Διαφορά μεταξύ Bioreactor και Fermentor

Η κύρια διαφορά μεταξύ βιοαντιδραστήρα και ζυμωτή είναι ότι οβιοαντιδραστήρας είναι το δοχείο που διευκολύνει διάφορους τύπους βιοχημικών αντιδράσεων ενώ ο ζυμωτήρας είναι το δοχείο που διευκολύνει τη ζύμωση. Επομένως, ο ζυμωτήρας είναι ένας τύπος βιοαντιδραστήρα. Επιπλέον, οι βιοαντιδραστήρες χρησιμοποιούνται στην παραγωγή φαρμάκων, φαρμακευτικών προϊόντων, αντισωμάτων ή εμβολίων, ενώ οι ζυμωτές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γαλακτικού οξέος ή αιθανόλης.

Ο βιοαντιδραστήρας και ο ζυμωτήρας είναι δύο τύποι αγγείων που επιτρέπουν την εμφάνιση βιοχημικών αντιδράσεων παρέχοντας τις βέλτιστες συνθήκες για αντιδράσεις.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι ο Bioreactor
     – Ορισμός, Γεγονότα, Τύποι
2. Τι είναι ζυμωτής
     – Ορισμός, Γεγονότα, Τύποι
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ Bioreactor και Fermentor
     – Περίγραμμα κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Bioreactor και Fermentor
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι

Βιοχημικές αντιδράσεις, βιοαντιδραστήρας, ζύμωση, ζυμωτήρας, αγγεία

Τι είναι ο Bioreactor

Ο βιοαντιδραστήρας είναι ένα κλειστό σύστημα που χρησιμοποιείται για την επεξεργασία μιας βιοχημικής αντίδρασης. Υποστηρίζει είτε την ανάπτυξη κυττάρων όπως θηλαστικού ή εντόμου σε καλλιέργεια ή παραγωγή δευτερογενούς μεταβολίτη όπως φαρμακευτικά προϊόντα, αντισώματα ή εμβόλια. Ο Fermentor είναι ένας τύπος βιοαντιδραστήρα που χρησιμοποιεί μυκητιακά ή βακτηριακά κύτταρα για ζύμωση. Έτσι, ανάλογα με το σκοπό, οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους. βιοαντιδραστήρες σε αναστολή ανάπτυξης , που παράγουν δευτερογενείς μεταβολίτες και βιοαντιδραστήρες βιοφίλμ , που επεξεργάζονται κυτταροκαλλιέργειες.

Εικόνα 1:Βιοαντιδραστήρας

Τα έξι σχέδια βιοαντιδραστήρα είναι βιοαντιδραστήρες δεξαμενής συνεχούς ανάδευσης, βιοαντιδραστήρες στήλης φυσαλίδων, βιοαντιδραστήρες αερομεταφοράς, βιοαντιδραστήρες ρευστοποιημένης κλίνης, βιοαντιδραστήρες συσκευασμένης κλίνης και φωτο-βιοαντιδραστήρες.

Τι είναι ο Fermentor

Ο Fermentor είναι ένας τύπος βιοαντιδραστήρα που χρησιμοποιεί μύκητες ή βακτήρια για τη ζύμωση αιθανόλης ή γαλακτικού οξέος. Ως εκ τούτου, ένας ζυμωτήρας λειτουργεί υπό αναερόβιες συνθήκες. Επίσης, ο ζυμωτήρας είναι ικανός να παρέχει τις βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης, όπως θερμοκρασία στους μικροοργανισμούς.

Εικόνα 2:Ζυμωτής

Με βάση τον τύπο των καλλιεργειών (όπως δέσμης ή συνεχούς καλλιέργειας) που χρησιμοποιούνται σε έναν ζυμωτήρα, μπορεί να ταξινομηθεί σε τρεις ως παρτίδες, τροφοδοσίας-παρτίδας ή συνεχείς. Επίσης, δύο τύποι ζυμώσεων μπορούν να συμβούν σε έναν ζυμωτήρα:επιφανειακή ζύμωση από μικροοργανισμούς σε στερεό μέσο και βυθισμένη ζύμωση από μικροοργανισμούς σε υγρό μέσο.

Similarities Between Bioreactor and Fermentor

• Ο βιοαντιδραστήρας και ο ζυμωτήρας είναι δύο τύποι αγγείων που διευκολύνουν έναν συγκεκριμένο τύπο βιοχημικής αντίδρασης.
• Η κύρια λειτουργία τους είναι να παρέχουν ανάδευση, αερισμό, στειρότητα, ρύθμιση παραγόντων όπως θερμοκρασία, pH, πίεση, διατροφή με θρεπτικά συστατικά, επίπεδο υγρών κ.λπ. και επιτρέπουν την απόσυρση των κυττάρων ή το μέσο.
• Αυτά τα δοχεία είναι γενικά κυλινδρικά και αποτελούνται από ανοξείδωτο χάλυβα.
• Λειτουργούν σε μεγάλη κλίμακα.
• Και τα δύο είναι κλειστά συστήματα.

Διαφορά μεταξύ Bioreactor και Fermentor

Ορισμός

Ο βιοαντιδραστήρας αναφέρεται σε μια συσκευή στην οποία πραγματοποιείται μια βιολογική αντίδραση ή διεργασία, ειδικά σε βιομηχανική κλίμακα, ενώ ο ζυμωτήρας αναφέρεται στο δοχείο στο οποίο λαμβάνει χώρα η ζύμωση.

Τύπος βιοχημικής αντίδρασης

Ο βιοαντιδραστήρας επιτρέπει την πραγματοποίηση οποιουδήποτε τύπου βιοχημικών αντιδράσεων ενώ ο τύπος της βιοχημικής αντίδρασης που διευκολύνεται από τον ζυμωτή είναι η ζύμωση.

Αλληλογραφία

Ο βιοαντιδραστήρας είναι ένα δοχείο που διευκολύνει μια βιοχημική αντίδραση ενώ ο ζυμωτήρας είναι ένας τύπος βιοαντιδραστήρα.

Τύπος υποστρώματος

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύποι υποστρωμάτων σε έναν βιοαντιδραστήρα με βάση την επιθυμητή αντίδραση, ενώ γλυκόζη ή ενώσεις που περιέχουν γλυκόζη χρησιμοποιούνται σε ζυμωτήρα.

Μικροοργανισμοί

Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να χρησιμοποιούν είτε μικροοργανισμούς είτε βιοχημικά δραστικές ουσίες, όπως ένζυμα ή καταλύτες, ενώ ο ζυμωτήρας χρησιμοποιεί πάντα μικροοργανισμούς για να πραγματοποιήσει την αντίδραση.

Τύποι μικροοργανισμών

Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να χρησιμοποιούν πληθυσμούς κυττάρων θηλαστικών ή εντόμων ενώ οι ζυμωτές χρησιμοποιούν πληθυσμούς κυττάρων μυκήτων ή βακτηρίων.

Προέλευση των μικροοργανισμών

Οι μικροοργανισμοί εισάγονται στους βιοαντιδραστήρες ενώ οι μικροοργανισμοί στον αέρα χρησιμοποιούνται στους ζυμωτές.

Αερόβια/Αναερόβια

Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να χρησιμοποιούν είτε αερόβιες είτε αναερόβιες συνθήκες ενώ οι ζυμωτές χρησιμοποιούν αναερόβιες συνθήκες.

Ύψος του σκάφους

Τα κοντά αγγεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για καλλιέργειες κυττάρων θηλαστικών, οι οποίες βελτιώνουν την ανάμειξη, ενώ τα ψηλότερα αγγεία χρησιμοποιούνται για καλλιέργειες βακτηρίων, οι οποίες βελτιώνουν τη μεταφορά μάζας οξυγόνου.

Τόμος

Ο όγκος του βιοαντιδραστήρα μπορεί να είναι έως αρκετά λίτρα ενώ ο όγκος του ζυμωτήρα μπορεί να είναι έως και 2 L.

RPM ανάδευσης

Πρέπει να διατηρηθεί ένα προτιμώμενο RPM ανάδευσης σε έναν βιοαντιδραστήρα λόγω της παρουσίας κυττάρων χωρίς κυτταρικά τοιχώματα, ενώ ένα σημαντικό RPM ανάδευσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν ζυμωτήρα, καθώς τόσο τα βακτήρια όσο και οι μύκητες έχουν κυτταρικά τοιχώματα.

Χρόνος διπλασιασμού

Ο χρόνος διπλασιασμού ενός βιοαντιδραστήρα είναι μεγάλος (14, 17 ή 24 ώρες) ενώ ο χρόνος διπλασιασμού ενός ζυμωτήρα είναι 20 λεπτά.

Σκοπός

Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν είτε να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μιας κυτταρικής μάζας ή ενός συγκεκριμένου μεταβολίτη, ενώ οι ζυμωτές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ενός μεταβολίτη.

Μεταβολίτες

Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να παράγουν δευτερογενείς μεταβολίτες ενώ οι ζυμωτές μπορούν να παράγουν μόνο πρωτογενείς μεταβολίτες.

Τύποι μεταβολιτών

Επιπλέον, οι βιοαντιδραστήρες χρησιμοποιούνται στην παραγωγή φαρμάκων, φαρμακευτικών υγρών, αντισωμάτων ή εμβολίων, ενώ οι ζυμωτήρες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γαλακτικού οξέος ή αιθανόλης.

Ιογενείς λοιμώξεις

Οι βιοαντιδραστήρες τείνουν να μολύνονται από ιούς ενώ οι ζυμωτές γενικά δεν μολύνονται από ιούς.

Τύποι σχεδίων

Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να είναι packed bed, fluidized bed, IVFR ή Airlift βιοαντιδραστήρας ενώ οι ζυμωτές μπορούν να είναι κατά παρτίδες, τροφοδοσίας-παρτίδας ή συνεχείς.

Συμπέρασμα

Ο βιοαντιδραστήρας είναι μια συσκευή που διευκολύνει διάφορους τύπους βιοχημικών αντιδράσεων ενώ ο ζυμωτήρας είναι μια συσκευή που διευκολύνει τη ζύμωση. Ο Fermentor είναι ένας τύπος βιοαντιδραστήρα. Οι βιοαντιδραστήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων, εμβολίων ή αντισωμάτων ενώ οι ζυμωτήρες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αιθανόλης και γαλακτικού οξέος. Η κύρια διαφορά μεταξύ βιοαντιδραστήρα και ζυμωτή είναι ο τύπος της βιοχημικής αντίδρασης που πραγματοποιούν.

Αναφορά:

1. Garg, Manisha. "Fermentor (Bioreactor):Ιστορία, Σχεδιασμός και Κατασκευή του." Biology Discussion, 16 Σεπτεμβρίου 2016, Διαθέσιμο εδώ
2. Rajatsingh. «Ζυμωτής». LinkedIn SlideShare, 6 Μαΐου 2017, Διαθέσιμο εδώ

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Real life bioreactor" Από την KVDP – Δική εργασία που βασίζεται στο:Bioreactor principe.svg (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia 
2. "Biofermentor" Από Χρήστη:Utkarshsingh.1992 – Δική δουλειά (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia