一、藥廠設計之植物細胞生物反應器
(1)機械攪拌式生物反應器
機械攪拌式生物反應器用于植物細胞培養的優點是混合程度高、適應性廣,但由于植物細胞壁對剪切耐受性差,因此攪拌式反應器容易損傷細胞,直接影響細胞的生長和代謝,對次級代謝產物造成的影響更大。所以要通過研究攪拌式反應器,包括改變攪拌槳形式、葉輪結構和類型、攪拌轉速、空氣分布器等,在盡量減少剪切力產生的同時,滿足供氧和混合的要求。
(2)氣升式生物反應器
由于植物細胞生長緩慢,一般代謝約20~120h,甚至10~20d。因此植物細胞培養時防止污染極為重要。氣升式生物反應器結構簡單,沒有泄漏點,也不存在死角,較適合于植物細胞的培養
除上述兩種生物反應器外,鼓泡式反應器、填充床反應器、流化床反應器、膜反應器以及光生物反應器也被用于植物細胞培養。
二、藥廠設計之動物細胞生物反應器
(1)氣升式生物反應器
氣升式生物反應器可用于動物細胞培養,特別是用于生產次級代謝產物的分泌型細胞等收到良好的效果如雜交瘤細胞。動物細胞一般采用內循環式氣升式反應器,氣體混合物從底部的噴射管進入反應器的導流管,中央主體溶液密度低于外部區域,從而形成循環,不僅起混合作用,而且還能混合氣體供氧。
(3)中空纖維管生物反應器
中空纖維管生物反應器既可培養懸浮生長的細胞,又可培養貼壁依賴性細胞,密度可高達10/ml數量級。這種反應器已用于多種細胞培養和生產分泌產物。中空纖維管生物反應器的缺點是如果因操作不當而污染雜菌,將會使整個裝置因無法滅菌而報廢。
(4)通氣攪拌生物反應器
根據動物細胞培養的特點,要求攪拌器轉動時產生的剪切力小、混合性能好。圍繞這兩項要求,目前已開發了不少攪拌生物反應器,如動物細胞微載體懸浮培養反應器、錐形動物細胞反應器等。
除上述三種生物反應器外,多層平板式生物反應器、多層圓盤式生物反應器、多層托盤式生物反應器、流化床反應器等也被用于動物細胞培養。
三、藥廠設計之固定化酶和固定化細胞生物反應器
(1)間歇式攪拌反應器
間歇式攪拌反應器主要用于游離酶反應。將酶與底物一起加入反應器內,控制反應條件,待達到預期轉化率后,隨即放料,一般不回收游離酶固定化酶如果使用間歇反應器,則每批反應都要從流出液中用過濾或離心法分離出產物和固定化酶。由于酶經反復循環會喪失活性,目前固定化酶已很少采用間歇式攪拌反應器。
(2)連續流動攪拌反應器
連續流動攪拌反應器在結構上與間歇式攪拌反應器基本相同,能連續進出料,且反應器內各組成成分可以得到充分混合,并與流出液組成一致。其缺點是剪切力較大,容易引起固定化酶的破壞。
(3)填充床反應器
目前對固定化酶反應器的研究主要集中在填充床反應器。填充床反應器內液體的流動形態接近于平推流流型底物的流動可以向下流動、向上流動和循環流動.
(4)流化床反應器
在流化床反應器內,底物溶液以足夠大的流速向上通過固定化酶層,使固體酶顆粒處于流化狀態,達到良好的傳熱、傳質目的
(5)循環反應器循環反應器
是讓一部分反應液流出,與新加入的底物流入混合液,再進入反應床進行循環的反應器。它可以提高液體的流速和減少底物向固定化酶表面傳遞的阻力,達到較高的轉化率。當底物是不溶性物質時,可以采用循環反應器。
另外還有其他類型的酶反應器,如連續流動攪拌罐超濾膜反應器、淤漿反應器、滴流床反應器、氣栓式流動反應器、篩板反應器等。