Mischtechnik in der Biotech-Industrie

EKATO unterstützt Unternehmen im Biotech-Bereich in vier Bereichen, darunter biotechnologische Prozesse wie Fermentation, Vergleichmäßigung und Sterilisation sowie die Synthese biobasierter und biologisch abbaubarer Grundmaterialien. Die Expertise von EKATO basiert auf jahrzehntelanger Erfahrung mit Fermentationsprozessen, der Planung, Analyse und Umsetzung von Laborprüfungen sowie dem Hochfahren auf industrielle Volumina. Darüber hinaus hat das Unternehmen zahlreiche (Referenz-)Projekte in und rund um die Herstellung von Zuckern und Zuckerersatzstoffen sowie die Synthese von Green Chemicals und Polymeren realisiert.

Eine der Aufgaben der Fermentation ist die Synthese chemischer Verbindungen unter Einsatz von Enzymen, Bakterien, Pilzen oder Hefen. Neue Anwendungen wurden durch jüngste Fortschritte und neue Erkenntnisse in vielen Bereichen der Biotechnologie möglich, beispielsweise zur Funktion von Mikroorganismen in der Mikrobiologie, durch Verbesserungen bei Sterilisation und Kultivierung von Zellen sowie durch gezielte genetische Manipulation zur Erzeugung leistungsfähiger Organismen. Selbstverständlich hat die Mischtechnik hierzu einen wesentlichen Beitrag geleistet. Moderne Fermentationsprozesse werden eingesetzt, um Stoffe wie Enzyme, pharmazeutische Wirkstoffe, Aminosäuren und Vitamine als Metabolite aus Mikroorganismen zu gewinnen. Viele dieser Produktionsprozesse werden am effektivsten in gerührten Fermentern durchgeführt.

Herstellprozesse, die sowohl umweltverträglich als auch klimafreundlich sind, gewinnen in der Prozessindustrie deutlich an Bedeutung. Rührreaktoren werden häufig bei der Herstellung biobasierter und biologisch abbaubarer Chemikalien und Polymere eingesetzt. In solchen Prozessen trägt der gezielte Einsatz maßgeschneiderter Rührwerkssysteme dazu bei, einen effizienten Stoff- und Wärmeübergang sicherzustellen, und leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit der Prozesse.

Bei Fermentationsprozessen steht die Entwicklung vor steigenden Produktivitäten und maximalen Fermentervolumina (Economies of Scale). Die Produktion sekundärer Metabolite kann zudem zu Fermentationsbrühen mit sehr hohen Viskositäten und extremem, nicht-newtonschen Verhalten führen.

Damit steigen die Herausforderungen für den Fermenter in Kombination mit dem Rührwerkssystem hinsichtlich Vergleichmäßigung der Fermentationsbrühe, Wärmeübergang und Luftdispergierung. Um eine erfolgreiche Modellumrechnung vom Labor- in den Produktionsmaßstab zu erreichen, bietet EKATO sein umfassendes Know-how.

Idealerweise beginnt die Zusammenarbeit bereits in der Phase der Laborprüfungen. In diesem Fall kann EKATO auch bei der Planung der Prüfungen und der Analyse der Ergebnisse unterstützen, um die erforderliche Information für eine optimale Modellumrechnung sowohl der Prozess- als auch der geometrischen Parameter zu erhalten.

Die Auswahl des Rührwerkssystems und der Fermentergeometrie kann zusammen mit den Wärmeübergangselementen und Leitblechen durch eine numerische Strömungssimulation (CFD) begleitet werden. Um einen sicheren und störungsfreien Betrieb aller Fermenterkomponenten zu ermöglichen, kann die mechanische Modellumrechnung durch eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) abgesichert werden.

Bei besonderen Anforderungen an die sterile Auslegung bietet EKATO die Lösung für die Einbauten im Fermenter, aber auch spezielle Sterilausführungen für Verschlusssysteme.

• Biobasierte und biologisch abbaubare Produkte
• Fermentation
• Green Chemistry
• Green Polymers