Bioreaktor
Bioreaktor (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
- 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
Objemy do cca 10 litrů jsou zpravidla ve skleněných nádobách.
- 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.
- 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
- HANIKA JIŘÍ. Vícefázové reaktory, 1. vydání [online]. VŠCHT v Praze, 1997. Dostupné online. ISBN 80-7080-290-1.
- PÁCA JAN. Bioreaktory. Kvasný průmysl. 1987, 33 (1): 20-21, ISSN 0023-5830[1]
- KODÍČEK MILAN. Biochemické pojmy výkladový slovník, 1. vydání, Praha: VŠCHT v Praze, 2004. 171s. ISBN 80-7080-551-X[2]
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu bioreaktor na Wikimedia Commons
