बायोरिएक्टर सूक्ष्मजीवों, कोशिकाओं या एंजाइमों की जैविक प्रतिक्रिया प्रक्रिया का समर्थन करने के लिए उपयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियों (जैसे, तापमान, पीएच, भंग ऑक्सीजन, मिश्रण, आदि) प्रदान करने के लिए बायोइंजीनियरिंग में मुख्य उपकरण हैं। विभिन्न डिजाइन सिद्धांतों, अनुप्रयोग परिदृश्यों और ऑपरेशन विधियों के अनुसार, बायोरिएक्टर को विभिन्न प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। निम्नलिखित सामान्य वर्गीकरण और विशेषताएं हैं:
मिश्रण और द्रव्यमान हस्तांतरण द्वारा वर्गीकरण
हड़पना टैंक रिएक्टर (एसटीआर)
- विशेषताएँ: मिक्सिंग और मास ट्रांसफर को यांत्रिक सरगर्मी (सरगर्मी पैडल) द्वारा महसूस किया जाता है, और भंग ऑक्सीजन, तापमान और पीएच को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
- अनुप्रयोग: व्यापक रूप से माइक्रोबियल किण्वन (जैसे एंटीबायोटिक्स, एंजाइम), पशु सेल संस्कृति में उपयोग किया जाता है (कम कतरनी सरगर्मी पैडल डिजाइन की आवश्यकता होती है)।
- वेरिएंट
बुलबुले ने रिएक्टरों को हिलाया: गैस बुदबुदाती और यांत्रिक सरगर्मी का संयोजन।
वेव स्टर्ड रिएक्टर: शियर-सेंसिटिव सेल संस्कृतियों के लिए उपयुक्त, पोत को हिलाकर तरंगें उत्पन्न करता है।
एयरलिफ्ट रिएक्टर (ALR)
- विशेषताएँ: गैस इंजेक्शन (कोई यांत्रिक सरगर्मी नहीं), कम कतरनी बल, कम ऊर्जा की खपत द्वारा संचालित तरल परिसंचरण।
- आवेदन: कतरनी-संवेदनशील कोशिकाओं (जैसे पौधे कोशिकाओं, कुछ स्तनधारी कोशिकाओं) या दीर्घकालिक निरंतर संस्कृति के लिए उपयुक्त।
बुलबुला स्तंभ रिएक्टर
- विशेषताएँ: मिश्रण, सरल संरचना प्राप्त करने के लिए केवल गैस बुलबुले के माध्यम से, लेकिन मिश्रण दक्षता कम है।
- आवेदन: प्रतिक्रिया में शामिल गैस के लिए उपयुक्त (जैसे कि माइक्रोएल्गे संस्कृति, अपशिष्ट जल उपचार)।
कोशिकाओं या एंजाइमों के स्थिरीकरण के अनुसार वर्गीकरण
पैक्ड बेड रिएक्टर
- विशेषताएं: कोशिकाओं या एंजाइमों को एक निश्चित बेड लेयर बनाने के लिए झरझरा वाहक (जैसे जैल, फाइबर) में स्थिर किया जाता है, और प्रतिक्रिया तरल बिस्तर के माध्यम से बहती है।
- अनुप्रयोग: मेटाबोलाइट्स (जैसे इथेनॉल, कार्बनिक एसिड) या एंजाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं का निरंतर उत्पादन।
द्रवित बिस्तर रिएक्टर
- विशेषताएं: वाहक कण तरल या वायु प्रवाह में निलंबित, उच्च द्रव्यमान हस्तांतरण दक्षता, लेकिन ऑपरेशन जटिल है।
- आवेदन: अपशिष्ट जल उपचार, स्थिर एंजाइम प्रतिक्रिया।
झिल्ली बायोरिएक्टर (एमबीआर)
- विशेषताएं: जैविक प्रतिक्रिया और झिल्ली पृथक्करण प्रौद्योगिकी, बायोमास (जैसे सूक्ष्मजीवों, कोशिकाओं) का संयोजन झिल्ली द्वारा बनाए रखा जाता है।
- अनुप्रयोग: अपशिष्ट जल उपचार, उच्च घनत्व सेल संस्कृति, उत्पादों का निरंतर पृथक्करण।
विशेष फ़ंक्शन या डिज़ाइन वर्गीकरण के अनुसार
फोटोबियोरिएक्टर
- विशेषताएं: प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवों (जैसे माइक्रोएल्गे, सायनोबैक्टीरिया) की खेती के लिए प्रकाश की स्थिति प्रदान करते हैं।
- डिजाइन: पारदर्शी सामग्री (कांच या प्लास्टिक), अंतर्निहित प्रकाश स्रोत या प्राकृतिक प्रकाश का उपयोग करना।
- अनुप्रयोग: जैव ईंधन (अल्गल तेल), उच्च मूल्य वर्धित उत्पाद (एस्टैक्सैन्थिन, बीटा-कैरोटीन)।
एकल-उपयोग बायोरिएक्टर
- विशेषताएं: क्रॉस-संदूषण से बचने के लिए स्टेनलेस स्टील टैंकों के बजाय डिस्पोजेबल बैग का उपयोग और सफाई और सत्यापन समय को छोटा करने के लिए।
- अनुप्रयोग: वैक्सीन उत्पादन, नैदानिक परीक्षण चरण में दवा विकास।
छिद्र
- विशेषताएं: उच्च सेल गतिविधि और उत्पाद एकाग्रता को बनाए रखने के लिए ताजा मीडिया और अपशिष्ट तरल को हटाने के लिए निरंतर जोड़।
- आवेदन: स्तनधारी सेल संस्कृति (जैसे मोनोक्लोनल एंटीबॉडी उत्पादन)।
ऑपरेशन मोड के अनुसार वर्गीकरण
बैच रिएक्टर
संस्कृति माध्यम का एक बार जोड़, प्रतिक्रिया की समाप्ति के बाद उत्पाद कटाई, सरल संचालन लेकिन कम दक्षता।
निरंतर रिएक्टर
बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन के लिए उपयुक्त संस्कृति माध्यम और उत्पादों के उत्पादन का निरंतर इनपुट।
फेड-बैच रिएक्टर
सेल ग्रोथ अवधि को लम्बा खींचने और उत्पाद की उपज (आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मोड) को बढ़ाने के लिए बैच ऑपरेशन में धीरे -धीरे पोषक तत्वों को फिर से भरना।
आवेदन क्षेत्रों के अनुसार वर्गीकरण
- माइक्रोबियल किण्वनकर्ता: जैसे एंटीबायोटिक दवाओं का उत्पादन, अमीनो एसिड।
- पशु कोशिका रिएक्टर: एंटीबॉडी का चो सेल उत्पादन।
- संयंत्र कोशिका रिएक्टर: जैसे कि द्वितीयक मेटाबोलाइट्स (पैक्लिटैक्सेल) का उत्पादन।
- एंजाइम रिएक्टर: इमोबिलाइज्ड एंजाइम प्रतिक्रियाओं (जैसे ग्लूकोज आइसोमराइजेशन) को उत्प्रेरित करते हैं।
एक बायोरिएक्टर का चयन करने में प्रमुख कारक
- जैविक प्रणाली की विशेषताएं: सूक्ष्मजीव, पशु/पौधों की कोशिकाओं को कतरनी, भंग ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
- उत्पाद प्रकार: चाहे निरंतर पृथक्करण की आवश्यकता हो (जैसे झिल्ली रिएक्टर)।
- स्केल: प्रयोगशाला ग्रेड (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
- लागत: लचीले उत्पादन के लिए डिस्पोजेबल रिएक्टर, लंबे समय तक बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए स्टेनलेस स्टील रिएक्टर।