台式生物反应器是一种用于生物过程（如细胞培养、发酵等）的实验室设备，主要用于控制和模拟生物体内的环境条件，以实现特定的生物反应。

一、基本原理

台式生物反应器通常基于微孔板技术，将微孔板放置在密封的反应器内，通过精确控制气体和液体的进出，为细胞或其他生物体提供一个适宜的生长环境。

二、主要组成

1、反应器容器：也称为发酵罐或培养罐，是反应器的主体部分。通常由透明的玻璃或塑料材料制成，以方便观察反应过程。容器有不同的体积和形状，可根据不同的实验需求选择合适的容器大小。

2、搅拌系统：内设有搅拌系统，通过搅拌桨或搅拌器在反应物料中产生剪切和混合效应。有助于保持均匀的温度、气体分布和营养物质的均一供应，促进细胞的生长和代谢产物的生产。

3、传感器和监测装置：配备了各种传感器和监测装置，用于实时监测反应过程中的关键参数，如温度、pH值、氧气含量、细胞密度、代谢产物浓度等。这些装置可以提供反应过程的实时数据，帮助研究者了解反应动态和进行反应控制。

4、控制系统：通常由计算机或类似的仪器控制，可以调节和控制反应器内的各种参数，如温度、pH值、搅拌速度、供气速率等。这样可以对反应条件进行精确的调控，使反应过程稳定和可控。

5、供气系统：可以通过气体过滤器、气体流量控制器和分配器等组件，确保适量的气体进入反应器并保持对流和气体分配均匀。

6、温控系统：需要稳定的温度控制，以保持生物反应在合适的温度范围内进行。温控系统通常由温度传感器和加热器组成，可以根据反应需求对反应器内部的温度进行调整和维持。

7、数据记录与控制软件：通常与电脑或数据记录仪连接，通过专门的数据记录与控制软件，可以实时记录反应过程中的各种参数，并进行数据分析和处理。

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三、分类

1、气泡搅拌型台式生物反应器：在反应器底部或侧面设置气体进气装置，通过气体进入液体中形成气泡，搅拌液体并提供氧气供应。这种搅拌方式简单、成本低廉，适用于一些需要较低激浪强度的生物反应。

2、机械搅拌型台式生物反应器：通过电机驱动搅拌器或搅拌桨对反应液体进行搅拌，实现液体的均匀混合和氧气的传输。这种搅拌方式更加灵活和可控，适用于需要较高激浪强度和精确控制的生物反应。

3、离散操作型台式生物反应器：在反应器内进行批次式的反应操作，即向反应器中添加一定量的培养基和生物体，并在一段时间内进行培养和反应，然后收集样品进行分析。这种操作模式常用于小规模的实验研究和初步筛选。

4、连续操作型台式生物反应器：通过连续供料和收集代谢产物的方式进行反应操作。反应液体在反应器中不断循环流动，持续地供养营养物料，并收集产生的代谢产物。这种操作模式常用于大规模生产和连续过程的研究。

四、功能特点

1、提供适宜的环境条件：台式生物反应器能够提供恒定的温度、pH值、氧气含量等参数，以适应不同生物反应的要求。这些参数对于细胞生长、代谢产物的生产以及其他生物过程的进行具有至关重要的影响。

2、实现生物过程的控制：台式生物反应器能够通过调整搅拌速度、供气速率、营养物料浓度等参数，精确地控制生物过程的进程和产物的生成。这对于在实验室中研究生物过程的动态变化、优化产物产量和质量具有重要意义。

3、监测和采样：台式生物反应器通常配备有传感器和监测设备，可以实时监测生物反应中的关键参数。此外，它还可以进行定时或定量的采样，以便对反应进行进一步分析和评估。

4、小规模生产与研发：台式生物反应器常用于生物药品生产的初步研发阶段，可以进行小规模的生产和评估。它可以用于筛选和优化生产菌株、培养条件和工艺参数，为后续的大规模生产提供指导。

五、应用领域

1、生物药品生产：台式生物反应器在生物药品制造过程中扮演着重要角色。生物制药是一种利用生物反应器中的生物体生产药物或治疗剂的方法。常见的生物药品包括蛋白质药物、抗体药物和基因治疗药物等。台式生物反应器提供了一个控制和优化生物反应过程的环境，确保药物的高产出和质量。

2、生物燃料生产：台式生物反应器被用于生物燃料的生产，包括生物气体（如沼气、氢气）、生物乙醇、生物柴油等。生物燃料的生产利用了微生物发酵和代谢产生的能力，将有机废弃物或植物基础材料转化为可再生能源。

3、环境修复和废物处理：台式生物反应器在环境修复和废物处理中起到了关键作用。例如，台式生物反应器可用于水处理，将有害物质如重金属、有机化合物等转化为无害物质。此外，台式生物反应器还可用于土壤修复，通过细菌或真菌的作用，分解有害物质并改善土壤质量。

4、生物材料和生物化学品生产：台式生物反应器用于生物材料和生物化学品的生产。例如，利用台式生物反应器中的微生物合成聚合物，如生物塑料和生物降解材料。此外，台式生物反应器也被用于生产食品添加剂、酶、氨基酸等生物化学品。