Qual é a diferença entre um biorreator e um reator químico

Nov 03, 2023

Deixe um recado

A principal diferença entre reatores químicos e biorreatores reside no seu design e uso.

Um reator químico é um dispositivo usado para conduzir reações químicas. Geralmente consiste em um recipiente que contém reagentes, catalisadores e meios. O principal objetivo de um reator químico é obter os produtos necessários por meio de reações químicas sob certas condições. Um biorreator é um dispositivo usado para conduzir reações ou processos biológicos. Geralmente é projetado para fornecer condições de crescimento e ambiente adequados para apoiar o crescimento e a reprodução de microrganismos ou células. O principal objetivo de um biorreator é produzir os produtos necessários, como proteínas, metabólitos celulares ou outras substâncias biológicas, por meio de processos biológicos. Portanto, a principal diferença entre reatores químicos e biorreatores reside no seu design e utilização. Os reatores químicos são usados principalmente para reações químicas, enquanto os biorreatores são usados principalmente para apoiar processos biológicos.

https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html

9366a48

As características de projeto dos reatores químicos incluem principalmente os seguintes pontos:

1. Certifique-se de queas moléculas do reagente têm um tempo de residência igual no reator, de modo que a concentração e a taxa de reação química do reagente em qualquer ponto do reator não mudem com o tempo, apenas com o comprimento do tubo.

2. Os reatores têm as características depequeno volume, grande área de superfície específica, e grande área de transferência de calor por unidade de volume, tornando-os particularmente adequados para reações com grandes efeitos térmicos.

3. Devido à rápida velocidade de reação e vazão dos reagentes no reator, sua capacidade de produção é alta.

4. Os reatores são adequados para produção química contínua e em larga escala.

Além disso, o projeto de reatores químicos também precisa considerar fatores como pressão operacional, temperatura, vazão de material e taxa de reação, e o uso de catalisadores. Diferentes tipos de reatores químicos, como reatores de caldeira, reatores tubulares, reatores de torre, reatores de leito fixo e reatores de leito fluidizado, cada um tem suas próprias características e aplicabilidade.

Existem muitos tipos de reatores químicos, e a seguir estão vários reatores químicos comuns:

1. Reator de chaleira: O reator chaleira, também conhecido como reator tanque ou pote, é um tipo de reator com estrutura relativamente simples e ampla aplicação entre diversos reatores. Pode ser utilizado para reações homogêneas ou para reações heterogêneas principalmente na fase líquida. Tal como fase líquida heterogênea, fase líquido-sólida, fase gás-líquida, fase sólida gás-líquida, etc. A estrutura de um reator de caldeira consiste principalmente em quatro partes: um invólucro, um dispositivo de agitação, uma vedação de eixo e um calor dispositivo de troca.

2. Reator tubular: Na produção química, um reator tubular operado continuamente com uma grande proporção de aspecto pode ser aproximado como um reator de fluxo de deslocamento ideal (PFR). É adequado tanto para reações em fase líquida quanto para reações em fase gasosa. Devido à sua capacidade de suportar altas pressões, o PFR é particularmente adequado para reações pressurizadas. Tem as vantagens de pequeno volume, grande área de superfície específica, menos retromistura, mudanças contínuas nos parâmetros de reação e fácil controle. Porém, para reações lentas, há necessidade de tubos longos e grandes quedas de pressão.

3. Reator de fluxo de pistão: A característica deste reator é assumir que não há mistura reversa (backmixing) entre os materiais que entram no reator em momentos diferentes. O reagente flui ao longo do comprimento do tubo e o tempo de reação é função do comprimento do tubo. Sua concentração muda com a direção do fluxo de uma seção transversal para outra.

Além disso, existem diferentes tipos de reatores químicos, como reatores de tubos paralelos multitubos e reatores de tubos em U.

6f4f37

As características de projeto dos biorreatores incluem principalmente os seguintes pontos:

1. Adequado para cultivo em grande escala: Os biorreatores têm grande volume e área de superfície, que podem fornecer espaço suficiente para o crescimento celular e são adequados para cultivo em larga escala.

2. Mistura uniforme: O efeito de mistura no biorreator é bom, o que pode garantir a distribuição uniforme das células no meio de cultura, o que favorece o crescimento e o metabolismo celular.

3. Mantenha condições ambientais adequadas: Os biorreatores geralmente são equipados com dispositivos de controle como temperatura, pH e oxigênio dissolvido, que podem manter condições ambientais adequadas e facilitar o crescimento e o metabolismo celular.

4. Operação fácil: A operação do biorreator é relativamente simples, permitindo operações convenientes como alimentação, descarga, agitação e controle de temperatura.

5. Adapte-se a vários tipos de células: Os biorreatores são adequados para vários tipos de células, como bactérias, leveduras, células animais, etc., e podem ser projetados de acordo com as necessidades dos diferentes tipos de células.

6. Garantir a qualidade dos metabólitos celulares: O biorreator pode fornecer condições ambientais adequadas para garantir a qualidade estável e compatível dos metabólitos celulares.

7. Evitando a poluição: O projeto do biorreator possui medidas para evitar a poluição, como dispositivos de vedação, filtros, etc., que podem efetivamente evitar o impacto da poluição externa na cultura de células.

Diferentes tipos de biorreatores também possuem características de design exclusivas, como biorreatores de tanque agitado, que apresentam vantagens como alto grau de mistura e ampla adaptabilidade, e são adequados para cultivo em larga escala; O biorreator airlift, que agita o meio de cultura através da circulação de ar, apresenta vantagens como alta eficiência de transferência de oxigênio e fácil operação, tornando-o adequado para cultivo em larga escala de células vegetais; O biorreator de células imobilizadas adota tecnologia de imobilização, que pode melhorar a estabilidade das células e a eficiência da cultura contínua; O biorreator de luz é adequado para o cultivo de células vegetais através da instalação de um sistema de luz.

Biorreatores comuns:

1. Biorreator agitado: Este tipo de reator tem as vantagens de alto grau de mistura, ampla adaptabilidade e fácil controle de temperatura, pH, oxigênio dissolvido e concentração de nutrientes dentro do reator, tornando-o amplamente utilizado no cultivo em larga escala.

2. Biorreator de transporte aéreo: Ao agitar o meio de cultura através da circulação de ar, ele possui alta eficiência de transferência de oxigênio, estrutura e operação de reator relativamente simples e é adequado para cultivo em larga escala de células vegetais.

3. Biorreatores de células imobilizadas: dividido em biorreatores de leito empacotado e biorreatores de leito fluidizado. O biorreator de leito compactado é frequentemente propenso à quebra e bloqueio de partículas devido à compressão entre as partículas. Em um biorreator de leito fluidizado, a energia do fluido é utilizada para manter as partículas de suporte em estado suspenso, resultando em um bom efeito de mistura. No entanto, a força de cisalhamento do fluido e a colisão de partículas muitas vezes causam danos às partículas e efluxo celular.

4. Biorreator leve: Um sistema de luz é instalado no topo de um biorreator agitado ou de transporte aéreo, adequado para o cultivo de células vegetais.

5. Biorreator de tambor: Tem as vantagens de sistema de suspensão uniforme, ambiente de baixo cisalhamento, alta eficiência de fornecimento de oxigênio e prevenção da adesão à parede celular, tornando-o adequado para o cultivo de células suspensas de plantas de alta densidade.

Glass-bench-experiment

Resumo:

A principal diferença entre reatores químicos e biorreatores reside no seu design e uso. Os reatores químicos são usados principalmente para reações químicas, enquanto os biorreatores são usados principalmente para apoiar processos biológicos. Os reatores químicos geralmente precisam reagir sob condições de alta temperatura e pressão, enquanto os biorreatores geralmente reagem à temperatura e pressão ambientes. Além disso, a taxa de reação dos reatores químicos é mais rápida, enquanto a taxa de reação dos biorreatores é mais lenta. A concentração de produtos em reatores químicos é geralmente alta, enquanto a concentração de produtos em biorreatores é relativamente baixa. A seletividade dos reatores químicos é baixa, enquanto a seletividade dos biorreatores é alta.