생물 반응기의 온도제어시스템 설치

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문서 내 토픽

• 1. 생물 반응기

  생물 반응기는 특정 물질이나 세포를 생산하기 위해 또는 특정 반응을 수행하기 위해, 생물체를 조절된 환경하에서 키울 수 있도록 만든 용기입니다. 생물 반응기의 설계에 중요한 요소로는 최적 세포농도, 비생산 속도 및 생산율, 비증식속도, 비산소소비 속도와 비발열율 등이 있습니다. 이를 기초로 필요한 물질전달속도와 열전달속도를 구할 수 있고, 생물 생화학적 특성 등에서 적당한 생물반응기의 형태를 찾아 규모 확대 등을 통하여 최적 생물반응기의 크기와 종류를 설정할 수 있습니다.

• 2. 생물 반응기의 종류

  생물 반응기에는 교반반응기, 기포탑반응기, 루프식반응기 등이 있습니다. 교반반응기는 내부에서 기계적으로 교반되며 높은 기체전달계수를 가지고, 기포탑반응기는 기체분사에 의하여 교반되며 낮은 점도의 배지에 적합하고 에너지 효율이 높습니다. 루프식반응기는 교반반응기와 기포탑 반응기의 중간 특성을 가지며 주입되는 기체의 움직임이나 기계적인 펌프 또는 두 가지 조합에 의하여 혼합액과 액체순환이 유도됩니다.

• 3. 생물 반응기의 구조

  생물 반응기의 일반적인 구조는 vessel, 교반축, 임펠러, 스파자, 배플 등으로 구성됩니다. vessel은 주로 stainless steel로 제작되며, 교반축은 상부형과 하부형이 있고 오염 방지를 위한 특별한 seal을 사용합니다. 임펠러의 지름은 vessel 지름의 30-40%이며 교반과 기체의 분산 역할을 합니다. 스파자는 air compressor에서 만들어진 공기를 공급하며, 배플은 혼합과 기체분산 및 vessel 벽면의 균 증식 억제 역할을 합니다.

• 4. 생물 반응기의 parameter 측정 및 조절

  생물 반응기의 주요 parameter로는 온도, 압력, 회전속도, 거품, 통기양, 배양액의 무게, pH, Redox, 산소농도, 이산화탄소 등이 있습니다. 이들은 온도계, pressure gauge, wattmeter, foam sensor, rotameter, load cell, pH electrode, redox electrode, O2 electrode, CO2 electrode 등을 이용하여 측정 및 조절할 수 있습니다. 이를 통해 생물 반응기의 온도, pH, 압력, 교반속도, 기질 공급속도, 배지 수준 등을 제어할 수 있습니다.

• 5. 생물 반응기의 제어

  생물 반응기의 주요 제어 요소로는 온도, pH, 압력, 교반속도, 기질 공급속도, 배지 수준, 배지의 점도, 배지의 혼탁도 등이 있습니다. 이를 위해 온도계, pH electrode, pressure gauge, wattmeter, load cell, viscosity meter, optical density meter 등의 계측기기를 활용하여 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 이를 통해 최적의 배양 환경을 유지하여 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

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• 1. 생물 반응기

  생물 반응기는 생물학적 프로세스를 수행하기 위해 사용되는 장치입니다. 이 반응기는 미생물, 동물 세포, 식물 세포 등 다양한 생물학적 시스템을 배양하고 제어하는 데 사용됩니다. 생물 반응기는 생물학적 프로세스를 최적화하고 효율적으로 수행하기 위해 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 의약품, 화학 물질, 바이오 연료 등 다양한 분야에서 생산성과 수율을 높일 수 있습니다. 생물 반응기 기술의 발전은 지속 가능한 미래를 위한 핵심 요소가 될 것입니다.

• 2. 생물 반응기의 종류

  생물 반응기에는 다양한 종류가 있습니다. 대표적인 종류로는 교반식 반응기, 고정층 반응기, 유동층 반응기, 막 반응기 등이 있습니다. 각 반응기 종류는 생물학적 프로세스의 특성과 요구사항에 따라 선택됩니다. 예를 들어, 교반식 반응기는 균일한 혼합과 산소 공급이 필요한 경우에 적합하고, 고정층 반응기는 고정화된 생물 촉매를 사용하는 경우에 적합합니다. 생물 반응기 종류의 선택은 생산 공정의 효율성과 경제성에 큰 영향을 미치므로 매우 중요합니다.

• 3. 생물 반응기의 구조

  생물 반응기의 구조는 반응기의 종류와 용도에 따라 다양합니다. 일반적으로 생물 반응기는 반응조, 교반기, 온도 조절 장치, pH 조절 장치, 산소 공급 장치, 배출구 등의 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이러한 구조적 요소들은 생물학적 프로세스를 최적화하고 안정적으로 수행하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 교반기는 균일한 혼합을 제공하고, 온도 조절 장치는 최적의 온도 조건을 유지합니다. 생물 반응기의 구조 설계는 생산 공정의 효율성과 안전성에 큰 영향을 미치므로 매우 중요합니다.

• 4. 생물 반응기의 parameter 측정 및 조절

  생물 반응기의 주요 parameter로는 pH, 온도, 용존 산소 농도, 교반 속도, 배양액 유량 등이 있습니다. 이러한 parameter들은 생물학적 프로세스의 최적화를 위해 실시간으로 측정되고 조절됩니다. 예를 들어, pH는 생물체의 성장과 대사 활동에 중요한 영향을 미치므로 정밀하게 조절되어야 합니다. 온도 또한 생물체의 효소 활성과 성장에 큰 영향을 미치므로 엄격하게 제어되어야 합니다. 이러한 parameter 측정 및 조절 기술의 발전은 생물 반응기의 성능과 생산성 향상에 핵심적인 역할을 합니다.

• 5. 생물 반응기의 제어

  생물 반응기의 제어는 생물학적 프로세스를 안정적이고 효율적으로 수행하기 위해 매우 중요합니다. 생물 반응기 제어에는 다양한 기술이 사용되는데, 대표적으로 PID 제어, 퍼지 제어, 신경망 제어 등이 있습니다. 이러한 제어 기술을 통해 pH, 온도, 용존 산소 농도 등의 parameter를 실시간으로 모니터링하고 최적의 조건을 유지할 수 있습니다. 또한 자동화된 제어 시스템을 통해 생물 반응기의 운전을 최적화하고 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 생물 반응기 제어 기술의 발전은 생물공학 분야의 지속적인 발전을 위해 매우 중요합니다.