المفاعلات الحيوية: الدقة والكفاءة الأقصى في كل إجراء

مفاعل حيوي صناعي هو جهاز مصمّم لتوفير بيئة خاضعة للرقابة حيث يمكن للكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا الحيوانية أو النباتية أو الكتلة الحيوية أن تنمو وتتكاثر وتنتج منتجات بيولوجية محددة. تكون المفاعلات الحيوية جوهرية في صناعات مختلفة، بما فيها الصناعة الدوائية والغذائية والكيميائية والبيطرية بسبب قدرتها على تسهيل الإجراءات البيولوجية على نطاق واسع وبطريقة فعالة ومراقبة.

إنّ مخمر هو نوع مفاعل حيوي محدد يتم استخدامه لإجراء إجراءات التخمير حيث تحوّل الكائنات الحية الدقيقة الركائز إلى منتجات، مثل تحويل الحليب إلى اللبن.

في مفاعل حيوي مهمّ جدّاً ضمان التعقيم الصحيح لتجنّب أي خطر تلوث، يمكن إجراء العملية هذه من خلال البخار المباشر أو التدفئة عبر غرفة التدفئة حول الخزان. في الصناعة، يتمّ إجراء عملية التعقيم على 130ºC خلال 30 دقيقة لتعطيل الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا. في كلتا الحالتين، من الضروري أن يكون الخزان معقمًا وقابلاً للضغط حتى 3 بار، بما يتوافق مع توجيه معدات الضغط PED.

المكوّنات الأساسية

• غرفة الزراعة: خزان معقم من الفولاذ المقاوم للصدأ حيث تنمو وتتطور الكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا.
• نظام التحرّك: تخليط متجانس للمغذيات والغازات باستخدام توربين Rusthon، ممتاز لتفريق الغازات في السوائل.
• مراقبة دراجة الحرارة: تبقي درجة الحرارة المثلى من خلال أنظمة التدفئة أو التبريد.
• مراقبة الرقم الهيدروجيني: يسمح قياس الرقم الهيدروجيني معرفة حالة الإجراء.
• ناشر الغاز: يعطي الأكسجين اللازم للكائنات الهوائية من خلال التهوية أو حقن الأكسجين.
• العكورة: يسمح مؤشر العكور (وحدات NTU، بالإنجليزية) مراقبة إجراء تكاثر الكائنات الحية الدقيقة.
• أنظمة التغذية والاستخلاص: إنّه يضيف المغذيات ويستخلص المنتجات والنفيات بشكل مراقب ومعقم بتجنّب التلوث المحتمل.

الصناعة الدوائية
تكون المفاعلات الحيوية جوهرية لإنتاج أدوية التكنولوجيا الحيوية، مثل الأجسام المضادة أحادية النسيلة واللقاحات والأنسولين والفيتامينات والأحماض الأمينية.

الصناعة الكيميائية
تسمح المفاعلات الحيوية بتخليق المواد الكيميائية وإنتاج الإنزيمات الصناعية. بعض التطبيقات هي: إنتاج البوليمرات الحيوية، ومنشطات السطوح الحيوية، والبلاستيك الحيوي، والمنتجات الكيميائية العضوية الأخرى.