生物反应器放大/缩小（Scale up/down）工具


引言：
生物制品从菌种或细胞系构建到最终走向市场，一般要经过一系列的研发流程，包括菌种或细胞的筛选、小试、中试等，各个环节都要用到不同类型和规模的生物反应器。将较小规模的反应器中获得的较优操作条件转换到较大规模的设备并保持相似的产品质量和产量的过程，就是反应器放大。它是决定生物技术成果能否成功实现产业化的关键之一。

生物反应器的放大涉及到生物特征、反应机制、反应动力学、流体力学、传质传热、机械制造、自动控制等跨学科复杂原理。虽说以现有的技术水平，利用基因组规模代谢网络(Genome-scale MetabolicNetwork Reconstruction）模型和计算流体力学模拟(ComputationalFluid Dynamics，CFD)等数学方法进行整个工艺与反应器的理性设计是可以实现的，但这需要投入大量的人力和时间进行特殊的实验设计，数据采集，模型建立、调试、验证，会大大延长工艺研发周期，推迟产品上市的时间。从经济学的角度出发，使用经验-半经验方法快速进行反应器的放大具有更高的可行性。

为了方便广大客户，我们将反应器放大常用计算集成到一个网页应用内。使用该应用可以通过轻点几次鼠标而得到放大反应器的主要技术指标，包括各部分尺寸以及搅拌转速，搅拌桨功率准数，单位能耗，混合时间，等等。



第一步，选择您在实验室使用的反应器型号作为参考。我们将陆续把迪必尔各个型号的反应器尺寸添加进来。对于其他厂家的反应器,或者我们系统里尚未添加的设备，或者我们的设备用户进行过改造，可以选择“自定义”(Custom）类型，然后手动选择搅拌桨类型，并输入反应器的尺寸。

第二步，输入要放大到的反应器体积，然后点击Evaluate按钮。计算将在我们的服务器进行,然后把计算结果以表格的形式返回给用户。

第一个表格是当前作为参考的小反应器的数据，包括体积，雷诺数，功率准数，搅拌功率以及单位能耗，最后是混合时间。第二个表格给出了相应的放大反应器数据，及其个部分尺寸。用户此时还可以通过表格下方的滑动条调整大反应器的搅拌转速，程序将实时计算转速对功耗和混合时间的影响。

第三步，如果用户想对对程序计算结果进行微调，可以点Fine tune，程序会将放大后反应器的尺寸复制到上部的表单区域。之后，用户可以对反应器各部分的参数进行调整。


使用技巧

当有多个不同类型的搅拌桨时，可以对每个搅拌桨分别计算，然后将单位能耗相加得到总能耗。这是因为当搅拌桨之间的距离较大时，可以认为互相之间对功率准数没有影响，这对于简单估算来说是可以接受的。当然，如果要得到更准确的结果，我们可以提供流场模拟以及更详细的计算服务。




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