Apa Perbedaan Antara Bioreaktor dan Reaktor Kimia

Nov 03, 2023

Tinggalkan pesan

Perbedaan utama antara reaktor kimia dan bioreaktor terletak pada desain dan penggunaannya.

Reaktor kimia adalah alat yang digunakan untuk melakukan reaksi kimia. Biasanya terdiri dari wadah yang berisi reaktan, katalis, dan media. Tujuan utama reaktor kimia adalah untuk memperoleh produk yang dibutuhkan melalui reaksi kimia dalam kondisi tertentu. Bioreaktor adalah alat yang digunakan untuk melakukan reaksi atau proses biologis. Biasanya dirancang untuk menyediakan kondisi pertumbuhan dan lingkungan yang sesuai untuk mendukung pertumbuhan dan reproduksi mikroorganisme atau sel. Tujuan utama bioreaktor adalah menghasilkan produk yang dibutuhkan, seperti protein, metabolit seluler, atau zat biologis lainnya, melalui proses biologis. Oleh karena itu, perbedaan utama antara reaktor kimia dan bioreaktor terletak pada desain dan penggunaannya. Reaktor kimia terutama digunakan untuk reaksi kimia, sedangkan bioreaktor terutama digunakan untuk mendukung proses biologis.

https://www.achievechem.com/kimia-peralatan/stainless-baja-reaktor.html

9366a48

Karakteristik desain reaktor kimia terutama mencakup hal-hal berikut:

1. Pastikan itumolekul-molekul reaktan mempunyai waktu tinggal yang sama di dalam reaktor, sehingga konsentrasi dan laju reaksi kimia reaktan di setiap titik dalam reaktor tidak berubah seiring waktu, hanya seiring dengan panjang tabung.

2. Reaktor mempunyai ciri-cirivolume kecil, luas permukaan spesifik besar, dan area perpindahan panas yang besar per satuan volume, membuatnya sangat cocok untuk reaksi dengan efek termal yang besar.

3. Karena kecepatan reaksi dan laju aliran reaktan dalam reaktor yang cepat, kapasitas produksinya tinggi.

4. Reaktor cocok untuk produksi bahan kimia skala besar dan berkelanjutan.

Selain itu, perancangan reaktor kimia juga perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti tekanan operasi, suhu, laju aliran material dan laju reaksi, serta penggunaan katalis. Berbagai jenis reaktor kimia, seperti reaktor ketel, reaktor tabung, reaktor menara, reaktor unggun tetap, dan reaktor unggun terfluidisasi, masing-masing memiliki karakteristik dan penerapannya sendiri.

Ada banyak jenis reaktor kimia, dan berikut adalah beberapa reaktor kimia yang umum:

1. Reaktor ketel: Reaktor ketel, disebut juga reaktor tangki atau pot, merupakan jenis reaktor dengan struktur yang relatif sederhana dan penerapan yang luas di antara berbagai reaktor. Ini dapat digunakan untuk reaksi homogen atau reaksi heterogen terutama dalam fase cair. Seperti fasa cair heterogen, fasa cair-padat, fasa gas-cair, fasa padat gas-cair, dll. Struktur reaktor ketel terutama terdiri dari empat bagian: cangkang, alat pengaduk, segel poros, dan pemanas. perangkat pertukaran.

2. Reaktor berbentuk tabung: Dalam produksi bahan kimia, reaktor tubular yang dioperasikan secara kontinyu dengan rasio aspek besar dapat diperkirakan sebagai reaktor aliran perpindahan ideal (PFR). Sangat cocok untuk reaksi fase cair dan reaksi fase gas. Karena kemampuannya menahan tekanan tinggi, PFR sangat cocok untuk reaksi bertekanan. Ia memiliki keunggulan volume kecil, luas permukaan spesifik yang besar, pencampuran balik yang lebih sedikit, perubahan parameter reaksi yang terus menerus, dan kontrol yang mudah. Namun, untuk reaksi yang lambat, diperlukan pipa yang panjang dan penurunan tekanan yang besar.

3. Reaktor aliran piston: Ciri-ciri reaktor ini adalah dengan asumsi tidak terjadi pencampuran balik (backmixing) antar bahan yang masuk ke dalam reaktor pada waktu yang berbeda. Reaktan mengalir sepanjang tabung, dan waktu reaksi merupakan fungsi dari panjang tabung. Konsentrasinya berubah seiring arah aliran dari satu penampang ke penampang lainnya.

Selain itu, terdapat berbagai jenis reaktor kimia seperti reaktor tabung paralel multi tabung dan reaktor tabung U.

6f4f37

Karakteristik desain bioreaktor terutama mencakup hal-hal berikut:

1. Cocok untuk budidaya skala besar: Bioreaktor memiliki volume dan luas permukaan yang besar, sehingga dapat memberikan ruang yang cukup untuk pertumbuhan sel dan cocok untuk budidaya skala besar.

2. Pencampuran seragam: Efek pencampuran dalam bioreaktor baik, yang dapat menjamin pemerataan sel dalam media kultur, sehingga kondusif bagi pertumbuhan dan metabolisme sel.

3. Pertahankan kondisi lingkungan yang sesuai: Bioreaktor biasanya dilengkapi dengan perangkat kontrol seperti suhu, pH, dan oksigen terlarut, yang dapat menjaga kondisi lingkungan yang sesuai serta memfasilitasi pertumbuhan dan metabolisme sel.

4. Pengoperasian yang mudah: Pengoperasian bioreaktor relatif sederhana, memungkinkan pengoperasian yang mudah seperti pengumpanan, pemakaian, pengadukan, dan kontrol suhu.

5. Beradaptasi dengan berbagai jenis sel: Bioreaktor cocok untuk berbagai jenis sel, seperti bakteri, ragi, sel hewan, dll., dan dapat dirancang sesuai dengan kebutuhan jenis sel yang berbeda.

6. Pastikan kualitas metabolit seluler: Bioreaktor dapat menyediakan kondisi lingkungan yang sesuai untuk memastikan kualitas metabolit seluler yang stabil dan sesuai.

7. Menghindari polusi: Desain bioreaktor memiliki langkah-langkah untuk menghindari polusi, seperti alat penyegel, filter, dll., yang secara efektif dapat menghindari dampak polusi eksternal pada kultur sel.

Berbagai jenis bioreaktor juga memiliki karakteristik desain yang unik, seperti bioreaktor tangki berpengaduk, yang memiliki keunggulan seperti tingkat pencampuran yang tinggi dan kemampuan beradaptasi yang luas, serta cocok untuk budidaya skala besar; Bioreaktor pengangkutan udara, yang mengaduk media kultur melalui sirkulasi udara, memiliki keunggulan seperti efisiensi transfer oksigen yang tinggi dan pengoperasian yang mudah, sehingga cocok untuk budidaya sel tumbuhan skala besar; Bioreaktor sel yang diimobilisasi mengadopsi teknologi imobilisasi, yang dapat meningkatkan stabilitas sel dan efisiensi kultur berkelanjutan; Bioreaktor ringan cocok untuk budidaya sel tumbuhan dengan menyiapkan sistem cahaya.

Bioreaktor umum:

1. Bioreaktor berpengaduk: Reaktor jenis ini mempunyai keunggulan pada tingkat pencampuran yang tinggi, daya adaptasi yang luas, dan kemudahan dalam mengontrol suhu, pH, oksigen terlarut, dan konsentrasi nutrisi di dalam reaktor, sehingga banyak digunakan pada budidaya skala besar.

2. Bioreaktor pengangkutan udara: Dengan mengaduk media kultur melalui sirkulasi udara, ia memiliki efisiensi transfer oksigen yang tinggi, struktur dan pengoperasian reaktor yang relatif sederhana, dan cocok untuk budidaya sel tumbuhan skala besar.

3. Bioreaktor sel yang tidak bergerak: dibagi menjadi bioreaktor unggun padat dan bioreaktor unggun terfluidisasi. Bioreaktor dengan lapisan padat sering kali rentan terhadap kerusakan dan penyumbatan partikel akibat kompresi antar partikel. Dalam bioreaktor unggun terfluidisasi, energi fluida digunakan untuk menjaga partikel pendukung dalam keadaan tersuspensi, sehingga menghasilkan efek pencampuran yang baik. Namun, gaya geser fluida dan tumbukan partikel sering kali menyebabkan kerusakan partikel dan penghabisan sel.

4. Bioreaktor ringan: Sistem lampu dipasang di atas bioreaktor berpengaduk atau diangkut melalui udara, yang cocok untuk budidaya sel tumbuhan.

5. Bioreaktor drum: Ia memiliki keunggulan sistem suspensi yang seragam, lingkungan geser yang rendah, efisiensi suplai oksigen yang tinggi, dan mencegah adhesi dinding sel, sehingga cocok untuk budidaya sel tersuspensi tanaman dengan kepadatan tinggi.

Glass-bench-experiment

Peringkasan:

Perbedaan utama antara reaktor kimia dan bioreaktor terletak pada desain dan penggunaannya. Reaktor kimia terutama digunakan untuk reaksi kimia, sedangkan bioreaktor terutama digunakan untuk mendukung proses biologis. Reaktor kimia biasanya perlu bereaksi pada kondisi suhu dan tekanan tinggi, sedangkan bioreaktor biasanya bereaksi pada suhu dan tekanan kamar. Selain itu, laju reaksi reaktor kimia lebih cepat, sedangkan laju reaksi bioreaktor lebih lambat. Konsentrasi produk dalam reaktor kimia biasanya tinggi, sedangkan konsentrasi produk dalam bioreaktor relatif rendah. Selektivitas reaktor kimia rendah, sedangkan selektivitas bioreaktor tinggi.