والمفاعلات الأحيائية هي سفن تستخدم في زراعة الكائنات الحية تحت ظروف خاضعة للمراقبة لإنتاج منتجات مرغوبة مثل المستحضرات الصيدلانية أو الأنزيمات أو الوقود الأحيائي، وينطوي تصميم المفاعلات الأحيائية الفعالة على فهم المبادئ الرئيسية، وإجراء حسابات دقيقة، وتطبيق ممارسات عالم الواقع من أجل تحقيق الأداء والإنتاجية على الوجه الأمثل.

المبادئ الأساسية للتصميم البيولوجي

وتشمل المبادئ الأساسية الحفاظ على الظروف البيئية المثلى مثل درجة الحرارة، والحمض النووي، والأكسجين المذوب، ومستويات المغذيات، ويكفل الخلط السليم التوزيع الموحد للمغذيات والغازات، بينما يوفر الإرضاء الأكسجين اللازم للكائنات الهوائية، كما أن القابلية للتأثر وسهولة التشغيل عوامل حاسمة أيضا في تصميم المفاعلات البيولوجية.

الحسابات الرئيسية في تصميم المفاعلات الأحيائية

ويتطلب تصميم مفاعل بيولوجي عمليات حسابية تتعلق بالحجم، ومعدل نقل الأوكسجين، والوقت المختلط، ومعدل نقل الأوكسجين أساسي للعمليات الهوائية، ويحسب على أساس معامل تحويل الأكسجين إلى الحجم، ومستويات الأكسجين المفككة، ومتطلبات الكائنات الحية، وبالإضافة إلى ذلك، يُعتبر معدل النمو المحدد والاستهلاك دون المعدل من عوامل التشغيل المثلى.

تطبيقات وممارسات العالم الحقيقي

وفي الأوساط الصناعية، تُصمَّم المفاعلات الأحيائية وفقاً لعمليات محددة، فعلى سبيل المثال، صُممت صهاريج التخمير الواسعة النطاق بملامح مثل نظم الهتاج، ومراقبة درجة الحرارة، والبيئات المعقمة، وتتتبع نظم الرصد باستمرار بارامترات لضمان جودة المنتجات وكفاءتها في العمليات.

  • تنظيم الميعاد
  • نظم مراقبة الصحة العامة
  • إدارة إمدادات الأوكسجين
  • الرصد الآلي
  • صيانة القدرة على التكيف