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किण्वक रिएक्टर क्या है? डिजाइन, सिद्धांत और अनुप्रयोग
स्टेनलेस स्टील फर्मेंटर रिएक्टर
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किण्वक रिएक्टर क्या है? डिजाइन, सिद्धांत और अनुप्रयोग
मूल प्रश्न का उत्तरःकिण्वक रिएक्टर क्या है, और यह सूक्ष्मजीवों को मूल्यवान जैव रसायनों में कैसे विकसित करता है?एक किण्वक रिएक्टर एक बाँझ, गैरेटेड कंटेनर है जो नियंत्रित तापमान (30-37 डिग्री सेल्सियस), पीएच (5-7.5) के तहत बैक्टीरिया, खमीर या स्तनधारियों के कोशिकाओं की खेती करता है,और विघटित ऑक्सीजन (डीओ 30 प्रतिशत से अधिक संतृप्ति)50-200 आर.पी.एम. पर स्पार्च हवा के साथ यांत्रिक हलचल से प्रति घंटे 50-400 केएलए का वॉल्यूमेट्रिक द्रव्यमान हस्तांतरण गुणांक प्राप्त होता है, जिससे 10^9 सीएफयू/एमएल से अधिक कोशिका घनत्व बनाए रखा जाता है।औद्योगिक इकाइयां 0 से.5 m3 पायलट टैंक से 300 m3 उत्पादन किण्वकों तक, एंटीबायोटिक्स, एंजाइम, बीयर और बायोएथेनॉल का उत्पादन 80-95 प्रतिशत सब्सट्रेट रूपांतरण की उपज पर।
किण्वक रिएक्टरों के मुख्य संचालन सिद्धांत
- **एरेटेशन और केएलए कंट्रोल:**स्पार्गेड, तेल मुक्त हवा प्लस इम्पेलर कतरनी सेट kLa (50-400 प्रति घंटे); डीओ जांच हवा के प्रवाह और हलचल को वापस फ़ीड करने के लिए सांस लेने में बाधा नहीं है।
- ** बाँझ संचालन (SIP/CIP):**20 से 30 मिनट तक 121-134 डिग्री सेल्सियस पर भाप रखने से पात्र निष्फल हो जाता है; निर्जलित फिल्टर (0.2 माइक्रोग्राम) आने वाली हवा और निकास की रक्षा करते हैं।
- ** चयापचय निगरानी:**ऑनलाइन पीएच, डीओ, ऑफ-गैस ओ2/सीओ2 (ओयूआर/सीपीआर) और फीड पंप फीड-बैच कंट्रोल को लागू करते हैं, जिससे सब्सट्रेट की रोकथाम होती है।
किण्वक रिएक्टरों के प्रमुख प्रकार
- **वायुयुक्त मिश्रित टैंक किण्वकः**0.5-300 m3 स्टेनलेस स्टील में रश्टन या HE-3 इम्पेलर; एंटीबायोटिक्स, खमीर और एकल-कोशिका प्रोटीन के लिए वर्कहॉर्स।
- **एयर-लिफ्ट फर्मेंटरः**आंतरिक ड्राफ्ट ट्यूब के साथ बुलबुला स्तंभ; 50-150 kLa प्रति घंटे के साथ कम कतरनी पौधे की कोशिकाओं और mycelial संस्कृतियों के सूट।
- ** झिल्ली / खोखले फाइबर बायोरिएक्टरः**स्तनधारियों और उच्च घनत्व वाले विकास की आवश्यकता वाले पेफ्यूजन संस्कृतियों के लिए निरंतर कोशिका प्रतिधारण।
किण्वक रिएक्टर प्रकार तुलना मैट्रिक्स
| किण्वक प्रकार | हलचल | पैमाना सीमा | विशिष्ट kLa / DO |
|---|---|---|---|
| हलचल टैंक | मैकेनिकल रश्टन/HE-3 | 0.5-300 m3 | kLa 100-400/घंटा, DO> 30% |
| हवा से उठाना | न्युमेटिक (बिना शाफ्ट के) | 1-200 m3 | kLa 50-150/घंटा, कम कतरनी |
| खोखले फाइबर | छिड़काव, झिल्ली | 0.01-10 m3 | उच्च कोशिका घनत्व, सौम्य |
| फिक्स्ड-बेड | ड्रिंक / पैक | 0.1-50 m3 | अस्थिर कोशिकाएं |
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)
प्रश्न: केएलए क्या है और यह महत्वपूर्ण क्यों है?
उत्तर: kLa द्रव में ऑक्सीजन के प्रवेश की गति का वर्णन करने वाला वॉल्यूमेट्रिक द्रव्यमान-परिवहन गुणांक है; अपर्याप्त kLa कोशिकाओं को भूख से मारता है, विकास दर mu और उत्पाद टाइटर में कटौती करता है।
प्रश्न: किण्वक को बाँझ कैसे रखा जाता है?
उत्तर: एसआईपी भाप 121-134 डिग्री सेल्सियस पर पोत और लाइनों को निष्फल करती है, जबकि 0.2 माइक्रोग्राम हाइड्रोफोबिक या एचईपीए फिल्टर आने वाली हवा को निष्फल करते हैं और निकास को रोकते हैं, जिससे प्रदूषण होता है।
प्रश्न: फीड-बैच किण्वन क्या है?
उत्तर: पोषक तत्वों को एक बार में नहीं बल्कि धीरे-धीरे जोड़ा जाता है, जिससे कोशिकाओं को बाधित करने वाले उच्च सब्सट्रेट सांद्रता से बचा जाता है और अंतिम उपज 80-95 प्रतिशत तक बढ़ जाती है।
प्रश्न: किस किण्वक से कतरने के प्रति संवेदनशील कोशिकाएं बेहतर ढंग से काम करती हैं?
उत्तरः वायु-लिफ्ट और खोखले फाइबर वाले बायोरिएक्टर स्तनधारियों और पौधों की कोशिकाओं के लिए कम कतरनी, बुलबुला संचालित या झिल्ली आधारित मिश्रण प्रदान करते हैं।
