玻璃生物反應器(Glassbioreactor)是一種專門用于生物制藥和生物工程領域的反應器裝置。它采用高透明度的玻璃材料制成,具有光學性能和抗化學腐蝕性能,能夠提供良好的觀察和控制條件,原理主要包括:生物反應物料輸入與輸出、傳質過程、熱力學與動力學控制、光照與攪拌控制以及環境保護等幾個方面。
主要作用是提供良好的反應物料輸入與輸出條件。通過設計反應器的進出口結構,可以方便地將反應物料如培養基、營養添加劑等輸入到反應器中,同時也可以將反應產物和廢料進行排出。這有助于保證反應物料的充分供給和反應產物的及時清除,從而提高反應過程的效率和產量。
其次,通過傳質過程實現反應物料的質量傳遞和濃度均一化。根據物質在液體中的擴散和對流傳質原理,反應器內部設計合理的流動方式,利用攪拌或氣體通氣等手段,將反應物料充分混合,使其在反應器內部達到均勻分布,實現反應物質的質量傳遞和濃度的均一化。這有助于提高反應的效率和產物的質量。
通過熱力學與動力學控制實現對反應過程的控制和調節。反應過程中的溫度、pH值、氧氣供應等參數對反應物料的生長、代謝和產物合成等過程有著重要的影響,因此需要對這些參數進行準確的控制和調節。一般配備了各種傳感器和控制裝置,能夠實時監測反應過程中的溫度、pH值和氧氣濃度等參數,并通過自動控制系統進行調節和控制。
此外,玻璃生物反應器還能夠提供適當的光照和攪拌條件。對于光合微生物的培養和酶反應等需要光照的過程,反應器內部通常設有合適的光源,能夠提供適宜的光照條件。同時,反應器內部還設有攪拌裝置,能夠通過攪拌作用使反應物料充分混合,并保持反應器內的溫度和濃度均勻分布。
玻璃生物反應器的設計也注重環境保護。在反應過程中,會產生一些氣體、液體和固體廢料,這些廢料需要進行有效的收集和處理,以避免對環境造成污染。因此,反應器的設計需要考慮廢料的回收和處理問題,以確保環境安全和可持續發展。