玻璃生物反應(yīng)器(Glassbioreactor)是一種專門用于生物制藥和生物工程領(lǐng)域的反應(yīng)器裝置。它采用高透明度的玻璃材料制成,具有光學(xué)性能和抗化學(xué)腐蝕性能,能夠提供良好的觀察和控制條件,原理主要包括:生物反應(yīng)物料輸入與輸出、傳質(zhì)過(guò)程、熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)控制、光照與攪拌控制以及環(huán)境保護(hù)等幾個(gè)方面。
主要作用是提供良好的反應(yīng)物料輸入與輸出條件。通過(guò)設(shè)計(jì)反應(yīng)器的進(jìn)出口結(jié)構(gòu),可以方便地將反應(yīng)物料如培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)添加劑等輸入到反應(yīng)器中,同時(shí)也可以將反應(yīng)產(chǎn)物和廢料進(jìn)行排出。這有助于保證反應(yīng)物料的充分供給和反應(yīng)產(chǎn)物的及時(shí)清除,從而提高反應(yīng)過(guò)程的效率和產(chǎn)量。
其次,通過(guò)傳質(zhì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料的質(zhì)量傳遞和濃度均一化。根據(jù)物質(zhì)在液體中的擴(kuò)散和對(duì)流傳質(zhì)原理,反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)計(jì)合理的流動(dòng)方式,利用攪拌或氣體通氣等手段,將反應(yīng)物料充分混合,使其在反應(yīng)器內(nèi)部達(dá)到均勻分布,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量傳遞和濃度的均一化。這有助于提高反應(yīng)的效率和產(chǎn)物的質(zhì)量。
通過(guò)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過(guò)程的控制和調(diào)節(jié)。反應(yīng)過(guò)程中的溫度、pH值、氧氣供應(yīng)等參數(shù)對(duì)反應(yīng)物料的生長(zhǎng)、代謝和產(chǎn)物合成等過(guò)程有著重要的影響,因此需要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和調(diào)節(jié)。一般配備了各種傳感器和控制裝置,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程中的溫度、pH值和氧氣濃度等參數(shù),并通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
此外,玻璃生物反應(yīng)器還能夠提供適當(dāng)?shù)墓庹蘸蛿嚢钘l件。對(duì)于光合微生物的培養(yǎng)和酶反應(yīng)等需要光照的過(guò)程,反應(yīng)器內(nèi)部通常設(shè)有合適的光源,能夠提供適宜的光照條件。同時(shí),反應(yīng)器內(nèi)部還設(shè)有攪拌裝置,能夠通過(guò)攪拌作用使反應(yīng)物料充分混合,并保持反應(yīng)器內(nèi)的溫度和濃度均勻分布。
玻璃生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)也注重環(huán)境保護(hù)。在反應(yīng)過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生一些氣體、液體和固體廢料,這些廢料需要進(jìn)行有效的收集和處理,以避免對(duì)環(huán)境造成污染。因此,反應(yīng)器的設(shè)計(jì)需要考慮廢料的回收和處理問(wèn)題,以確保環(huán)境安全和可持續(xù)發(fā)展。