Partikelbeanspruchung in mehrphasig betriebenen Airlift-Reaktoren

In einer Vielzahl von Prozessen der Chemie- und Biotechnologie bei denen suspendierte Partikel (z. B. Zellen) im System vorliegen resultiert aus den im Reaktor auftretenden Turbulenzen eine unerwünschte Zerkleinerung. Für solche Prozesse ist folglich die Kenntnis über die mechanische Beanspruchung im System unerlässlich für eine Prozessoptimierung. Die Messung der mechanischen Beanspruchungen in turbulenten Reaktoren basiert auf der Erfassung des Zerkleinerungsprozesses eines schersensitiven Ton-Polymer-Flockensystems in den pneumatisch gerührten Reaktoren und dem Vergleich mit der in der turbulenten Referenzströmung einer Couette-Scherapparatur. Dieses erlaubt die Angabe einer äquivalenten mechnaischen Beanspruchung für den untersuchten Reaktor. Mit einem für verschiedene Modellfluide angepassten Flockensystem wird die Beanspruchung in den Reaktortypen Blasensäule und Airlift-Schlaufenreaktor im zwei- und dreiphasigen Betreib erfasst. Hierbei zeigt sich, dass die auf ein Partikelsystem wirkenden mechanischen Beanspruchungen mit steigender Fluidviskosität ansteigen. Während die Beanspruchungen in den beiden Reaktortypen im zweiphasigen Betrieb nahezu identisch sind, ist im dreiphasigen Betrieb in der Blasensäule eine deutlich höhere Beanspruchung zu ermitteln als im Airlift-Schlaufenreaktor. Für beide Reaktoren ist bei Feststoffbeladungen oberhalb 4 % ein starker Anstieg der mechanischen Beanspruchung über die im zweiphasigen System festzustellen. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen werden Korrelationsgleichungen formuliert mit denen eine Vorausberechnung der mechanischen Beanspruchung in Blasensäulen und Airlift-Schlaufenreaktoren im zwei- und dreiphasigen Betrieb möglicht ist.