生物反应器是什么？分类有哪些？设计要求介绍

1.生物反应器是什么

生物反应器是指利用酶或微生物的生物功能能够提供生物活性环境的设备或工程;它 的结构和性能、操作方式和操作条件对单位体积的生产能力、原料的转化率、产品的质 量和能耗等技术经济指标有着密切的关系。

2.生物反应器的分类

生物反应器主要的类型有以下几种：

(1)搅拌式生物反应器：搅拌式生物反应器，Stirred-tank Bioreactor，是开发较早也是在研究、中试和生产中应用最为广泛的一类生物反应器，主要由培养罐、管路、阀、泵、马达及仪器组成。搅拌式生物反应器通常由马达带动桨叶混合培养液，利用搅拌器(Impeller)的旋转驱动细胞培养液流动混合，使细胞和养份在培养液中均匀分布的反应器。目前根据搅拌器结构的不同，可将搅拌式生物反应器分为机械搅拌式、笼式通气搅拌式、海船式搅拌式、旋转滤器结合推进式及离心式搅拌式等。

(2)波浪式生物反应器：波浪式生物反应器，是一种一次性生物反应器，通过摇动板带动细胞袋内的培养基产生波浪促进营养物质的交换和氧气的传递，剪切力小，细胞袋一次性使用，无需清洗和验证。波浪式生物反应器比较适合全悬浮细胞培养、连续培养，但其工作体积不宜过大。

(3)固定床生物反应器：固定床生物反应器，Packed-bed Bioreactor，也称填充床生物反应器、篮式生物反应器，罐体中的篮子用于填充细胞贴壁的纤维片状载体，具有很高的表面积与体积比，可以得到较高的细胞密度，适用于高产量分泌性产品的悬浮或贴壁细胞及连续培养。

(4)中空纤维生物反应器：中空纤维生物反应器，Hollow Fiber Bioreactor，是利用中空纤维筒作为培养容器的生物反应器，中空纤维筒与细胞培养基储液瓶、双向泵通过导管连接，构成连续流动的封闭培养系统。细胞培养基从中空纤维内部流过，可以自由透过纤维，供给在中空纤维外生长的细胞。中空纤维生物反应器适合于培养贴壁细胞、悬浮细胞，适合于连续流培养，缺点是培养体积较小。适用于小产量产品生产和细胞治疗。

3.生物反应器的设计要求

(1)混合系统设计应能提供均匀、温和的混合状态，剪切力小，保证良好的传质效果。

(2)反应器内空间利用率高，选用合适的载体系统和材料。

(3)能严格保证无菌环境。

(4)能精确地控制温度、酸碱度、溶解氧和CO₂浓度等条件。

(5)能够方便地实现培养液的连续添加、样品的采样和观察。

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