バイオリアクターは、発酵やバイオレメディエーションなどの生物学的プロセスに最適な環境を作り出すように設計されている。
このような条件には、いくつかの重要な因子を正確に制御することが含まれる。
バイオリアクターで維持される5つの主要因子
温度管理
温度はバイオリアクターにおいて重要な要素である。
生物学的反応の速度と微生物の生存率に直接影響する。
研究または利用される特定の生物学的プロセスに最適な温度を維持するために、リアクターを加熱または冷却することができる。
例えば、発酵プロセスでは、適切な温度を維持することで、所望の代謝物の効率的な生産が保証され、酵素の変性や微生物へのダメージを防ぐことができます。
pHコントロール
バイオリアクター内の培地のpHも重要なパラメーターである。
多くの微生物は、最適に機能する特定のpH範囲を持っている。
この範囲から逸脱すると、代謝活性や全体的な健康に影響を及ぼす可能性がある。
バイオリアクターにはpHセンサーと制御システムが装備されており、必要に応じて酸や塩基を添加してpHを調整し、微生物にとって最適な状態を維持します。
圧力制御
温度やpHほど普遍的に重要ではありませんが、圧力は特定のバイオリアクターアプリケーションにおいて重要な要素となります。
特に、高圧または気液の物質移動が関与するものである。
圧力を制御することで、好気性微生物に不可欠な酸素のような気体の溶解度を維持し、揮発性化合物の流出を防ぐことができます。
無菌性
バイオリアクターでは、不要な微生物による汚染を防ぐために、無菌性を維持することが不可欠である。
これは、厳格な設計と操作プロトコルによって達成される。
これには、無菌材料の使用、リアクターとその内容物の滅菌、運転中の無菌状態の維持などが含まれる。
無菌状態は、リアクター内で起こる生物学的プロセスが、目的とする微生物や細胞のみによるものであることを保証します。
混合と分散
バイオリアクター内のすべての微生物が必要な資源にアクセスできるようにするためには、栄養素と気体の効果的な混合と分散が必要である。
攪拌リアクターは、これを達成するために機械的攪拌を使用するが、他の設計では、ガス・スパージングまたは他の方法を使用することができる。
適切な混合は、リアクター全体の状態を均一に保つのにも役立つ。
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