1、機械攪拌式生物反應器:其原理是利用機械攪動使細胞得以懸浮和通氣; 反應器的結構一般由柱狀外壁和中心軸上垂直附 加的葉輪組成,其主要優(yōu)點是:攪拌充分,供養(yǎng)和混合效果好, 溶氧系數(shù) KLa>100/h, 反映器中的溫度、pH 及營養(yǎng)物的濃度較其 它反應器 容易調(diào)節(jié),并可以直接借用微生物培養(yǎng)的經(jīng)驗進行研 究和控制。
生物酶反應器主要適用于對剪切力耐受性較強的細胞, 如煙草細胞,水母雪蓮細胞等;
由于大多數(shù)的植物細胞的細胞壁對剪切力較敏感,易造成細胞損傷, 所以在利用攪拌式反應器時需要對攪拌槳葉進行改進, 一般 可以通過改變攪拌形式、葉輪結構與類型等減小因攪拌而產(chǎn)生的 剪切力。一般認為渦葉輪好于平葉輪,平葉輪好于螺旋狀葉輪; 機械攪拌式生物反應器的結構圖為
1、攪拌器 2、無菌空氣入口 3、攪拌葉輪(改進為螺旋狀葉輪) 4、空氣出口 5、空氣分布器
2、非機械攪拌式反應器:
(1) 、氣升式反應器 :氣升式反應器是利用反應器的無 菌空氣的上升氣流帶動培養(yǎng)液進行循環(huán), 使供養(yǎng)和混合兩種作用 融為一體的一類生物反應器, 按照結構的不同可分為外循環(huán)和內(nèi) 循環(huán)兩種形式。
生物酶反應器內(nèi)可分為升液區(qū)和降液區(qū)兩大區(qū)域, 主要包括 導流筒、 塔頂?shù)臍庖悍蛛x裝置和塔底的氣體分布裝置等幾部分氣 體由塔底氣體分布裝置導入導流筒,經(jīng)過氣液分離后在塔頂排 出, 從而帶動液體在塔內(nèi)從升液區(qū)到降液區(qū)的循環(huán)流動, 達到攪 拌的目的。
生物酶反應器由于沒有攪拌裝置,剪切力較小,對植物細胞 的傷害較小,培養(yǎng)也不斷的循環(huán),混合效果好,有利于提高細胞 濃度和次生代謝物的產(chǎn)量, 是最適合植物細胞培養(yǎng)的生物反應器 之一。
生物酶反應器:1、進氣口 2、排氣口 3、氣體循環(huán)方向
(2) 、鼓泡式反應器 :利用反應器底部通入的無菌空氣產(chǎn)生大 量的起泡,在上升過程中起到供養(yǎng)和混合兩種作用的一類反應 器; 在培養(yǎng)過程中無需機械能消耗, 適合于培養(yǎng)對剪切力敏感 的細胞,
1、進氣口 2、空氣分布器 3、氣流方向 4、排氣口
(3) 轉(zhuǎn)鼓式反應器 :它是一種新型的生物反應器, 通過轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn) 股的旋轉(zhuǎn),達到混合的目的;其特點為具有懸浮系統(tǒng)均一、低剪 切環(huán)境、供養(yǎng)效率高、防止細胞粘附在壁上的優(yōu)點,適合于高密 度植物懸浮的培養(yǎng)。
植物細胞固定化生物酶反應器: 1、流化床生物反應器 :利用流體的能量使支持物顆粒處 于懸浮流化狀態(tài), 固定化細胞以及氣泡在培養(yǎng)液懸浮翻轉(zhuǎn)吸收營 養(yǎng)而得以培養(yǎng),其特點是:結構簡單、傳遞系數(shù)高,反應物混合均勻
1、進液口 2、排液口 3、細胞團或固定化細胞 4、氣泡
2、填充床生物反應器:將細胞固定于支持物表面或內(nèi)部,支持物顆粒堆疊成床,固定不動,培養(yǎng)基在床間流動,實現(xiàn)物質(zhì)的傳遞和混合,其特點是:單位體積的細胞密度大,能滿足植物細胞群體生長的特性,缺點是混合效果差,傳質(zhì)效率低,床底層中顆粒支持物容易破碎或在高壓下變形而使床阻塞。
