Diffusore per bioreattore

Tipica idea di progettazione del tubo di sparge

Bioreattori più piccoli possono distribuire in modo efficiente l’ossigeno e rimuovere l’anidride carbonica senza nebulizzatori. Tuttavia, queste misure non si applicano ai bioreattori più grandi, poiché il rapporto inferiore tra superficie e volume porta all’accumulo di anidride carbonica e impedisce la penetrazione dell’ossigeno. Pertanto, i nebulizzatori sono necessari per l'introduzione di ossigeno e la rimozione dell'anidride carbonica.

I sistemi con micro e grandi nebulizzatori sono spesso utili perché possono soddisfare diverse esigenze di processo. Ad esempio, i nebulizzatori di grandi dimensioni producono bolle più grandi che rimuovono efficacemente la CO 2 disciolta dalla soluzione, ma le bolle grandi richiedono un'agitazione vigorosa per scomporsi e rilasciare ossigeno.

Anche se questo può funzionare bene per le linee cellulari resistenti al freddo, l'agitazione può danneggiare le cellule dei mammiferi più delicate. In questi casi si può utilizzare prima un macrodistributore di minore potenza per rimuovere la CO 2 e poi un microdistributore in serie per produrre bolle più piccole che trasportano l'ossigeno in modo più efficiente.

Produce sparger in metallo poroso sinterizzato

L'area interfacciale aumenta ma la dimensione della bolla diminuisce

La sfida: le caratteristiche delle bolle determinano il trasporto di O2 e la velocità di estrazione dei vapori di CO 2

La formazione e le dimensioni delle bolle influiscono in modo significativo sul modo in cui l'ossigeno viene disperso nel bioreattore. Le caratteristiche delle bolle sono influenzate in modo significativo dalla dimensione e dalla distribuzione dei pori, dal materiale del distributore, dalla portata, dalle proprietà del liquido e del gas e dalla pressione. Ad esempio, i micro spruzzatori producono bolle più piccole e sferiche, mentre gli spruzzatori più grandi producono bolle leggermente più grandi e dalla forma meno uniforme.

I micro diffusori producono bolle sferiche e di dimensioni micron e la tensione superficiale è la forza dominante mentre attraversano il bioreattore. Hanno quindi un lungo tempo di permanenza nel reattore, che migliora il trasferimento di ossigeno, ma non è adatto per rimuovere l'anidride carbonica dalla coltura.

I grandi nebulizzatori producono bolle con un diametro medio di 1-4 mm, dove la tensione superficiale e la galleggiabilità nel brodo si combinano per influenzarne la forma e il movimento. Queste bolle hanno un tempo di residenza più breve ma hanno meno probabilità di dissolversi rispetto alle bolle più piccole. Tuttavia, i micro sparger possono anche produrre bolle asimmetriche più grandi, con forze inerziali che ne governano il comportamento. Queste bolle possono facilmente scoppiare senza dissolvere o eliminare la CO2.

La forma e la dimensione delle bolle determinano la quantità di stress di taglio che la cellula subirà, l'efficacia dell'eliminazione della CO 2 dal sistema e la velocità del trasferimento totale di ossigeno alla cellula. Pertanto, è importante ottimizzare il nebulizzatore del bioreattore per garantire che le bolle di ossigeno abbiano dimensioni e distribuzione uniformi e non danneggino le cellule.

Soluzione: utilizzare un rigoroso controllo di qualità della produzione del bioreattore HENGKO Sparger

HENGKO ha più di vent'anni di esperienza nello sviluppo e nella produzione di sparger sinterizzati. I nostri diffusori in acciaio inossidabile sono il risultato di decine di ingegneri che hanno spesso migliorato il metodo di produzione per produrre questo prodotto di alta qualità con pori uniformi e, quindi, dimensioni uniformi delle bolle rilasciate nel bioreattore. I nostri diffusori porosi sono consigliati per l'uso con controllori di flusso di massa a basso flusso.

Come usare:Il controller del flusso di massa a basso flusso introduce lentamente l'ossigeno nello spruzzatore poroso. Gli sparger non rilasciano immediatamente gas. Invece, la pressione aumenta gradualmente fino a raggiungere un punto critico, a quel punto le bolle vengono rilasciate delicatamente nel bioreattore.

Utilizzando questo metodo di sparging, la portata massica dell'ossigeno può essere regolata per controllare la velocità di rilascio delle bolle nel bioreattore. I fori nello sparger sono sufficientemente piccoli da consentire la formazione prevedibile di bolle. Pertanto, questa tecnologia di sparging del bioreattore è scalabile in base alle dimensioni dei recipienti, con una velocità di trasferimento dell'ossigeno proporzionale alla portata del gas.

Domande sullo sparger del bioreattore

1. Cos'è uno sparger nel bioreattore?

In breve, uno sparger è un dispositivo utilizzato in un bioreattore per introdurre gas, come ossigeno o aria, nel mezzo liquido. La funzione principale di uno sparger è fornire ossigeno ai microrganismi nel bioreattore, necessario per la loro crescita e il loro metabolismo.

Lo Sparger in un bioreattore viene utilizzato per aggiungere gas come ossigeno, aria o altri gas necessari per la crescita e il metabolismo dei microrganismi. L'ossigeno viene fornito ai microrganismi attraverso lo Sparger, che aiuta a mantenere i livelli di ossigeno disciolto nel mezzo liquido. I livelli di ossigeno disciolto sono un parametro importante da monitorare e controllare durante il bioprocesso poiché influenzano direttamente la crescita e il metabolismo dei microrganismi.

Lo Sparger è progettato per introdurre il gas nel mezzo liquido in modo controllato, ad esempio attraverso materiali o tubi porosi. Lo Sparger può essere posizionato nella parte inferiore o superiore del bioreattore, a seconda della progettazione del bioreattore e del tipo di microrganismi utilizzati. Lo Sparger può essere regolato per fornire la velocità di trasferimento dell'ossigeno desiderata e per mantenere il livello appropriato di ossigeno disciolto nel mezzo.

Lo Sparger svolge anche un ruolo importante nel mantenere la velocità di trasferimento di massa, ovvero la velocità con cui l'ossigeno viene trasferito dalla fase gassosa alla fase liquida. La velocità di trasferimento di massa può essere influenzata da fattori quali la dimensione e la forma del bioreattore, il tipo e la concentrazione di microrganismi, nonché la temperatura e il pH del mezzo. Lo Sparger può essere utilizzato per controllare questi fattori e per ottimizzare la velocità di trasferimento di massa, che è cruciale per il successo del bioprocesso.

In sintesi, la funzione principale di un diffusore in un bioreattore è quella di fornire ossigeno ai microrganismi nel mezzo liquido, necessario per la loro crescita e metabolismo, e di mantenere i livelli appropriati di ossigeno disciolto e la velocità di trasferimento di massa, che sono essenziali per il successo del bioprocesso.

Cosa si intende per Sparger?

Uno sparger è un dispositivo utilizzato per introdurre gas in un liquido. È comunemente usato nei bioreattori, che sono vasi specializzati utilizzati per coltivare microrganismi o cellule in condizioni controllate.

Qual è la funzione dello Sparger?

La funzione dello sparger è quella di fornire ossigeno o un altro gas al bioreattore per supportare la crescita e il metabolismo delle cellule o dei microrganismi.

Qual è l'uso dello sparger nel bioreattore e ne spiega i tipi?

Esistono diversi tipi di diffusori che possono essere utilizzati in un bioreattore. Questi includono i diffusori a bolle, che creano un flusso continuo di bolle nel liquido, e i diffusori a spruzzo, che disperdono il gas sotto forma di nebbia sottile. Altri tipi di sparger includono sparger porosi e sparger a fibra cava.

Dove si trova lo Sparger nel bioreattore?

Lo diffusore è tipicamente posizionato sul fondo del bioreattore, dove può miscelare efficacemente il gas con il liquido. Nei processi di fermentazione su larga scala, vengono spesso utilizzati gli sparger a bolle poiché sono relativamente semplici ed economici da utilizzare.

Quale tipo di sparger viene utilizzato principalmente nella fermentazione su larga scala?

Nei processi di fermentazione su larga scala, vengono spesso utilizzati gli sparger a bolle poiché sono relativamente semplici ed economici da utilizzare. Uno sparger a bolle è costituito da un tubo o tubo con piccoli fori o fessure attraverso i quali il gas viene introdotto nel liquido. Il gas scorre attraverso i fori o le fessure e forma un flusso continuo di bolle nel liquido. Gli sparger a bolle sono efficaci nel fornire un grande volume di gas al bioreattore e possono essere facilmente regolati per controllare la portata del gas. Sono anche relativamente facili da pulire e mantenere. Tuttavia, i diffusori di bolle possono creare bolle relativamente grandi che potrebbero non essere altrettanto efficaci nel fornire un'elevata area superficiale affinché le cellule o i microrganismi entrino in contatto con il gas. In alcuni casi, uno spruzzatore o un altro tipo di diffusore può essere più appropriato per un particolare processo di fermentazione.

Cosa devi sapere sul sistema Sparger?

Ci sono diverse cose da considerare quando si utilizza un sistema di diffusione in un bioreattore. Questi includono:

1. Calibrazione:È importante calibrare correttamente la portata del gas introdotto nel bioreattore. Ciò garantirà che la quantità corretta di gas venga fornita alle cellule o ai microrganismi e che la concentrazione di ossigeno nel bioreattore rientri nell'intervallo desiderato.

2. Concentrazione di ossigeno:La concentrazione di ossigeno nel bioreattore deve essere monitorata regolarmente per garantire che rientri nell'intervallo desiderato per le cellule o i microrganismi coltivati. Se la concentrazione di ossigeno è troppo alta o troppo bassa, può influenzare la crescita e il metabolismo delle cellule o dei microrganismi.

3. Prevenzione della contaminazione:È importante garantire che lo diffusore e l'area circostante siano adeguatamente puliti e sottoposti a manutenzione per prevenire la contaminazione del bioreattore. Ciò può includere la sostituzione regolare dei filtri del gas e la pulizia dell'erogatore e delle aree circostanti con disinfettanti appropriati.

4. Portata del gas:La portata del gas deve essere regolata secondo necessità per mantenere la concentrazione di ossigeno desiderata nel bioreattore. Potrebbe essere necessario aumentare o diminuire la portata in base alla richiesta di ossigeno delle cellule o dei microrganismi e alla velocità del consumo di gas.

5. Manutenzione:La manutenzione regolare del sistema di diffusione è importante per garantire che funzioni correttamente ed efficientemente. Ciò può includere il controllo di eventuali perdite, la sostituzione di parti usurate o danneggiate e la pulizia dello spruzzatore e delle aree circostanti secondo necessità.

2. Funzione principale dello sparger nel bioreattore?

La funzione principale di un diffusore in un bioreattore è quella di introdurre gas, come ossigeno o aria, nel mezzo liquido. È necessario per la crescita e il metabolismo dei microrganismi nel bioreattore, poiché richiedono ossigeno per la respirazione. Lo Sparger aiuta a fornire ai microrganismi l'ossigeno necessario e a mantenere un livello di ossigeno adeguato nel bioreattore per supportarne la crescita e il metabolismo, essenziale per il successo del bioprocesso.

A: Introdurre i gas:La funzione principale di un diffusore in un bioreattore è quella di introdurre gas, come ossigeno o aria, nel mezzo liquido. Aiuta a fornire ai microrganismi l'ossigeno necessario per la crescita e il metabolismo.

B: Mantenimento dei livelli di ossigeno disciolto:Lo Sparger aiuta a mantenere i livelli di ossigeno disciolto nel mezzo liquido. Questi livelli sono un parametro importante da monitorare e controllare durante il bioprocesso poiché influenzano direttamente la crescita e il metabolismo dei microrganismi.

C: Controllo della velocità di trasferimento del gas:Lo Sparger è progettato per introdurre il gas nel mezzo liquido in modo controllato. Lo Sparger può essere regolato per fornire la velocità di trasferimento dell'ossigeno desiderata e per mantenere il livello appropriato di ossigeno disciolto nel mezzo.

D: Mantenimento della velocità di trasferimento di massa:Lo Sparger svolge anche un ruolo importante nel mantenere la velocità di trasferimento di massa, ovvero la velocità con cui l'ossigeno viene trasferito dalla fase gassosa alla fase liquida.

E: Ottimizzazione del bioprocesso:Lo Sparger può essere utilizzato per controllare fattori quali la dimensione e la forma del bioreattore, il tipo e la concentrazione di microrganismi, nonché la temperatura e il pH del mezzo, per ottimizzare il bioprocesso.

F: Fornire la miscelazione:Gli spruzzatori aiutano anche a creare una miscela omogenea di liquido e gas fornendo un'azione di miscelazione. Aiuta a fornire ai microrganismi un ambiente uniforme.

3. Tipi di sparger nel bioreattore?

Diversi tipi di diffusori includono diffusori in pietra porosa costituiti da un materiale poroso come ceramica o metallo sinterizzato e diffusori a colonna di bolle, che utilizzano una serie di tubi o ugelli per introdurre il gas nel liquido.

In un bioreattore è possibile utilizzare diversi tipi di diffusori, tra cui:

1. Diffusori in pietra porosa:Questi sono costituiti da un materiale poroso come ceramica o metallo sinterizzato e sono posizionati sul fondo del bioreattore. Forniscono un'ampia superficie per il trasferimento del gas e sono comunemente utilizzati nei bioreattori su piccola scala.

2. Diffusori a colonna di bolle:Questi utilizzano una serie di tubi o ugelli per introdurre il gas nel liquido. Possono essere posizionati nella parte inferiore o superiore del bioreattore e sono comunemente utilizzati nei bioreattori su larga scala.

3. Diffusore ad anello:Questi sono posizionati sul fondo del bioreattore e utilizzano una struttura a forma di anello per produrre bolle e fornire il trasferimento di ossigeno.

4. Diffusore a microbolle:Questi sono progettati per produrre piccole bolle che forniscono un'elevata efficienza di trasferimento dell'ossigeno e sono ampiamente utilizzati nei bioreattori su larga scala e ad alta densità.

5. Diffusore a getto:Questi utilizzano una serie di ugelli per introdurre il gas nel liquido. Possono essere posizionati nella parte inferiore o superiore del bioreattore e sono comunemente utilizzati nei bioreattori ad alto taglio.

6. Diffusore a pale:Questo tipo di sparger utilizza una ruota a pale rotante per creare bolle e fornire il trasferimento di ossigeno. È comunemente usato nei processi di fermentazione.

Questi sono alcuni dei tipi di sparger comunemente usati nei bioreattori e la scelta dello Sparger dipende dalle dimensioni, dal tipo e dal design del bioreattore e dallo specifico bioprocesso utilizzato.

4. Come impostare i livelli di sparging nel bioreattore?

Il livello di sparging in un bioreattore viene generalmente impostato in base alla richiesta di ossigeno dei microrganismi, alla velocità di trasferimento del gas e alla portata del gas. I fattori che possono influenzare il livello di sparging includono la dimensione e la forma del bioreattore, il tipo e la concentrazione dei microrganismi, nonché la temperatura e il pH del mezzo.

5. Ruolo dello Sparger nel bioreattore?

Il ruolo di un diffusore in un bioreattore è quello di introdurre gas, come ossigeno o aria, nel mezzo liquido per soddisfare la richiesta di ossigeno dei microrganismi. È essenziale per la crescita e il metabolismo dei microrganismi e, in definitiva, per il successo del bioprocesso.

Lo Sparger aiuta a fornire ai microrganismi l'ossigeno necessario per la crescita e il metabolismo. Aiuta a mantenere i livelli di ossigeno disciolto nel mezzo liquido, che sono parametri importanti da monitorare e controllare durante il bioprocesso poiché influenzano direttamente la crescita e il metabolismo dei microrganismi.

Lo Sparger è progettato per introdurre il gas nel mezzo liquido in modo controllato, ad esempio attraverso materiali o tubi porosi. Lo Sparger può essere posizionato nella parte inferiore o superiore del bioreattore, a seconda della progettazione del bioreattore e del tipo di microrganismi utilizzati. Lo Sparger può essere regolato per fornire la velocità di trasferimento dell'ossigeno desiderata e per mantenere il livello appropriato di ossigeno disciolto nel mezzo.

Lo Sparger svolge anche un ruolo importante nel mantenere la velocità di trasferimento di massa, ovvero la velocità con cui l'ossigeno viene trasferito dalla fase gassosa alla fase liquida. La velocità di trasferimento di massa può essere influenzata da fattori quali la dimensione e la forma del bioreattore, il tipo e la concentrazione di microrganismi, nonché la temperatura e il pH del mezzo. Lo Sparger può essere utilizzato per controllare questi fattori e per ottimizzare la velocità di trasferimento di massa, che è cruciale per il successo del bioprocesso.

Lo sparger aiuta anche a creare una miscela omogenea di liquido e gas fornendo un'azione di miscelazione. Aiuta a fornire ai microrganismi un ambiente uniforme.

In sintesi, il ruolo di uno sparger in un bioreattore è quello di fornire ossigeno ai microrganismi nel mezzo liquido, necessario per la loro crescita e metabolismo, e di mantenere i livelli appropriati di ossigeno disciolto e la velocità di trasferimento di massa, che sono essenziali per il successo del bioprocesso. Aiuta anche a creare una miscela omogenea e fornisce un'azione di miscelazione al mezzo liquido.

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