Биореакторы с освещением

Биореактор для фотосинтезирующих микроорганизмов — это специальное устройство, предназначенное для культивирования микроорганизмов (например, водорослей или цианобактерий) с целью получения биомассы или других продуктов фотосинтеза. Такие биореакторы обеспечивают оптимальные условия для роста и развития этих организмов, такие как доступ к свету, уровень углекислого газа, температура, концентрация питательных веществ и т.д.

Они могут иметь различные конструктивные особенности в зависимости от специфики культивируемых микроорганизмов и целей процесса. Например, для водорослей, которые нуждаются в интенсивном свете, биореакторы часто оснащают специальными источниками света (LED-панелями или люминесцентными лампами), а также системами смешивания для обеспечения равномерного распределения питательных веществ.

Плоские сосуды обеспечивают эффект интенсивного освещения благодаря большой площади поверхности, что делает их особенно подходящими для фотосинтетических процессов. Интенсивность света, сравнимая с солнечным светом Карибского бассейна, способствует эффективной фотосинтетической активности микроорганизмов. Такой подход отлично подходит для большой плотности культуры, что позволяет эффективно использовать пространство и ресурсы.

Круглые сосуды (или биореакторы) обеспечивают большее рабочее объемное пространство, что может быть критически важно для масштабирования процессов на промышленные уровни. Однако увеличение объема приводит к снижению интенсивности освещения в центре сосуда. Это можно компенсировать различными подходами, такими как использование бокового освещения или конструкции с несколькими уровнями, где свет может равномерно распределяться по всей культуре.

Альтернативные методы культивирования

Культивирование в колбах в климатических камерах или шейкерах-инкубаторах также представляет собой интересный подход, особенно для малых масштабов или для экспериментов. В этих системах механическое перемешивание и освещение создают оптимальные условия для роста микроорганизмов, а использование вращения позволяет улучшить насыщение среды кислородом, что критически важно для многих фотосинтетических организмов.

Другие типы биореакторов

• Бактериальные биореакторы: специализированные для культивирования бактерий, часто применяются в микробиологических исследованиях и производстве биопродуктов, таких как антибиотики.
• Клеточные биореакторы: они используются для того, чтобы культивировать клетки животных или растений, и могут включать сложные системы контроля за условиями роста.
• Биореакторы с одноразовыми мешками: биореакторы с одноразовыми мешками представляют собой современные системы для культивирования клеток и микроорганизмов, использующие специальные герметичные мешки, которые заменяются после каждого цикла работы. Они обеспечивают высокую степень стерильности и снижают риск загрязнения, упрощая процесс очистки и минимизируя затраты на обслуживание. Эти биореакторы становятся всё более популярными в биотехнологической и фармацевтической отраслях благодаря своей гибкости и лёгкости в эксплуатации.
• Твердофазные и двухфазные биореакторы: используются для специфических процессов, требующих особых условий, таких как изготовление ферментов или биомассы из твердой среды.
• Биореакторы для параллельного культивирования: идеально подходят для многопараметрических экспериментов, позволяя одновременно тестировать разные условия или штаммы.

Выбор типа биореактора и метода культивирования имеет огромное значение и зависит от специфики исследуемых микроорганизмов и целей исследования или производства. Правильное сочетание этих факторов может значительно повысить эффективность процессов и качество конечной продукции.