Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken

Maschke, Rüdiger W.; Neutsch, Lukas; Hämmerli, Alexander; Hebel, Dirk

doi:10.1002/cite.201855290

Publication type:	Conference other
Type of review:	Peer review (abstract)
Title:	Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken
Authors:	Maschke, Rüdiger W. Neutsch, Lukas Hämmerli, Alexander Hebel, Dirk
et. al:	No
DOI:	10.1002/cite.201855290
Published in:	Chemie Ingenieur Technik
Volume(Issue):	90
Issue:	9
Page(s):	1264
Pages to:	1265
Conference details:	ProcessNet-Jahrestagung und 33. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, Aachen, Deutschland, 10.-13. September 2018
Issue Date:	24-Aug-2018
Publisher / Ed. Institution:	Wiley
Publisher / Ed. Institution:	Weinheim
ISSN:	0009-286X 1522-2640
Language:	German
Subjects:	Bioreaktor; CAD; CFD; Rapid Prototyping; 3D-Druck
Subject (DDC):	660: Chemical engineering
Abstract:	Am Beispiel des Minifors 2 wird die Entwicklung und Optimierung eines Benchtop Reaktors für mikrobielle Anwendungen dargestellt. Zunächst wurde der Reaktor verfahrenstechnisch charakterisiert, indem experimentell die Mischzeit, die Sauerstofftransferrate und der Leistungseintrag bestimmt sowie Kennwerte wie die Bewehrungszahl berechnet wurden. Zur Optimierung wurden mittels computer aided design (CAD) alternative Rührer und Einbauten wie Strombrecher erstellt und durch computational fluid dynamics (CFD) Simulationen geprüft und bewertet. Erfolgsversprechende Anpassungen wurden anschließend durch 3D-Druck hergestellt. Für die biologische Charakterisierung wurde der Reaktor in mikrobiellen Hochzelldichte-Prozessen schrittweise an die physiologischen Systemgrenzen (Sauerstoffbedarf, Wärmeableitung u.a.) herangeführt. Auf Basis der verfahrenstechnischen Charakterisierung wurden optimierte Bereiche für Begasungsraten und Rührerdrehzahlen definiert, und die Eignung des Systems für Batch, Fedbatch und kontinuierliche Verfahren evaluiert. Durch den kombinierten Einsatz von klassischen verfahrenstechnischen Methoden mit modernen Verfahren wie CFD und 3D-Druck wurde die Optimierung des Reaktors schneller und effizienter realisiert. In der biologischen Charakterisierung konnte die Gültigkeit der verfahrenstechnisch und modellbasiert ermittelten Kennwerte und Grenzen bestätigt werden.
URI:	https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/27138
Fulltext version:	Published version
License (according to publishing contract):	Licence according to publishing contract
Departement:	Life Sciences and Facility Management
Organisational Unit:	Institute of Chemistry and Biotechnology (ICBT)
Appears in collections:	Publikationen Life Sciences und Facility Management

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Maschke, R. W., Neutsch, L., Hämmerli, A., & Hebel, D. (2018). Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken [Conference presentation]. Chemie Ingenieur Technik, 90(9), 1264–1265. https://doi.org/10.1002/cite.201855290

Maschke, R.W. et al. (2018) ‘Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken’, in Chemie Ingenieur Technik. Weinheim: Wiley, pp. 1264–1265. Available at: https://doi.org/10.1002/cite.201855290.

R. W. Maschke, L. Neutsch, A. Hämmerli, and D. Hebel, “Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken,” in Chemie Ingenieur Technik, Aug. 2018, vol. 90, no. 9, pp. 1264–1265. doi: 10.1002/cite.201855290.

MASCHKE, Rüdiger W., Lukas NEUTSCH, Alexander HÄMMERLI und Dirk HEBEL, 2018. Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken. In: Chemie Ingenieur Technik. Conference presentation. Weinheim: Wiley. 24 August 2018. S. 1264–1265

Maschke, Rüdiger W., Lukas Neutsch, Alexander Hämmerli, and Dirk Hebel. 2018. “Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken.” Conference presentation. In Chemie Ingenieur Technik, 90:1264–65. Weinheim: Wiley. https://doi.org/10.1002/cite.201855290.

Maschke, Rüdiger W., et al. “Charakterisierung und Optimierung eines Laborbioreaktors durch numerische Strömungsmechanik und Rapid Prototyping von Rührwerken.” Chemie Ingenieur Technik, vol. 90, no. 9, Wiley, 2018, pp. 1264–65, https://doi.org/10.1002/cite.201855290.