갖습니다., 반응기의 어느 지점에서든 반응물의 농도와 화학 반응 속도는 시간에 따라 변하지 않고 단지 튜브의 길이에 따라 변합니다.
2. 반응기는 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.작은 부피, 큰 비표면적, 단위 부피당 큰 열 전달 면적으로 인해 열 효과가 큰 반응에 특히 적합합니다.
3. 반응기 내 반응속도와 반응물의 유량이 빨라 생산능력이 높다.
4. 반응기는 대규모 및 연속 화학 생산에 적합합니다.
또한, 화학 반응기 설계에는 작동 압력, 온도, 물질 흐름 속도 및 반응 속도, 촉매 사용과 같은 요소도 고려해야 합니다. 케틀 반응기, 튜브 반응기, 타워 반응기, 고정층 반응기, 유동층 반응기와 같은 다양한 유형의 화학 반응기는 각각 고유한 특성과 적용 가능성을 가지고 있습니다.
화학 반응기에는 다양한 유형이 있으며 다음은 몇 가지 일반적인 화학 반응기입니다.
1. 주전자 반응기: 주전자 반응기(Kettle Reactor)는 탱크(Tank) 또는 냄비(Pot) 반응기로도 알려져 있으며, 상대적으로 구조가 간단하고 다양한 반응기 중에서 폭넓게 적용되는 반응기의 일종입니다. 이는 주로 액상에서의 균질 반응 또는 불균일 반응에 사용될 수 있습니다. 이질적인 액체상, 액체-고체상, 기체-액체상, 기체-액체 고체상 등과 같은 케틀 반응기의 구조는 주로 쉘, 교반 장치, 샤프트 씰 및 열의 네 부분으로 구성됩니다. 교환 장치.
2. 관형 반응기: 화학제품 생산에서 종횡비가 큰 연속적으로 작동되는 관형 반응기는 이상적인 변위 흐름 반응기(PFR)로 근사화될 수 있습니다. 액상 반응과 기상 반응 모두에 적합합니다. 고압을 견딜 수 있는 능력으로 인해 PFR은 특히 가압 반응에 적합합니다. 적은 부피, 큰 비표면적, 적은 역혼합, 반응 매개변수의 지속적인 변화, 쉬운 제어 등의 장점을 가지고 있습니다. 그러나 느린 반응을 위해서는 긴 파이프와 큰 압력 강하가 필요합니다.
3. 피스톤 흐름 반응기: 이 반응기의 특징은 서로 다른 시간에 반응기에 들어가는 물질들 사이에 역혼합(역혼합)이 없다고 가정하는 것입니다. 반응물은 튜브의 길이를 따라 흐르고, 반응 시간은 튜브 길이의 함수입니다. 그 농도는 한 단면에서 다른 단면으로의 흐름 방향에 따라 변합니다.
또한 다중관 평행관 반응기, U자관 반응기 등 다양한 유형의 화학 반응기가 있습니다.
생물반응기의 설계 특성에는 주로 다음 사항이 포함됩니다.
1. 대규모 재배에 적합: 바이오리액터는 부피와 표면적이 커서 세포 성장에 충분한 공간을 제공할 수 있어 대규모 배양에 적합합니다.
2. 균일한 혼합: 생물반응기에서의 혼합 효과가 우수하여 배양 배지에서 세포의 균일한 분포를 보장할 수 있으며 이는 세포 성장과 대사에 도움이 됩니다.
3. 적절한 환경 조건 유지: 생물반응기에는 일반적으로 온도, pH, 용존산소 등의 제어 장치가 장착되어 있어 적절한 환경 조건을 유지하고 세포 성장과 대사를 촉진할 수 있습니다.
4. 쉬운 조작: 생물반응기의 작동이 비교적 간단하여 투입, 배출, 교반, 온도조절 등의 조작이 편리하다.
5. 다양한 세포 유형에 적응: 생물반응기는 박테리아, 효모, 동물세포 등 다양한 세포 유형에 적합하며 다양한 세포 유형의 필요에 따라 설계할 수 있습니다.
6. 세포 대사산물의 품질 보장: 생물반응기는 세포 대사산물의 안정적이고 규정을 준수하는 품질을 보장하기 위해 적합한 환경 조건을 제공할 수 있습니다.
7. 오염 방지: 생물반응기 설계에는 밀봉 장치, 필터 등과 같은 오염 방지 조치가 있어 외부 오염이 세포 배양에 미치는 영향을 효과적으로 피할 수 있습니다.
다양한 유형의 생물반응기는 고유한 설계 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어 교반 탱크 생물반응기는 혼합도가 높고 적응성이 넓으며 대규모 재배에 적합합니다. 공기 순환을 통해 배양액을 교반하는 에어리프트 바이오리액터는 산소 전달 효율이 높고 조작이 간편하다는 장점이 있어 식물 세포의 대규모 재배에 적합하다. 고정화 세포 생물반응기는 고정화 기술을 채택하여 세포의 안정성과 연속 배양의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 광 생물 반응기는 광 시스템을 설정하여 식물 세포의 재배에 적합합니다.
일반적인 생물반응기:
1. 교반 생물반응기: 이러한 형태의 반응기는 혼합도가 높고 적응성이 넓으며 반응기 내부의 온도, pH, 용존산소, 영양분 농도 등의 조절이 용이하다는 장점이 있어 대규모 재배에 널리 사용된다.
2. 공수 생물 반응기: 공기 순환을 통해 배양액을 교반함으로써 산소 전달 효율이 높고, 반응기 구조 및 조작이 비교적 간단하며, 식물 세포의 대규모 재배에 적합합니다.
3. 고정화된 세포 생물반응기: 충전층 생물반응기와 유동층 생물반응기로 구분됩니다. 충전층 생물반응기는 입자 간 압축으로 인해 입자가 파손되거나 막히는 경향이 있습니다. 유동층 생물반응기에서는 유체의 에너지를 활용하여 지지 입자를 현탁 상태로 유지함으로써 우수한 혼합 효과를 얻습니다. 그러나 유체의 전단력과 입자의 충돌로 인해 입자 손상과 세포 유출이 발생하는 경우가 많습니다.
4. 가벼운 생물 반응기: 교반형 또는 에어리프트형 생물반응기 상부에 조명 시스템을 설치하여 식물세포 배양에 적합합니다.
5. 드럼 생물반응기: 균일한 현탁 시스템, 낮은 전단 환경, 높은 산소 공급 효율, 세포벽 부착 방지 등의 장점을 가지고 있어 고밀도 식물 부유 세포의 배양에 적합합니다.
요약:
화학 반응기와 생물 반응기의 주요 차이점은 설계와 용도에 있습니다. 화학 반응기는 주로 화학 반응에 사용되는 반면, 생물 반응기는 주로 생물학적 공정을 지원하는 데 사용됩니다. 화학 반응기는 일반적으로 고온 및 고압 조건에서 반응해야 하는 반면, 생물 반응기는 일반적으로 실온 및 압력에서 반응합니다. 또한, 화학 반응기의 반응 속도는 빠른 반면, 생물 반응기의 반응 속도는 느립니다. 화학 반응기의 생성물 농도는 일반적으로 높은 반면, 생물 반응기의 생성물 농도는 상대적으로 낮습니다. 화학 반응기의 선택성은 낮은 반면, 생물 반응기의 선택성은 높습니다.