Mehrphasige Gas-Flüssig-Reaktoren, einschließlich Bioreaktoren, sind wesentliche Betriebseinheiten in der pharmazeutischen und allen anderen verarbeitenden Industrien. Diese Reaktoren spielen eine entscheidende Rolle, indem sie die Interaktion zwischen Gas- und Flüssigphasen erleichtern, die für Prozesse wie die Sauerstoffzufuhr, die Nährstoffverteilung und die Abfallproduktentfernung von entscheidender Bedeutung ist.
Die Leistung des Bioreaktors ist von größter Bedeutung, da sie sich direkt auf die Effizienz auswirkt und letztendlich über den Gesamterfolg der Produktion, den Ertrag und den Umsatz entscheiden kann. Das Vergrößern und Optimieren dieser mehrphasigen Multiskalenreaktoren stellt die Branche jedoch aufgrund zahlreicher Nichtlinearitäten der Systeme weiterhin vor große Herausforderungen. Darüber hinaus ist aufgrund der damit verbundenen Kosten und des Zeitaufwands kein Raum für einen traditionellen experimentellen Ansatz.
Um erfolgreich zu sein, ist ein umfassendes Verständnis der beteiligten biochemischen Reaktionen wie Mischung, Wärmeübertragung und Stoffübertragung unerlässlich. Dieses Verständnis kann durch CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) effektiv erreicht werden.
Sie ermöglicht die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen biochemischen Prozessen und skalenabhängigen Mischparametern und ermöglicht so die schnelle und effiziente Entwicklung eines optimierten Prozesses. CFD-Simulationen können virtuelle Fallstudien, Szenarien und mehrdimensionale virtuelle Versuchsplanung (Design of Experiment, DOE) für eine breite Palette von Parametern und Zielen durchführen. Folglich können die Ingenieurteams die optimalen Systembedingungen bestimmen, um die Leistung des Bioreaktors zu verbessern.
Dieses White Paper enthält eine Fallstudie von Procegence, einem Spezialisten für Modellierungs- und Simulationsdienstleistungen für den Bio-/Pharma- und Feinchemiesektor, der sich auf die Optimierung von Bioprozessen für ein führendes Pharmaunternehmen konzentriert.
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