在抗體藥物、細胞治療、免疫治療的高速發(fā)展的現在，需要通過(guò)高度控制的方式工業(yè)化培養細胞。生物反應器成為制藥行業(yè)*的一部分。

生物反應器的環(huán)境條件包括氣體流量、溫度、pH值、溶氧水平和攪拌速度，需要密切監測和控制，以提供適宜的生長(cháng)條件。溫度作為關(guān)鍵變量之一，必須嚴格控制，以確保生物反應的的一致性和可靠性。一個(gè)生物反應通常即需要加熱又需要冷卻，要在較為寬泛的溫度范圍內嚴格的控制溫度和快速的升溫降溫。

為了計算達到目標溫度所需的加熱或冷卻能力，必須確定由特定內能組成的熱負荷，這是與給定質(zhì)量的溫度變化有關(guān)的能量。用戶(hù)必須確保計算結果包括所有被冷卻或加熱的東西，包括培養基、生物反應器、夾套、管道和溫度控制單元的液體。

 熱負荷計算如下

Q = MCΔT

Q =熱負荷(千卡/千卡)

M =物質(zhì)改變溫度的質(zhì)量(千克)

C =物質(zhì)的比熱容變化溫度(卡路里/克/°開(kāi)爾文，水是1)

ΔT =溫度變化量(℃)

而熱負荷卡路里和熱量單位焦耳的換算為：

1卡路里=4.184焦耳

而1焦耳=1瓦特·秒 

我們可以得出 1kcal=1.16w*h
 

舉個(gè)“栗子”

計算100 L不銹鋼生物反應器，裝量60L培養基,反應器單重100公斤,9L的夾克,3L在制冷加熱循環(huán)系統和3L軟管，導熱劑為水,需要降溫10℃，我們可以計算出熱負荷：

培養基(可視作水)和夾套,軟管和制冷循環(huán)系統需是:

75kg*1cal/ g°K*10℃=750kcal

生物反應器是：100kg* 0.11cal/ g°K * 10℃ = 110kacl

總的需要能量是860kcal,需要的功率是1000w*h

如果加熱時(shí)間是1h,我們選擇功率1000w的制冷加熱循環(huán)系統。如果加熱時(shí)間是0.5h,我們選擇功率2000w的制冷加熱循環(huán)系統。

一次所需的溫度或溫度范圍和熱量確定,和操縱來(lái)補償所需的時(shí)間,我們需要考慮冷卻或加熱所需的傳導效率，從外部環(huán)境的熱輻射或者冷輻射而導致的額外的加熱或者制冷需求。所以，一般選擇的控溫系統功率會(huì )比計算功率要大，否則升溫或降溫時(shí)間會(huì )延長(cháng)。

生物反應器通常需要一個(gè)位于培養溶液中的外置溫度探頭來(lái)控制溫度。因此，溫控系統能夠感知和控制內部環(huán)境，并準確地保持生物反應器內的狀態(tài)。

此外，在生物反應器壓力的范圍內，應選擇具有較高循環(huán)泵泵速的控溫系統，這樣可以快速充分的進(jìn)行熱交換，加快升溫降溫速率。

德國Huber制造的UniChiller-H系列就擁有的穩定性和寬泛的控溫范圍，使其成為生物反應器的優(yōu)選應用。根據生物反應器的大小和以往客戶(hù)的使用情況，我們有相應型號的UniChiller-H冷卻加熱循環(huán)系統推薦。

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