فرمانتور یا بیورآکتور

فرمانتور یا بیورآکتور

فرمانتور (فرمنتور یا بیورآکتور) یک مخزن بسته با تجهیزات مورد نیاز برای هوادهی، همزدن، کنترل دما و pH است. فرمانتور برای تولید تجاری در صنایع تخمیری، تجهیزی است که در آن یک سوبسترا یا ماده کم ارزش به وسیله سلول‌های زنده یا آنزیم‌ها تبدیل به مواد با ارزش بالا می‌شود.

کوچکترين فرمنتور معمول در مقياس های نيمه صنعتی است که قابل استريل کردن در اتوکلاو است. البته برای مقياس های بالاتر نیز هم موارد اشاره شده وجود دارد ولی با اين تفاوت که، با افزایش مقیاس امکان استریل کردن آن با اتوکلاو وجود ندارد. در این حالت استریلیزاسیون فرمنتور بصورت درجا با جریان بخار تحت فشار در جداره یا داخل ظرف فرمنتور انجام می شود، که جهت آشنايي يک نمونه از اين فرمنتورها اشاره خواهد شد.

ظرف فرمانتور معمولا يک استوانه شيشه ای يک جداره يا دو جداره از جنس بورو سيليکات با ته مدور می باشد. صفحه بالايي از جنس استيل 316 L ساخته می شود که از طريق فلنچ ها و گيره های مناسب روی ظرف فرمنتور محکم می شود. يک اورينگ سيليکونی صفحه بالايي را از ظرف جدا می کند. دريچه های مناسب با اندازه های مختلف روی صفحه بالايي جهت قرار دادن سنسورهای مختلف، کندانسور، لوله های نمونه گيری، لوله های ورودی اسيد و باز (جهت کنترل pH)، ضد کف (جهت کنترل کف)، و خوراک و غيره تعبيه شده است. يک دريچه ويژه افزودن مايه تلقيح قرار داده شده که با قرار گرفتن يک غشاء سيليکونی امکان افزودن استريل مايه تلقيح را فراهم می کند.

محيط کشت از طريق لوله نمونه گيری که از طريق يکی از دريچه های صفحه بالايي در داخل محيط کشت قرار گرفته تحت شرايط استريل می تواند به ظرف نمونه گيری منتقل شود. توزيع کننده گاز از يک لوله استيل 316L  تشکيل شده است که از يک طرف در يکی از دريچه های صفحه بالايي محکم شده و از طرف ديگر با انتهای خميده (شبيه ثلث دايره) حاوی سوراخ های ريزی است که امکان پراکندن مناسب حباب های هوا را به داخل محيط کشت فراهم می کند.  تيغه های همزن معمولا از نوع راشتون می باشد روی شفتی که دقيقا در وسط صفحه بالايي قرار گرفته محکم شده و توسط نيرو موتور برقی قرار گرفته روی شفت با سرعت قابل تنظيم می چرخد.

از کندانسور برای حذف رطوبت همراه هوای خروجی از فرمنتور و بالطبع جلوگيری از اتلاف مايع در طی فرايند تخمير و همچنين مرطوب شدن و گرفتگی فيلتر هوای خروجی استفاده می شود. سنسور دما يک مقاومت پلاتينی باريک (Pt- 100) است که با تغيير مقدار مقاومت الکتريکی دمای محيط کشت داخل ظرف فرمنتور را نشان می دهد.

کنترل دمای فرمنتور با گرمايش مستقيم توسط يک بالشتک گرمکن (معمولا در مقياس آزمايشگاهی) برای ظرف فرمنتور یک جداره و يا گردش آب با دمای قابل تنظيم داخل ژاکت ظرف دو جداره انجام می شود.

برای حالت اول جهت خنک کردن و يا کاهش دمای فرمنتور از کويل که می تواند از طريق يکی از دريچه های صفحه بالايي وارد محيط کشت شود با لوله های ورودی و خروجی آب استفاده می شود.

سنسورهای pH و اکسيژن که برای پایش مداوم و بدون وقفه pH، اکسيژن محلول و شدت کف استفاده می شود از طريق دريچه های تعبيه شده در بالای فرمنتور (برای فرمنتورهای آزمايشگاهی)  و يا در ديواره (برای فرمنتورهای نيمه صنعتی و صنعتی جهت pH و اکسيژن محلول) و اتصالات مناسب در جاهای ويژه روی ظرف فرمنتور محکم می شوند. سنسور کف برای سنجش مداوم و بلادرنگ کف استفاده شده و از طريق اتصالات مناسب در جای ويژه خود روی صفحه بالايي محکم می شود. ارتفاع آن قابل تغيير بوده و بر اساس ارتفاع محيط کشت داخل ظرف فرمنتور تنظيم می شود.

فرمانتورهای ساخته شده توسط شرکت مهندسی تحقیقاتی یادآوران رافع اصفهان دارای ویژگی‌های زیر هستند:

  • فشار کاری تا 10 بار
  • دمای کاری تا 250 درجه سلسیوس
  • تجهیزات کنترلی PLC
  • استانداردهای تولید مواد غذایی و دارویی مانند GMP، ICH و …
  • طراحی و ساخت بر اساس استاندارد ASME

فرمانتورها در موارد زیر کاربرد فراوان دارند:

  • تولید مواد فعال، بسیاری از داروها و واکسن‌ها
  • تولید انواع سروم
  • تولید برخی از سموم نظیر دیفتریا و …

فرمانتور شامل اجزایی نظیر موتور، ایراتور، خروجی گاز، ورودی اسید/باز، ورودی مواد مغذی، سنسور، همزن، ژاکت حرارتی و خروجی محصول می‌باشد.

توزيع کننده گاز از جنس استيل L 316 لوله‌ای حاوی سوراخ‌های ريزی است که امکان پراکندن مناسب حباب‌های هوا را به داخل محيط کشت فراهم می‌کند.

در بیشتر فرایندهای زیستی، همراه با هوای خروجی مقادیر قابل توجهی بخار نیز موجود است که به منظور جلوگیری از گرفتگی فیلتر هوای خروجی، به وسیله کندانسور جدا می‌شود.

کنترل دمای فرمنتور به کمک المنت‌های الکتریکی و يا گردش آب داخل ژاکت ظرف دو جداره انجام می شود.

سنسورهای pH و اکسيژن که برای پایش pH و اکسيژن محلول استفاده می شود از طريق دريچه‌های تعبيه شده در بالای فرمنتور (برای فرمنتورهای آزمايشگاهی) و يا در ديواره و اتصالات مناسب روی ظرف فرمنتور بسته می‌شوند.

 

کاتالوگ فرمانتورهای شرکت مهندسی تحقیقاتی یادآوران رافع اصفهان

 

مراجع:

[1] http://bio1.ir/laboratory-techniques/bioreactor/170-bioreactor.html

[2] https://ib.bioninja.com.au/options/untitled/b1-microbiology-organisms/fermenters.html

 

 

 

 

درباره نویسنده

مهدی قائدرحمتی
واحد تحقیق و توسعه

بدون دیدگاه

گذاشتن دیدگاه

Lost your password? Please enter your username or email address. You will receive a link to create a new password via email.