1、机械搅拌式生物反应器:其原理是利用机械搅动使细胞得以悬浮和通气; 反应器的结构一般由柱状外壁和中心轴上垂直附 加的叶轮组成,其主要优点是:搅拌充分,供养和混合效果好, 溶氧系数 KLa>100/h, 反映器中的温度、pH 及营养物的浓度较其 它反应器 容易调节,并可以直接借用微生物培养的经验进行研 究和控制。
生物酶反应器主要适用于对剪切力耐受性较强的细胞, 如烟草细胞,水母雪莲细胞等;
由于大多数的植物细胞的细胞壁对剪切力较敏感,易造成细胞损伤, 所以在利用搅拌式反应器时需要对搅拌桨叶进行改进, 一般 可以通过改变搅拌形式、叶轮结构与类型等减小因搅拌而产生的 剪切力。一般认为涡叶轮好于平叶轮,平叶轮好于螺旋状叶轮; 机械搅拌式生物反应器的结构图为
1、搅拌器 2、无菌空气入口 3、搅拌叶轮(改进为螺旋状叶轮) 4、空气出口 5、空气分布器
2、非机械搅拌式反应器:
(1) 、气升式反应器 :气升式反应器是利用反应器的无 菌空气的上升气流带动培养液进行循环, 使供养和混合两种作用 融为一体的一类生物反应器, 按照结构的不同可分为外循环和内 循环两种形式。
生物酶反应器内可分为升液区和降液区两大区域, 主要包括 导流筒、 塔顶的气液分离装置和塔底的气体分布装置等几部分气 体由塔底气体分布装置导入导流筒,经过气液分离后在塔顶排 出, 从而带动液体在塔内从升液区到降液区的循环流动, 达到搅 拌的目的。
生物酶反应器由于没有搅拌装置,剪切力较小,对植物细胞 的伤害较小,培养也不断的循环,混合效果好,有利于提高细胞 浓度和次生代谢物的产量, 是最适合植物细胞培养的生物反应器 之一。
生物酶反应器:1、进气口 2、排气口 3、气体循环方向
(2) 、鼓泡式反应器 :利用反应器底部通入的无菌空气产生大 量的起泡,在上升过程中起到供养和混合两种作用的一类反应 器; 在培养过程中无需机械能消耗, 适合于培养对剪切力敏感 的细胞,
1、进气口 2、空气分布器 3、气流方向 4、排气口
(3) 转鼓式反应器 :它是一种新型的生物反应器, 通过转盘或转 股的旋转,达到混合的目的;其特点为具有悬浮系统均一、低剪 切环境、供养效率高、防止细胞粘附在壁上的优点,适合于高密 度植物悬浮的培养。
植物细胞固定化生物酶反应器: 1、流化床生物反应器 :利用流体的能量使支持物颗粒处 于悬浮流化状态, 固定化细胞以及气泡在培养液悬浮翻转吸收营 养而得以培养,其特点是:结构简单、传递系数高,反应物混合均匀
1、进液口 2、排液口 3、细胞团或固定化细胞 4、气泡
2、填充床生物反应器:将细胞固定于支持物表面或内部,支持物颗粒堆叠成床,固定不动,培养基在床间流动,实现物质的传递和混合,其特点是:单位体积的细胞密度大,能满足植物细胞群体生长的特性,缺点是混合效果差,传质效率低,床底层中颗粒支持物容易破碎或在高压下变形而使床阻塞。
