books bioreactor design
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
تصميم المفاعل الحيوي (Info)
يمثل تصميم المفاعل الحيوي مسألةً هندسيةً معقدةً مركبةً، والتي تم دراستها في نظام الهندسة الكيمياحيوية. وتحت الظروف المثلى، تُعَدُ الكائنات الدقيقة أو الخلايا قادرة على أداء وظيفتها المرغوبة بنسبة نجاح تُقَدَرُ بـمائة في المائة. هذا ويجب ضبط الظروف البيئية ومراقبتها بشكلٍ دقيقٍ والتي منها الغازية (كالهواء، الأكسجين، النيتروجين، ثاني أكسيد الكربون)، وكذلك معدلات التدفق، درجة الحرارة، الأس الهيدروجيني (pH)، بالإضافة إلى مستويات الأكسجين المذاب، وأيضاً معدل سرعة/ دائرية التهيج (بالإنجليزية: agitation).
ويستخدم معظم مصنعي المفاعلات الحيوية الصناعية الأوعية، المستشعرات ونظاماً للتحكم مشتبكين معاً في شبكةٍ واحدةٍ.
إلا أنه يجب ملاحظة أن القاذورات (بالإنجليزية: Fouling) قد تضر بالكفاءة العامة للمفاعل الحيوي، وبخاصةً المبادلات الحرارية (بالإنجليزية: heat exchanger). ولتجنب وقوع مثل ذلك الإفساد، يجب تنظيف المفاعل الحيوي بسهولةٍ ويسرٍ كلما كان ذلك متاحاً (ومن ثم تتشكل الجولة).
حيث أن المبدل الحراري يكون مطلوباً للحفاظ على العملية الحيوية في درجة حرارةٍ مستقرة وثابتة. حيث يكون التخمر الحيوي مصدراً أساسياً للحرارة، ومن ثم تحتاج المفاعلات الحيوية في معظم الأحيان إلى عملية تبريدٍ أو تجميدٍ. حيث قد يتم تبريدهم أو تجميدهم بغطاءٍ خارجيٍ أو، في بعض الأوعية أو الحاويات الكبيرة، بأنابيبٍ وملفاتٍ داخليةٍ.
وفي عملية التنفس الهوائي، ربما تمثل عملية نقل الأكسجين أصعب مهمةٍ لتُنْجَزُ. فالأكسجين هو أحد الغازات التي تذوب أو تنحل في الماء بصعوبةٍ وبدرجةٍ منخفضةٍ – بل بدرجةٍ أقل في حساء التخمر – كما أنه نادر أو شحيح في الهواء الجوي (حيث تصل نسبة تواجده في الهواء إلى 20.95%). وغالباً ما تساعد عملية التهيج في نقل الأكسجين، والتي تكون مطلوبة لخلط المغذيات والحفاظ على نتاغم وتجانس عملية التخمر. إلا أنه على الرغم من ذلك، توجد حدود لسرعة التهيج، وذلك بسبب كلاً من الاستهلاك العالي للطاقة (والتي تتناسب مع مكعب سرعة حركة الإلكترون) والضرر الذي تتعرض له الكائنات الحية بسبب سرعة الميل المتزايدة. وفي مجال الممارسة، تتعرض المفاعلات الحيوية للضغط؛ مما يزيد من محلولية الأكسجين في الماء.
