Qual è la differenza tra bioreattori batch e continui?
Un bioreattore è un contenitore ideale per la crescita di microrganismi, enzimi o organismi cellulari. Controllando gli indicatori nutrizionali del terreno di coltura nel contenitore, come concentrazione di proteine, zucchero, acqua, valore del pH, concentrazione di ossigeno, oligoelementi, ecc., è possibile massimizzare la produzione e l'efficienza metabolica dell'organismo.
I bioreattori possono essere utilizzati per una varietà di applicazioni, tra cui:
Coltura cellulare:I bioreattori possono coltivare una varietà di cellule umane e animali.
Fermentazione:I bioreattori vengono spesso utilizzati per fermentare microrganismi come lieviti e batteri per ottenere metaboliti benefici, apportando un enorme contributo alla salute e alla vita umana.
Biorisanamento:È il processo che utilizza le attività metaboliche degli organismi per ridurre la concentrazione di sostanze tossiche e nocive nell'ambiente inquinato o renderle innocue, in modo che l'ambiente inquinato possa essere parzialmente o completamente riportato al suo stato originale.
Componenti del bioreattore:
- Pompa di alimentazione.
- Sistema di agitazione.
- Sistema di controllo della temperatura
- Recipiente di reazione.
- Sensore (PH, DO, Dform, ecc.).
- Controllore.
- Software operativo.
Generalmente, questi bioreattori possono essere reattori batch o bioreattori continui molto diffusi sui mercati.
la differenza tra bioreattori batch e continui:
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Bioreattori batch |
Bioreattori continui |
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Definizione |
Un reattore batch è un sistema a vaso chiuso senza ingresso e uscita rispettivamente per l'alimentazione e il prodotto, contenente tutti i componenti necessari per la coltura cellulare o la fermentazione microbica. |
I reattori continui sono un sistema aperto, dotato di porte di ingresso e di uscita che consentono l'aggiunta di nuovi terreni di crescita, la rimozione dei rifiuti e il rifornimento continuo di nutrienti. |
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1 |
Il bioprocesso continua finché i nutrienti non vengono consumati |
Stabilire un equilibrio della matrice nutritiva (chiamato anche omeostasi dei nutrienti) per un ingrediente specifico |
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2 |
Questa strategia è adatta per esperimenti rapidi, come la caratterizzazione dei ceppi o l'ottimizzazione dei mezzi nutritivi |
Particolarmente utile in situazioni in cui un eccesso di nutrienti causerebbe inibizione, ad esempio a causa dell'accumulo di tossine o del surriscaldamento. |
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3 |
Breve durata |
Riduce l'inibizione del prodotto e aumenta le rese spaziali e temporali |
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4 |
Meno potenziale di contaminazione poiché non vengono aggiunti nutrienti |
Periodi di incubazione più lunghi aumentano anche il rischio di contaminazione e cambiamenti a lungo termine nella coltura. |
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5 |
Densità costante di microrganismi o colonie cellulari |
Difficoltà a mantenere una densità di colonie costante nel tempo |
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Più facile da gestire |
Aumento del rischio di contaminazione e/o alterazione genetica |
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7 |
Il materiale del lotto è separato per la tracciabilità |
Il prodotto proveniente da processi continui non può essere separato nettamente in lotti per la tracciabilità |
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8 |
Il processo viene ripetutamente interrotto dalle fasi di pulizia e sterilizzazione e la biomassa viene prodotta solo in fasi |
Riduce i tempi di pulizia, sterilizzazione e movimentazione del contenitore |
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9 |
Rese limitate di biomassa e prodotti |
Ottieni la massima produttività e una maggiore efficienza. |
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I microrganismi non rimangono in crescita esponenziale per lunghi periodi di tempo, poiché la fonte di carbonio e/o il trasferimento di ossigeno sono spesso fattori limitanti |
Nei processi continui le rese temporali e spaziali dei bioreattori possono essere ulteriormente aumentate rispetto ai processi fed-batch |
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L’aumento delle concentrazioni di ossigeno richiede una gestione e un controllo complessi di questi parametri (aumento della velocità di agitazione, flusso di gas, frazione di ossigeno nella miscela di gas o pressione) |
I processi continui sono ideali per una migliore comprensione del processo perché tutti i parametri di processo rimangono costanti quando il sistema funziona normalmente |
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I prodotti sono mescolati con sostanze nutritive, reagenti, detriti cellulari e tossine |
Produzione a flusso continuo, nessuna miscelazione del prodotto con sostanze nutritive, reagenti, detriti cellulari e tossine. |
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Potrebbe essere coinvolto lo stoccaggio batch per l'elaborazione a valle |
Non è richiesta la conservazione dei lotti e tutte le sostanze di reazione sono relativamente coerenti. |
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Man mano che le colonie si moltiplicano e i nutrienti vengono consumati, la concentrazione degli organismi aumenta e la concentrazione dei nutrienti diminuisce, il che non fornisce dati di riferimento per un metabolismo stabile. |
Fornisce uno stato stazionario per gli studi metabolici quando molti elementi si sommano a zero. |
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Piccole quantità di prodotti sono |
Grandi quantità di prodotti lo sono |
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Se le aspettative di incrostazione sono grandi |
Se è possibile eliminare il fouling, allora |
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Attrezzature a basso costo. (Anche se |
Attrezzature ad alto costo |
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Più facile da controllare e mantenere |
Difficile da controllare, richiede |
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Necessaria piccola forza lavoro |
È necessaria una grande forza lavoro. (Se non |
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Prodotti farmaceutici, specialità |
Industria petrolifera, fertilizzanti |
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