किण्वक रिएक्टर क्या है? डिजाइन, सिद्धांत और अनुप्रयोग

किण्वन रिएक्टर क्या है? डिजाइन, सिद्धांत और अनुप्रयोग

मुख्य प्रश्न का उत्तर: किण्वन रिएक्टर क्या है, और यह सूक्ष्मजीवों को मूल्यवान जैव-रसायनों में कैसे विकसित करता है? एक किण्वन रिएक्टर एक बाँझ, हवादार बर्तन है जो नियंत्रित तापमान (30-37 डिग्री सेल्सियस), पीएच (5-7.5), और घुलित ऑक्सीजन (डीओ 30 प्रतिशत संतृप्ति से ऊपर) के तहत बैक्टीरिया, खमीर, या स्तनधारी कोशिकाओं को विकसित करता है। 50-200 आरपीएम पर यांत्रिक आंदोलन स्पार्ज्ड हवा के साथ 50-400 प्रति घंटे के वॉल्यूमेट्रिक मास-ट्रांसफर गुणांक केएलए प्रदान करता है, जो 10^9 सीएफयू/एमएल से ऊपर कोशिका घनत्व को बनाए रखता है। औद्योगिक इकाइयां 0.5 एम3 पायलट टैंक से लेकर 300 एम3 उत्पादन किण्वकों तक होती हैं, जो 80-95 प्रतिशत सब्सट्रेट रूपांतरण की उपज पर एंटीबायोटिक्स, एंजाइम, बीयर और बायोएथेनॉल का उत्पादन करती हैं।

किण्वन रिएक्टरों के मुख्य संचालन सिद्धांत

• वायुसंचार और केएलए नियंत्रण: स्पार्ज्ड, तेल-मुक्त हवा प्लस इम्पेलर शीयर केएलए (50-400 प्रति घंटा) सेट करता है; डीओ जांचें श्वसन को अबाधित रखने के लिए वायु प्रवाह और आंदोलन को फीडबैक करती हैं।
• बाँझ संचालन (एसआईपी/सीआईपी): 121-134 डिग्री सेल्सियस पर 20-30 मिनट के लिए भाप-इन-प्लेस बर्तन को बाँझ करता है; बाँझ फिल्टर (0.2 माइक्रोमीटर) आने वाली हवा और निकास की रक्षा करते हैं।
• चयापचय निगरानी: ऑनलाइन पीएच, डीओ, ऑफ-गैस ओ2/सीओ2 (ओयूआर/सीपीआर) और फीड पंप फेड-बैच नियंत्रण लागू करते हैं, सब्सट्रेट निषेध को रोकते हैं।

किण्वन रिएक्टरों के प्रमुख प्रकार

• हवादार हिलाया हुआ-टैंक किण्वक: 0.5-300 एम3 स्टेनलेस स्टील में रश्टन या एचई-3 इम्पेलर; एंटीबायोटिक्स, खमीर और एकल-कोशिका प्रोटीन के लिए वर्कहॉर्स।
• एयर-लिफ्ट किण्वक: आंतरिक ड्राफ्ट ट्यूब के साथ बबल-कॉलम; कम शीयर प्लांट कोशिकाओं और माइसीलियल संस्कृतियों के लिए उपयुक्त है जिसमें केएलए 50-150 प्रति घंटा है।
• मेम्ब्रेन / हॉलो-फाइबर बायोरिएक्टर: स्तनधारी और परफ्यूजन संस्कृतियों के लिए निरंतर कोशिका-प्रतिधारण, जिन्हें कोमल, उच्च-घनत्व वृद्धि की आवश्यकता होती है।

किण्वन रिएक्टर प्रकार तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

प्र: केएलए क्या है और यह महत्वपूर्ण क्यों है?

उ: केएलए वॉल्यूमेट्रिक मास-ट्रांसफर गुणांक है जो बताता है कि ऑक्सीजन कितनी तेजी से तरल में प्रवेश करती है; अपर्याप्त केएलए कोशिकाओं को भूखा रखता है, विकास दर म्यू और उत्पाद टाइटर को काटता है।

प्र: किण्वन को बाँझ कैसे रखा जाता है?

उ: एसआईपी भाप 121-134 डिग्री सेल्सियस पर बर्तन और लाइनों को बाँझ करती है, जबकि 0.2 माइक्रोमीटर हाइड्रोफोबिक या एचईपीए फिल्टर आने वाली हवा को बाँझ करते हैं और निकास को फंसाते हैं, संदूषण को रोकते हैं।

प्र: फेड-बैच किण्वन क्या है?

उ: पोषक तत्व को एक बार में सभी के बजाय धीरे-धीरे जोड़ा जाता है, जिससे उच्च सब्सट्रेट सांद्रता से बचा जाता है जो कोशिकाओं को बाधित करते हैं और अंतिम उपज को 80-95 प्रतिशत तक बढ़ाते हैं।

प्र: कौन सा किण्वन शीयर-संवेदनशील कोशिकाओं के लिए सबसे उपयुक्त है?

उ: एयर-लिफ्ट और हॉलो-फाइबर बायोरिएक्टर कम-शीयर, बबल-संचालित या मेम्ब्रेन-आधारित मिश्रण प्रदान करते हैं जो स्तनधारी और पौधों की कोशिकाओं के लिए आदर्श हैं।