Принцип лабораторных параллельных реакторов

Лабораторный параллельный реактор - это устройство, используемое для одновременной реакции нескольких реакционных систем, принцип которого заключается в одновременной реакции через несколько реакторов, что повышает эффективность реакции. Устройство обычно состоит из нескольких реакторов, системы контроля температуры, системы перемешивания и системы добавления реактора. Среди них несколько реакторов могут одновременно реагировать в разных реакционных системах, система контроля температуры может контролировать температуру реакционной системы, система перемешивания может гарантировать, что реакционная система достигает равномерного смешивания, система добавления реактора может гарантировать, что реактор присоединяется к реакционной системе в определенном соотношении.

II. Применение лабораторных параллельных реакторов

Лабораторные параллельные реакторы широко используются в таких областях, как химические, каталитические и биологические реакции. Основным преимуществом является возможность одновременного реагирования нескольких реакционных систем, что повышает эффективность реакции и снижает стоимость эксперимента. Кроме того, лабораторные параллельные реакторы могут использоваться для оптимизации условий реакции и скрининга реакционных систем, что открывает больше возможностей для химических исследований. В химических исследованиях лабораторные параллельные реакторы могут использоваться для синтеза новых соединений, оптимизации условий реакции, скрининга катализаторов и так далее. В биологических исследованиях лабораторные параллельные реакторы могут использоваться для скрининга лекарств, каталитических реакций ферментов и так далее. Короче говоря, лабораторные параллельные реакторы являются одним из лабораторных устройств, которые не используются в химических лабораториях, и их применение имеет широкие перспективы как в химической, так и в биологической областях.

Экспериментальный анализ лабораторных параллельных реакторов

Управление перемешиванием параллельных резервуаров

500ml Квадратные параллельные баки

Способность реактора подавать кислород особенно важна, коэффициент объемной передачи кислорода (KLA) тесно связан со скоростью перемешивания, формой лопасти, поэтому особенно важно стабильное управление параметрами перемешивания реактора.

Установите параметры различных скоростей для тестирования, скорость перемешивания в Интернете с помощью программного обеспечения верхнего положения для онлайн - сбора, в то время как тахометр для измерения фактической скорости. В случае длительной работы перемешивания, сравнивая разницу в скорости между четырьмя реакторами, анализируя параллелизм управления перемешиванием, скорость перемешивания четырех резервуаров продолжает стабильно работать при разных заданных значениях, разница в управлении перемешиванием между четырьмя реакторами меньше, обеспечивая основу для последующей параллельной подготовки.

Регулирование температуры в параллельных резервуарах

Характеристика регулирования температуры в четырехстороннем параллельном резервуаре 500 мл

Рост и метаболическое состояние микроорганизмов тесно связаны с температурой окружающей среды, в которой они живут, а точная термостатическая функция системы и параллельная способность осуществлять контроль являются важным показателем для оценки культивирования параллелизма ферментативных реакторов.

После установки температурных параметров система управления температурой может быстро стабилизировать температуру на заданном значении, и реактор лучше контролирует температуру в пределах испытательного температурного диапазона. Расчеты показывают, что максимальное отклонение шести контрольных температур 25,0 °C ~ 40,0 °C составляет 2,0%, в пределах требования отклонения 5,0%.

При сравнении параллелизма контроля температуры между блоками A, B, C и D в системе параллельных резервуаров 500 мл в эксперименте используется критерий t минимальной существенной разницы (Least Significant DifferencetTest, LSD - t), P < 0.05 - это разница, которая имеет статистическое значение и имеет лучшую параллель.

Параметры регулирования температуры в четырехкаскадном параллельном резервуаре 500 мл

Контроль вентиляции растворенного кислорода в параллельных цистернах

500 мл кривая управления расходом воздуха в четырехкаскадном параллельном резервуаре, связанном с DO

Значение диапазона растворенного кислорода (DO), которое параллельный реактор поддерживает стабильно, зависит от точного модуля управления воздушным путем. Была проверена система контроля качества и расхода газа (MFC), установлены различные значения расхода воздуха и кислорода и регулируется давление в резервуаре, чтобы стабилизировать его на одном и том же уровне. Сравните его точность измерения и управления и параллелизм системы управления потоком между четырьмя блоками резервуаров, Разница в управлении потоком вентиляции между четырьмя резервуарами с использованием теста и расчета LSD - t, расчет, максимальное отклонение между различными точками управления потоком вентиляции составляет 2,6%, система управления потоком вентиляции лучше, параллелизм управления потоком вентиляции между четырьмя резервуарами для сравнительного анализа LSD (когда P < 0.05. разница значительна), управление потоком вентиляции между четырьмя блоками резервуаров не имеет существенной разницы, параллелизм лучше.

Регулирование pH параллельных резервуаров

500 мл кривая управления pH в четырехкаскадном параллельном резервуаре

Реактор использует контактный электрохимический датчик для управления значением диапазона pH реакционного процесса, оснащен интеллектуальным электродом Hamilton ARC pH и может быть связан с помощью конкретной стратегии вентиляции. Когда электрод обнаруживает, что значение pH ферментатора отклоняется от заданного диапазона, он возвращается в систему управления верхней машиной, которая косвенно контролирует систему добавок для автоматического пополнения щелочью или кислотой. Установите различные значения pH, чтобы проверить, соответствует ли система управления обратной связью pH биореактора требованиям, а четырехзвенная биореакторная система 500 мл имеет лучший контроль обратной связи в диапазоне значений pH, необходимых для культивирования обычных микроорганизмов (pH = 5.0 ~ 8.0).

Скорость передачи кислорода является особенно важным параметром для способности биореактора подавать кислород, OTR = KLA · C. Из них KLA является коэффициентом передачи объемного кислорода; С - градиент концентрации кислорода. На OTR в биологических процессах влияют гидродинамические условия в биореакторах, которые варьируются в зависимости от типа и размера биореакторов. Таким образом, при выращивании ферментации с использованием реактора 500 мл изменяется тип и размер реактора, что приводит к изменению гидродинамических условий, условия культивирования в обычных ферментерах не применяются, параметры условий ферментации должны быть скорректированы, чтобы улучшить подачу кислорода в реактор.

Скорость вентиляции, скорость перемешивания, форма перемешивания весла и т. Д. Все это важные факторы, влияющие на способность реактора подавать кислород. Регулирование скорости вентиляции и скорости перемешивания является обычным простым и эффективным средством регулирования подачи кислорода.

Взаимосвязь между OTR и гидродинамическими параметрами параллельных ферментеров

Параллельность культивирования тепловых пленок в параллельных резервуарах

Этот реактор используется для ферментации штамма S288C с помощью пакетной культуры и анализа параллелизма культур между квадрантами.

При тех же условиях культивирования клеточный метаболизм бактерий в резервуарах А, В, С и D реактора 500 мл демонстрирует более последовательную тенденцию, а параллели между различными реакторами в четырех банках хороши. Скорость потребления сахара, количество бактерий и другие оффлайн - параметры в сочетании с количественным анализом онлайн - параметров, в период экспоненциального роста изменения метаболических параметров показывают связь с ростом бактерий. Без изменения объема вентиляции в течение всего процесса ферментации, бактерии в основном подвергаются анаэробной ферментации на стадии роста, демонстрируя синхронное увеличение стволового веса клеток (Dry Cell Weight, DCW) и ССВ (см. рисунок 11), на которой использование кислорода меньше, а колебания DO меньше, и резкое снижение ССВ происходит, когда одна ферментация с истощением глюкозы прекращается на платформе. После короткого периода адаптации к платформе бактерии начинают вторичную ферментацию, демонстрируя вторичное повышение DCW и CER. Сравнительный анализ показывает, что в четырех резервуарах скорость потребления углерода из источников на дне аналогична, а циклы ферментации меняются одинаково, а макропараметрические линейные отношения хороши, демонстрируя лучшую параллелизм.

Макропараметры ферментации культур в параллельных емкостях 500 мл

Заключение

С быстрым развитием биомедицинских исследований и приложений существует настоятельная необходимость в платформе биореакторов для технологических испытаний, которая используется для преодоления разрыва между наличием генетических и клеточных инженерных штаммов и количественным представлением метаболических характеристик штаммов в условиях процесса культивирования, а также для достижения быстрого количественного представления физиологических метаболических характеристик штаммов и оптимизации процесса культивирования. В этой статье проводится всесторонняя оценка и оптимизация возможностей подачи кислорода для саморазвивающейся четырехсторонней параллельной биореакторной системы 500 мл, которая закладывает основу для последующей реализации анализа параметров метаболических свойств микробных бактерий и клеточных штаммов.

В рамках эксперимента по управлению параметрами холодного модуля квадриплексного биореактора 500 мл были проанализированы и оценены его характеристики. После сравнения было подсчитано, что максимальное отклонение модуля управления pH, температурой, скоростью вращения и скоростью вентиляции параллельного резервуара 500 мл в различных точках настройки параметров находится в пределах 5 - процентного отклонения. После параметрического теста LSD - t между четырьмя блоками реактора нет существенной разницы, параметры управления холодным модулем реактора отвечают требованиям управления и общая параллелизм лучше.

Результаты экспериментов со штаммами в биореакторе 500 мл имеют лучшую повторяемость и параллелизм, что позволяет точно определить параметры макроскопических характеристик во время ферментации бактерий. От традиционных модульных операций до системной инженерии, от макро - до микроскопических, текущие исследования направлены на интеграцию с различными высокотехнологичными областями, чтобы сформировать маргинальную технологическую науку. С углублением исследований в области биотехнологии, как провести углубленное исследование с инженерной точки зрения, от описания макро - опыта до понимания сущности микроскопа, заложить хорошую основу для создания платформы для тестирования и анализа процессов, которая объединяет макро - и микро, что имеет большое значение для оптимизации и увеличения процессов.