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Un **bioréacteur de 3000 L** est une machine de biotraitement utilisée pour cultiver des micro-organismes dans des conditions contrôlées. Il offre un environnement idéal pour la croissance des cultures cellulaires, y compris l'ajout de facteurs, la température, le pH, l'oxygène et le contrôle de la pression. Les installations peuvent être petites, moyennes ou grandes, selon les besoins de l'industrie.
Les installations de bioréacteurs à petite échelle fonctionnent sur une base de démarrage, car elles sont utilisées pour créer des lots d'essai ou des échantillons. Les installations à moyenne échelle verraient une augmentation de la taille des machines, car celles-ci peuvent produire quelques millions de litres de produit. La grande échelle fonctionne au niveau industriel, où la totalité du conditionnement et de la manipulation de l'espace doivent respecter les normes sanitaires strictes et les réglementations fixées par la FDA.
Dans l'industrie alimentaire, les cuves de bioréacteurs sont utilisées pour les procédés de fermentation. Ces produits comprennent le yogourt, la bière et les antibiotiques. L'industrie alimentaire utilise généralement de l'acier inoxydable ou du plastique moins chers. L'industrie nécessite beaucoup de cuves, et la plupart sont utilisées pour la fermentation ; par conséquent, il n'y a pas autant de pression pour maintenir des normes et une pureté élevées.
Les industries pharmaceutiques et chimiques exigent des normes de soins plus élevées et une plus grande sensibilisation. Ici, les bioréacteurs sont utilisés pour cultiver des bactéries et des levures. Ces micro-organismes sont ensuite récoltés car ils contiennent des enzymes et des métabolites précieux. Ces secteurs industriels peuvent utiliser des bioréacteurs de laboratoire de 3 000 litres pour produire quelques antibiotiques, acides aminés ou anticorps monoclonaux à haute valeur, qui sont coûteux et longs à produire. L'accent principal ici est mis sur la façon dont la machine est nettoyée et sur la stérilité de l'environnement. Il doit être exempt de contamination car les bactéries, les levures ou les cellules cultivées doivent être les seuls organismes vivants qui prospèrent à l'intérieur du réacteur.
Une distinction importante entre les bioréacteurs grands et petits est la façon dont le mélange est agité. Les réacteurs plus grands utilisent des agitateurs qui poussent le mélange du bas vers le haut. Les bioréacteurs plus petits utilisent des pompes à air.
Les spécifications peuvent varier selon le type de bioréacteur de 3000 L. La hauteur et le diamètre dépendent généralement de la disposition verticale ou horizontale du bioréacteur. Par exemple, un fermentateur vertical d'un diamètre de 3 000 mm peut avoir une hauteur totale de 5 900 mm. La hauteur totale d'un bioréacteur horizontal peut varier entre 4 000 et 12 000 mm avec une largeur entre 1 000 et 3 000 mm.
Ces bioréacteurs de 3000 L ont généralement un volume de travail de 3 000 litres avec un volume effectif situé entre 3 600 et 4 500 litres. Les débits de débordement typiques du bioréacteur sont de 0,5 à 2,0 h-1, et les concentrations de biomasse peuvent varier entre 10 et 30 g/l.
La plupart des bioréacteurs sont fabriqués en acier inoxydable, mais certains sont faits de verre, de PVC ou de polypropylène. Ils sont généralement équipés de plusieurs autres accessoires. Par exemple, la valeur du pH du contenu du bioréacteur joue un rôle clé dans la réaction. Par conséquent, il est généralement équipé d'un pH-mètre qui affiche les lectures sur un écran numérique. Une solution d'étalonnage est utilisée pour maintenir la précision des lectures. Plus d'une solution d'étalonnage peut être utilisée. Une autre partie essentielle d'un bioréacteur est sa pompe à pH. Elle peut nécessiter un nettoyage de temps en temps. Sinon, la solution d'étalonnage du pH peut être contaminée, affectant la lecture du pH.
Un bioréacteur de 3000 litres peut également être équipé d'un capteur de pression, d'une sonde de température, d'un disque de rupture ou d'un brise-vortex. Tous les accessoires peuvent nécessiter un nettoyage, une calibration ou une vérification périodique pour garantir des performances optimales.
Le bioréacteur de 3000 L présente de nombreux scénarios d'application pour les acheteurs d'entreprise. En voici quelques-uns dans diverses industries.
Industrie alimentaire et des boissons
Le grand bioréacteur est utilisé pour produire des aliments fermentés comme le yogourt, la choucroute et le kimchi. Il est également utilisé pour fabriquer des probiotiques en grande quantité.
Industrie des champignons et des algues
Pour les champignons, le bioréacteur de 3000 L fait pousser du mycélium et des champignons filamenteux pour des additifs alimentaires et des biodégradeurs. Dans le secteur des algues, il fait pousser des microalgues pour la nourriture, les suppléments alimentaires et les biocarburants.
Industrie pharmaceutique et de la santé
Le bioréacteur cultive des cellules, des tissus, des levures et des moisissures pour les vaccins, les antibiotiques et les hormones. Les enzymes médicales, les anticorps et les nutraceutiques sont produits à l'aide de cet équipement.
Industrie cosmétique et des soins personnels
Cet équipement est utilisé pour faire pousser des cellules pour des ingrédients actifs comme les probiotiques, les enzymes et les composés anti-âge. Il développe également des souches microbiennes pour des agents antibactériens et des conservateurs.
Biotechnologie environnementale
Dans ce domaine, le bioréacteur est utilisé pour le traitement des déchets et la dégradation de composés dangereux. La biorémédiation et la microbiologie pour la bios supplémentation sont effectuées à l'aide de cet équipement.
Agriculture et production alimentaire
En agriculture, le bioréacteur de 3000 L est utilisé pour produire des biofertilisants, des probiotiques pour le bétail et des inoculants microbiens pour l'amélioration des sols. Ces produits stimulent la production alimentaire et sont respectueux de l'environnement.
Industrie alimentaire et des boissons
Le grand bioréacteur est utilisé pour produire des aliments fermentés comme la sauce soja, la distillation et la bière. Il peut également faire pousser des probiotiques à grande échelle pour la consommation humaine.
Bioréacteurs de culture cellulaire et tissulaire
Ce sont des bioréacteurs de 3000 L conçus pour la culture de cellules et de tissus. Ils offrent un environnement contrôlé avec les bonnes propriétés physiques et chimiques dont les cellules ont besoin pour se développer. Les bioréacteurs à grande échelle peuvent être un bioréacteur à cuve agitée ou un bioréacteur à usage unique.
Architecture cellulaire et croissance :
Spécification indiquant si le bioréacteur est optimisé pour les cellules dépendantes de l'ancrage ou en suspension, car les deux types de cellules se développent différemment. Par exemple, les cellules en suspension se mélangent bien avec le fluide de culture, tandis que les cellules dépendantes de l'ancrage doivent se fixer à une surface pour se développer.
Pureté et séparation du produit :
Exigence de méthodes de séparation et de purification en aval. Déterminez si le bioréacteur utilisera des filtres, des centrifugeuses ou la chromatographie pour séparer les produits précieux du mélange. Par exemple, un bioréacteur produisant des extraits protéiques peut avoir besoin d'un filtre pour la séparation initiale.
Mélange et homogénéité :
Importance d'un mélange complet et d'une distribution uniforme des nutriments, des gaz et des cellules dans l'ensemble du bioréacteur. Un bioréacteur bien mélangé garantit une croissance cohérente et des taux de réaction optimaux.
Extensibilité :
Capacité à augmenter la production de petits bioréacteurs de laboratoire à des bioréacteurs commerciaux plus grands à mesure que la demande augmente. Cela garantit une transition en douceur lorsque la production doit être étendue pour répondre aux exigences du marché.
Contrôle et automatisation :
Bioréacteurs équipés de systèmes de contrôle avancés et d'automatisation pour la surveillance en temps réel et l'ajustement des paramètres critiques. Cela comprend la température, le pH, l'oxygène dissous, les débits d'alimentation des nutriments et d'autres facteurs importants pour maintenir des conditions de croissance optimales.
Validation et conformité :
Les systèmes de bioréacteurs doivent respecter des normes strictes de validation et de conformité réglementaire pour garantir la sécurité, la qualité et la fiabilité. Ceci est particulièrement important dans les industries où les bioproduits doivent respecter des critères de pureté et de sécurité spécifiques, tels que les produits pharmaceutiques et la biotechnologie.
Bioencrassement et nettoyage :
Prendre en compte le risque de bioencrassement à l'intérieur des bioréacteurs, ce qui peut affecter les performances et la qualité du produit. De plus, la conception doit permettre un nettoyage et une stérilisation efficaces pour prévenir la contamination et maintenir la longévité du bioréacteur.
Diversité des organismes :
Exigence de bioréacteurs capables de s'adapter à différents types d'organismes, tels que les bactéries, les levures, les champignons ou les cellules de mammifères, chacun ayant ses conditions de croissance et ses exigences spécifiques.
Q1 : Quelle est la différence entre un bioréacteur à cuve agitée et un bioréacteur à airlift ?
A1 : Les deux sont des types de bioréacteurs différents. Un bioréacteur à cuve agitée utilise une turbine ou un agitateur pour mélanger le contenu. Cependant, un bioréacteur à airlift ne possède aucune partie mobile. Il utilise un tube de tirage et un compresseur d'air pour mélanger le contenu.
Q2 : Quels sont les deux principaux types de bioréacteurs ?
A2 : Les bioréacteurs sont généralement classés en deux principaux types : les bioréacteurs discontinus et les bioréacteurs continus. Un bioréacteur de 3000 L peut utiliser l'un ou l'autre système. Dans les bioréacteurs discontinus, les matières premières sont transformées en produits par étapes distinctes. Mais dans les bioréacteurs continus, les entrées et les sorties circulent de manière ininterrompue dans le réacteur.
Q3 : Existe-t-il des bioréacteurs stériles ?
A3 : Oui, il existe des bioréacteurs stériles. Un bioréacteur stérile implique que les conditions à l'intérieur du réacteur sont exemptes de micro-organismes indésirables. Ces bioréacteurs emploient différentes méthodes pour atteindre la stérilité. Ils peuvent utiliser la stérilisation à la vapeur, l'oxyde d'éthylène ou le peroxyde d'hydrogène, entre autres. Atteindre la stérilité dans un bioréacteur peut être très important. Cela contribue à améliorer la sécurité du produit.
Q4 : Quelle est la fonction d'un bioréacteur ?
A4 : Un bioréacteur fournit les bonnes conditions pour qu'une réaction biologique se produise. Il fournit les nutriments nécessaires aux micro-organismes pour se développer, se reproduire et métaboliser. Le bioréacteur surveille et contrôle également intelligemment l'environnement pour maintenir le débit d'air, la température, le pH, la pression, l'humidité et d'autres facteurs à un niveau optimal.
Q5 : Un bioréacteur peut-il être biologique ?
A5 : Oui, un bioréacteur peut être biologique. Un réacteur biologique est défini comme tout récipient qui contient un environnement biotique. Il s'agit d'un environnement qui soutient la croissance des micro-organismes. Les micro-organismes peuvent être des bactéries, des champignons, des protozoaires ou des algues. L'environnement biotique contient des bio-ingrédients, de l'air et de l'humidité.