Rociador de biorreactor

Idea típica de diseño de tubo de aspersión

Los biorreactores más pequeños pueden distribuir oxígeno de manera eficiente y eliminar el dióxido de carbono sin nebulizadores. Sin embargo, estas medidas no se aplican a biorreactores más grandes, ya que la menor relación entre superficie y volumen conduce a la acumulación de dióxido de carbono e impide la penetración de oxígeno. Por tanto, los nebulizadores son necesarios para la introducción de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono.

Los sistemas con micronebulizadores y grandes suelen ser útiles porque pueden satisfacer diferentes necesidades de proceso. Por ejemplo, los nebulizadores grandes producen burbujas más grandes que eliminan eficazmente el CO2 disuelto de la solución, pero las burbujas grandes requieren una agitación vigorosa para descomponerlas y liberar oxígeno.

Si bien esto puede funcionar bien para líneas celulares tolerantes al frío, la agitación puede dañar células de mamíferos más delicadas. En estos casos, se puede utilizar primero un macrodistribuidor de menor potencia para eliminar el CO 2 y luego un microdistribuidor en serie para producir burbujas más pequeñas que suministren oxígeno de manera más eficiente.

Fabricantes de rociadores de metal poroso sinterizado

El área interfacial aumenta pero el tamaño de la burbuja disminuye

El desafío: las características de las burbujas determinan las tasas de transporte de O2 y extracción de vapor de CO2

La formación y el tamaño de las burbujas afectan significativamente la forma en que se dispersa el oxígeno por todo el biorreactor. Las características de las burbujas están significativamente influenciadas por el tamaño y la distribución de los poros, el material del distribuidor, el caudal, las propiedades del líquido y del gas y la presión. Por ejemplo, los microaspersores producen burbujas esféricas más pequeñas, mientras que los aspersores más grandes producen burbujas ligeramente más grandes y con formas menos uniformes.

Los microaspersores producen burbujas esféricas del tamaño de una micra, y la tensión superficial es la fuerza dominante a medida que pasan a través del biorreactor. Por tanto, tienen un largo tiempo de residencia en el reactor, lo que mejora la transferencia de oxígeno, pero no es adecuado para eliminar el dióxido de carbono del cultivo.

Los nebulizadores grandes producen burbujas con un diámetro promedio de 1 a 4 mm, donde la tensión superficial y la flotabilidad del caldo se combinan para influir en su forma y movimiento. Estas burbujas tienen un tiempo de residencia más corto pero es menos probable que se disuelvan que las burbujas más pequeñas. Sin embargo, los microrociadores también pueden producir burbujas asimétricas más grandes, con fuerzas de inercia que gobiernan su comportamiento. Estas burbujas pueden explotar fácilmente sin disolver ni eliminar el CO2.

La forma y el tamaño de las burbujas determinan la cantidad de esfuerzo cortante que experimentará la célula, la eficacia de la extracción de CO 2 del sistema y la tasa de transferencia total de oxígeno a la célula. Por lo tanto, es importante optimizar el nebulizador del biorreactor para garantizar que las burbujas de oxígeno sean uniformes en tamaño y distribución y no dañen las células.

Solución: Utilice un estricto control de calidad de producción del biorreactor Sparger de HENGKO

HENGKO tiene más de veinte años de experiencia en el desarrollo y producción de rociadores sinterizados. Nuestro rociador de acero inoxidable es el resultado de docenas de ingenieros que a menudo han mejorado el método de producción para producir este producto de alta calidad con poros uniformes y, por lo tanto, un tamaño de burbuja uniforme liberado en el biorreactor. Nuestros rociadores porosos se recomiendan para su uso con controladores de flujo másico de bajo flujo.

Cómo utilizar:El controlador de flujo másico de bajo flujo introduce lentamente oxígeno en el rociador poroso. Los rociadores no liberan gas inmediatamente. En cambio, la presión aumenta gradualmente hasta alcanzar un punto crítico, momento en el cual las burbujas se liberan suavemente en el biorreactor.

Usando este método de rociado, el caudal másico de oxígeno se puede ajustar para controlar la velocidad de liberación de las burbujas en el biorreactor. Los agujeros en el rociador son lo suficientemente pequeños como para que se formen burbujas de manera predecible. Por lo tanto, esta tecnología de rociado de biorreactor es escalable en todos los tamaños de recipientes, con una tasa de transferencia de oxígeno proporcional al caudal de gas.

Preguntas sobre el biorreactor Sparger

1. ¿Qué es un Sparger en un biorreactor?

En resumen, un rociador es un dispositivo utilizado en un biorreactor para introducir gases, como oxígeno o aire, en el medio líquido. La función principal de un rociador es proporcionar oxígeno a los microorganismos en el biorreactor, que es necesario para su crecimiento y metabolismo.

El Sparger en un biorreactor se utiliza para agregar gases como oxígeno, aire u otros gases necesarios para el crecimiento y metabolismo de los microorganismos. El oxígeno se suministra a los microorganismos a través del Sparger, lo que ayuda a mantener los niveles de oxígeno disuelto en el medio líquido. Los niveles de oxígeno disuelto son un parámetro importante a monitorear y controlar durante el bioproceso ya que afecta directamente el crecimiento y metabolismo de los microorganismos.

El Sparger está diseñado para introducir el gas en el medio líquido de forma controlada, como a través de materiales o tubos porosos. El Sparger puede ubicarse en la parte inferior o superior del biorreactor, según el diseño del biorreactor y el tipo de microorganismos utilizados. El Sparger se puede ajustar para proporcionar la tasa de transferencia de oxígeno deseada y mantener el nivel apropiado de oxígeno disuelto en el medio.

El Sparger también juega un papel importante en el mantenimiento de la tasa de transferencia de masa, que es la velocidad a la que se transfiere el oxígeno de la fase gaseosa a la fase líquida. La tasa de transferencia de masa puede verse afectada por factores como el tamaño y la forma del biorreactor, el tipo y concentración de microorganismos, y la temperatura y el pH del medio. El Sparger se puede utilizar para controlar estos factores y optimizar la tasa de transferencia de masa, lo cual es crucial para el éxito del bioproceso.

En resumen, la función principal de un rociador en un biorreactor es proporcionar oxígeno a los microorganismos en el medio líquido, que es necesario para su crecimiento y metabolismo, y mantener los niveles apropiados de oxígeno disuelto y la tasa de transferencia de masa, que son esenciales para el éxito del bioproceso.

¿Qué se entiende por sparger?

Un rociador es un dispositivo que se utiliza para introducir gas en un líquido. Se utiliza comúnmente en biorreactores, que son recipientes especializados que se utilizan para cultivar microorganismos o células en condiciones controladas.

¿Cuál es la función del Sparger?

La función del rociador es proporcionar oxígeno u otro gas al biorreactor para apoyar el crecimiento y el metabolismo de las células o microorganismos.

¿Cuál es el uso de Sparger en biorreactor? ¿Explica sus tipos?

Hay varios tipos de rociadores que se pueden utilizar en un biorreactor. Estos incluyen rociadores de burbujas, que crean una corriente continua de burbujas en el líquido, y rociadores de pulverización, que dispersan el gas en forma de una fina niebla. Otros tipos de rociadores incluyen rociadores porosos y rociadores de fibra hueca.

¿Dónde está ubicado el Sparger en el biorreactor?

El rociador suele estar situado en el fondo del biorreactor, donde puede mezclar eficazmente el gas con el líquido. En procesos de fermentación a gran escala, a menudo se utilizan rociadores de burbujas, ya que su funcionamiento es relativamente sencillo y económico.

¿Qué tipo de burbujeador se utiliza principalmente en la fermentación a gran escala?

En procesos de fermentación a gran escala, a menudo se utilizan rociadores de burbujas, ya que su funcionamiento es relativamente sencillo y económico. Un rociador de burbujas consiste en un tubo o tubería con pequeños orificios o ranuras a través de los cuales se introduce el gas en el líquido. El gas fluye a través de los agujeros o ranuras y forma una corriente continua de burbujas en el líquido. Los rociadores de burbujas son eficaces para proporcionar un gran volumen de gas al biorreactor y se pueden ajustar fácilmente para controlar el caudal del gas. También son relativamente fáciles de limpiar y mantener. Sin embargo, los rociadores de burbujas pueden crear burbujas relativamente grandes que pueden no ser tan efectivas para proporcionar una superficie elevada para que las células o microorganismos entren en contacto con el gas. En algunos casos, un rociador por aspersión u otro tipo de rociador puede ser más apropiado para un proceso de fermentación particular.

¿Qué necesita saber sobre el sistema Sparger?

Hay varias cosas que se deben considerar al utilizar un sistema de rociado en un biorreactor. Estos incluyen:

1. Calibración:Es importante calibrar adecuadamente el caudal del gas que se introduce en el biorreactor. Esto asegurará que se suministre la cantidad correcta de gas a las células o microorganismos y que la concentración de oxígeno en el biorreactor esté dentro del rango deseado.

2. Concentración de oxígeno:La concentración de oxígeno en el biorreactor debe controlarse periódicamente para garantizar que esté dentro del rango deseado para las células o microorganismos que se cultivan. Si la concentración de oxígeno es demasiado alta o demasiado baja, puede afectar el crecimiento y el metabolismo de las células o microorganismos.

3. Prevención de contaminación:Es importante asegurarse de que el rociador y el área circundante se limpien y mantengan adecuadamente para evitar la contaminación del biorreactor. Esto puede incluir el reemplazo regular de los filtros de gas y la limpieza del rociador y las áreas circundantes con desinfectantes adecuados.

4. Caudal de gas:El caudal del gas debe ajustarse según sea necesario para mantener la concentración de oxígeno deseada en el biorreactor. Es posible que sea necesario aumentar o disminuir el caudal en función de la demanda de oxígeno de las células o microorganismos y la tasa de consumo de gas.

5. Mantenimiento:El mantenimiento regular del sistema rociador es importante para garantizar que funcione de manera adecuada y eficiente. Esto puede incluir verificar si hay fugas, reemplazar piezas desgastadas o dañadas y limpiar el rociador y las áreas circundantes según sea necesario.

2. ¿Función principal del Sparger en el biorreactor?

La función principal de un rociador en un biorreactor es introducir gases, como oxígeno o aire, en el medio líquido. Es necesario para el crecimiento y metabolismo de los microorganismos del biorreactor, ya que necesitan oxígeno para respirar. El Sparger ayuda a proporcionar a los microorganismos el oxígeno necesario y a mantener un nivel de oxígeno adecuado en el biorreactor para apoyar su crecimiento y metabolismo, lo cual es esencial para el éxito del bioproceso.

R: Introducción de gases:La función principal de un rociador en un biorreactor es introducir gases, como oxígeno o aire, en el medio líquido. Ayuda a proporcionar a los microorganismos el oxígeno necesario para su crecimiento y metabolismo.

B: Mantener los niveles de oxígeno disuelto:El Sparger ayuda a mantener los niveles de oxígeno disuelto en el medio líquido. Estos niveles son un parámetro importante a monitorear y controlar durante el bioproceso ya que afectan directamente el crecimiento y metabolismo de los microorganismos.

C: Control de la tasa de transferencia de gas:El Sparger está diseñado para introducir el gas en el medio líquido de forma controlada. El Sparger se puede ajustar para proporcionar la tasa de transferencia de oxígeno deseada y mantener el nivel apropiado de oxígeno disuelto en el medio.

D: Mantener la tasa de transferencia de masa:El Sparger también juega un papel importante en el mantenimiento de la tasa de transferencia de masa, que es la velocidad a la que se transfiere el oxígeno de la fase gaseosa a la fase líquida.

E: Optimización del bioproceso:El Sparger se puede utilizar para controlar factores como el tamaño y la forma del biorreactor, el tipo y la concentración de microorganismos, y la temperatura y el pH del medio, para optimizar el bioproceso.

F: Proporcionar mezcla:Los rociadores también ayudan a crear una mezcla homogénea del líquido y el gas al proporcionar una acción de mezcla. Ayuda a proporcionar a los microorganismos un ambiente uniforme.

3. ¿Tipos de Sparger en biorreactor?

Varios tipos de rociadores incluyen rociadores de piedra porosa hechos de un material poroso como cerámica o metal sinterizado y rociadores de columna de burbujas, que utilizan una serie de tubos o boquillas para introducir el gas en el líquido.

Se pueden utilizar varios tipos de rociadores en un biorreactor, incluidos:

1. Rociadores de piedra porosa:Estos están hechos de un material poroso como cerámica o metal sinterizado y se colocan en el fondo del biorreactor. Proporcionan una gran superficie para la transferencia de gas y se utilizan comúnmente en biorreactores de pequeña escala.

2. Rociadores de columna de burbujas:Estos utilizan una serie de tubos o boquillas para introducir el gas en el líquido. Pueden colocarse en la parte inferior o superior del biorreactor y se utilizan comúnmente en biorreactores de mayor escala.

3. Rociador de anillos:Estos se colocan en el fondo del biorreactor y utilizan una estructura en forma de anillo para producir burbujas y proporcionar transferencia de oxígeno.

4. Sparger de microburbujas:Están diseñados para producir pequeñas burbujas que proporcionan una alta eficiencia de transferencia de oxígeno y se utilizan ampliamente en biorreactores de alta densidad y gran escala.

5. Rociador de chorro:Estos utilizan un conjunto de boquillas para introducir el gas en el líquido. Pueden colocarse en la parte inferior o superior del biorreactor y se utilizan comúnmente en biorreactores de alto cizallamiento.

6. Rociador de rueda de paletas:Este tipo de Sparger utiliza una rueda de paletas giratoria para crear burbujas y proporcionar transferencia de oxígeno. Se utiliza comúnmente en procesos de fermentación.

Estos son algunos de los tipos de rociadores comúnmente utilizados en biorreactores, y la elección del Sparger depende del tamaño, tipo y diseño del biorreactor y del bioproceso específico que se esté utilizando.

4. ¿Cómo establecer los niveles de burbujeo en el biorreactor?

El nivel de rociado en un biorreactor normalmente se establece en función de la demanda de oxígeno de los microorganismos, la tasa de transferencia de gas y el caudal de gas. Los factores que pueden afectar el nivel de burbujeo incluyen el tamaño y la forma del biorreactor, el tipo y concentración de microorganismos y la temperatura y el pH del medio.

5. ¿Papel del Sparger en el biorreactor?

La función de un rociador en un biorreactor es introducir gases, como oxígeno o aire, en el medio líquido para satisfacer la demanda de oxígeno de los microorganismos. Es esencial para el crecimiento y metabolismo de los microorganismos y, en definitiva, para el éxito del bioproceso.

El Sparger ayuda a proporcionar a los microorganismos el oxígeno necesario para su crecimiento y metabolismo. Ayuda a mantener los niveles de oxígeno disuelto en el medio líquido, que son parámetros importantes para monitorear y controlar durante el bioproceso ya que afectan directamente el crecimiento y metabolismo de los microorganismos.

El Sparger está diseñado para introducir el gas en el medio líquido de forma controlada, como a través de materiales o tubos porosos. El Sparger puede ubicarse en la parte inferior o superior del biorreactor, según el diseño del biorreactor y el tipo de microorganismos utilizados. El Sparger se puede ajustar para proporcionar la tasa de transferencia de oxígeno deseada y mantener el nivel apropiado de oxígeno disuelto en el medio.

El Sparger también juega un papel importante en el mantenimiento de la tasa de transferencia de masa, que es la velocidad a la que se transfiere el oxígeno de la fase gaseosa a la fase líquida. La tasa de transferencia de masa puede verse afectada por factores como el tamaño y la forma del biorreactor, el tipo y concentración de microorganismos, y la temperatura y el pH del medio. El Sparger se puede utilizar para controlar estos factores y optimizar la tasa de transferencia de masa, lo cual es crucial para el éxito del bioproceso.

Sparger también ayuda a crear una mezcla homogénea del líquido y el gas al proporcionar una acción de mezcla. Ayuda a proporcionar a los microorganismos un ambiente uniforme.

En resumen, la función de un rociador en un biorreactor es proporcionar oxígeno a los microorganismos en el medio líquido, que es necesario para su crecimiento y metabolismo, y mantener los niveles apropiados de oxígeno disuelto y la tasa de transferencia de masa, que son esenciales para la éxito del bioproceso. También ayuda a crear una mezcla homogénea y proporciona acción de mezcla al medio líquido.

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