التعريف والتطبيقات الأساسية
مفاعل
- الغرض: يستخدم لتنفيذ التفاعلات الكيميائية أو التحولات الفيزيائية ، مثل التوليف الكيميائي ، والتفاعلات الحفزية ، وتفاعلات البلمرة ، إلخ.
- الأنواع: بما في ذلك المفاعلات الكيميائية ، المفاعلات البيولوجية ، المفاعلات النووية ، إلخ.
- الحقول المعمول بها: الكيميائية ، الأدوية ، الطاقة (مثل تكرير البترول ، تخليق الأمونيا) ، وما إلى ذلك.
تخمير
- الاستخدامات: مصممة للكائنات الحية الدقيقة أو ثقافة الخلايا ، وتستخدم لإنتاج المنتجات البيولوجية (مثل الكحول ، والمضادات الحيوية ، والإنزيمات ، واللبن ، وما إلى ذلك).
- الأنواع: المخمر الهوائي ، المخمر اللاهوائي ، تخمير الحالة الصلبة ، إلخ.
- المجالات المعمول بها: الهندسة الحيوية ، صناعة الأغذية ، إنتاج الوقود الحيوي ، إلخ.
الاختلافات في التصميم
مفاعل
- الهيكل: قد يتم تجهيزه بالضغط العالي أو ارتفاع درجة الحرارة أو مواد مقاومة للتآكل (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ ، سبيكة التيتانيوم) ، مناسبة لظروف التفاعل القوية.
- معلمات التحكم: التركيز على درجة الحرارة ، والضغط ، ومعدل التدفق ، وكفاءة المحفز ، إلخ.
- التصاميم النموذجية: المفاعلات الأنبوبية ، مفاعلات الغلاية ، مفاعلات السرير المميتة ، إلخ.
تخمير
- الهيكل: التركيز على البيئة المعقمة ، ومزودة عادة بنظام التعقيم (مثل تعقيم البخار) ، التهوية (إمدادات الأكسجين) ، المجاذيف المتجانسة (الخلط المتجانس).
- معلمات التحكم: درجة الحموضة ، الأكسجين المذاب (DO) ، يجب مراقبة سرعة التحريك ودرجة الحرارة وحالة التمثيل الغذائي الميكروبية بشكل صارم.
- التصاميم النموذجية: مخمر مقلوب ميكانيكيًا ، ومخمرًا للهواء ، والمجهول الحيوي للأغشية ، إلخ.
ظروف التشغيل
مفاعل
- قد تشارك الظروف القاسية: درجات حرارة عالية (مئات الدرجات المئوية) ، أو ضغوط عالية (مثل 10-25 MPA لتوليف الأمونيا) أو الوسائط المسببة للتآكل.
- أوقات التفاعل قصيرة وتسيطر عليها الحركية الكيميائية.
تخمير
- عادة ما تعمل في ظل ظروف معتدلة: درجة الحرارة المحيطة أو المتوسطة (25-40 درجة) ، والضغط الجوي.
- تكون أوقات التفاعل أطول (ساعات إلى أيام) وتعتمد على نمو الميكروبات ودورات التمثيل الغذائي.
متطلبات النشاط البيولوجي
مفاعل
- عمومًا لا تتطلب مكونات نشطة بيولوجيًا (ما لم تكن مفاعلات حيوية) وتعتمد على المحفزات الكيميائية أو الظروف الفيزيائية لدفع التفاعل.
تخمير
- الاعتماد على الكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا الحية ، والحاجة إلى الحفاظ على نشاط التمثيل الغذائي ، وتجنب التلوث (التعقيم الصارم والتشغيل المعقم).
أنواع المنتجات
مفاعل
- المخرجات هي في الغالب مركبات بسيطة (مثل الأمونيا ، الميثانول) أو البوليمرات (مثل البلاستيك).
- قد يكون تحويل الطاقة متورطًا (مثل مفاعلات خلايا الوقود).
تخمير
- ينتج الجزيئات الحيوية المعقدة: المضادات الحيوية (البنسلين) ، والأحماض العضوية (حمض الستريك) ، والإنزيمات ، والكحول ، وما إلى ذلك أيضًا في ثقافة الخلايا لإنتاج لقاحات أو كحول.
- يمكن أيضًا استخدامها لثقافة الخلية لإنتاج لقاحات أو أجسام مضادة وحيدة النسيلة.
ملخص
| صفات | مفاعل | تخمير |
| وظائف أساسية | التحول الكيميائي/الفيزيائي | ميكروبيولوجي/ثقافة الخلايا |
| الضوابط الرئيسية | درجة الحرارة ، والضغط ، المحفز | الرقم الهيدروجيني ، الأكسجين المذاب ، بيئة معقمة |
| النشاط البيولوجي | عادة غير مطلوب | مطلوب |
| المنتجات النموذجية | المواد الكيميائية ، الطاقة ، المواد | الجزيئات الحيوية ، الغذاء ، الأدوية |
| الظروف القاسية | قد تنطوي على درجات حرارة عالية وضغوط | في الغالب ظروف خفيفة |