Design and characterization of 5-L autoclavable batch-culture bioreactor

Abstract

Biyoreaktörler herhangi bir biyolojik ajan kullanarak kimyasal reaksiyon gerçekleştiren sistemlerdir. Biyoteknoloji alanındaki gelişmelerle birlikte, biyoreaktörler kullanılarak, mikroorganizmalar yardımıyla daha önce yenilenemez kaynaklar olarak bilinen petro-kimya ürünlerinin üretilmesi dahi sağlanabilmiştir. Ayrıca doku mühendisliği alanındaki gelişmeler biyoreaktörler kullanılarak organ üretiminin de önünü açmıştır. Dolayısıyla biyoreaktörler geleceğin ekonomisinin ve teknolojisinin bölünemez bir parçası haline gelmiştir. Bu çalışmada küçük-ölçekli biyoreaktör prototipleme çalışması gerçekleştirilmiştir. Saniyede 0,2 °C ve fazlası sıcaklık değişimine yol açabilen ısı transfer sistemi üretilmiştir. Ayrıca dakikada 1500 devir sayısına çıkabilen ve kontaminasyon problemi olmayan ajitasyon sistemi geliştirilmiş ve üretilmiştir. Etkin köpük/seviye kontrolü için 2 mm hassaslık ve 50 mm ölçüm aralığına sahip minyatür çoklu prob köpük/seviye sensörü geliştirilip test edilmiştir.

Bioreactors are systems that use a biological agent to perform a chemical reaction. Developments on the field of biotechnology made production of even previously known non-renewable petro-chemical products to be produced by microorganism by use of bioreactors possible. Also developments on tissue engineering made it possible to produce organs by using bioreactors. Therefore, bioreactors become integral parts of future economy and technology. In this study prototyping of a small scale bioreactor was performed. Heat transfer system which can cause temperature change of minimum 0.2 °C/seconds was produced. Also an agitation system that can operate up to 1500 rpm without any contamination risk was developed and produced. For effective foam/level control a miniature multi-probe foam/level sensor with 2 mm sensitivity and 50 mm working range was developed and tested.