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Größenverteilung von fluiden Partikeln in einem wellendurchmischten Single‐Use‐Bioreaktor, 2018

Chemie Ingenieur Technik 90 (9), S. 1301 (link)

— Authors: Panckow, R. P., Röhm, P., Junne, S. und Kraume, M.—

Computational fluid dynamics (CFD) simulations in combination with droplet population balances

Der Einsatz von Single-Use-Bioreaktoren zum Erzielen hoher Ausbeuten in Zellkulturen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die für den schnellen Wärme- und Stoffaustausch nötigen Energieeinträge können die zelluläre Phase durch zu hohe Scherbeanspruchung schädigen.

Zur Beschreibung dieser Beanspruchung wurde ein Flüssig/flüssig-Modellstoffsystem [1] in einem wellendurchmischten Single-Use-Bioreaktor der Fa. Celltainer Biotech BV eingesetzt. Dessen patentiertes Durchmischungskonzept basiert auf der Kombination einer rotatorischen mit einer translatorischen Bewegung. Die am Reaktor befestigte und kontinuierlich mitbewegte foto-optische Endoskopmesstechnik der Fa. SOPAT GmbH erfasst während des Prozesses 2D-Bilddaten und misst Größe und Form der fluiden Partikel durch automatische Bildanalyse [2] (Abb.). 

Die aufgezeichnete Zerstörungskinetik der dispersen Phase gibt Aufschluss über deren Beanspruchung. Die Erkenntnisse aus dem Modellstoffsystem über die Scherbeanspruchung dienen als Grundlage für den Bezug auf das reale System mit einer zellulären Phase. Die Vermessung der durch Oberflächenbegasung eingetragenen Luftbläschen dient neben kLa als Kennwert für die Beschreibung des Stoffübergangs zwischen flüssiger und gasförmiger Phase.

[1] S. Wollny, R. Sperling, Chem. Ing. Tech. 2007, 79 (3), 199 – 208.
[2] R. P. Panckow et al., Chem. Eng. Technol. 2015, 38 (11), 2011 – 2016.