Institut für Mehrphasenströmungen
an der TUHH

Das Institut

Das Institut für Mehrphasenströmungen befasst sich mit der Analyse von Transportphänomenen in Flüssigkeiten mit dispergierten Blasen, Tröpfchen und Feststoffen – unverzichtbar für die meisten Prozesse in der chemischen Verfahrenstechnik, Biotechnologie und Petrochemie. Transportphänomene werden im Mikromaßstab bis zu kommerziell relevanten Längenmaßstäben untersucht, um Transportbegrenzungen für Impuls, Wärme und Stoffübertragung zu identifizieren und zu überwinden. Durch die Kombination von experimenteller Forschung, Modellierung und numerischer Simulation wird ein tiefer Einblick in die physikalischen und chemischen Grundlagen von Transportprozessen möglich, um chemische und biochemische Reaktionen zu ermöglichen oder zu intensivieren.

Rolle des Instututs innerhalb der Allianz protP.S.I. und kurze Projektbeschreibung

Das Institut für Mehrphasenströmung erarbeitet im Rahmen des Teilprojektes B1 ein System für die optimierte Begasung und Sauerstoffversorgung von Biotransformationen unter Druck. Die hierbei zum Einsatz kommenden Enzyme bzw. Mikroorganismen weisen eine hohe Sensibilität für Scherkräfte auf, so dass einem optimalen Stoffübergang bei gleichzeitig minimierter Scherbelastung eine große Bedeutung zukommt. Hierfür wird die scherintensive Begasung vom Reaktionsraum mit scherempfindlichen Enzymen bzw. Mikroorganismen getrennt. Die Beladung der Flüssigkeit mit Sauerstoff erfolgt in einer hocheffizienten Begasungseinheit unter Druck, die eine exakte Einstellung der erhöhten Sauerstoffkonzentration erlaubt. Die mit Sauerstoff beladene Flüssigkeit wird anschließend in den eigentlichen Reaktionsraum gefördert, in dem die scherempfindlichen Enzyme bzw. Mikroorganismen auf strukturierten Packungen immobilisiert sind. Die am Computer optimierten Packungen werden anschließend mittels 3D-Druck gefertigt. Zudem werden an und in der Packung Ports für die Aufnahme der PreSens Sensorik vorgesehen, so dass idealer Weise die Sauerstoffkonzentration in der Flüssigkeit entlang der Packung und über den Packungsquerschnitt erfasst werden kann. So können z.B. durch die Vermessung der Sauerstoffkonzentrationsverteilung entlang des Reaktors unter Kenntnis des Flüssigkeitsvolumenstromes die Sauerstoffmassenströme bilanziert und hierdurch Aussagen zur Enzymkinetik getroffen werden. Im Produktionsbereich liegt der besondere Vorteil des Konzeptes in der unabhängigen Einstellbarkeit der Sauerstoffkonzentration und Verweilzeitcharakteristik (Vermischung) innerhalb des Reaktors, wodurch mittels online-Analytik stets eine optimale Prozessführung gewährleistet werden kann.


Ansprechpartner

Institutsleitung: Prof. Dr.-Ing. Michael Schlüter (michael.schlüter@tuhh.de)
Oberingenieur: Dr.-Ing. Marko Hoffmann (marko.hoffmann@tuhh.de)
Projektleitung: M.Sc. Nicolai Szeliga (nicolai.szeliga@tuhh.de)
Projektbearbeitung: M.Sc. Daniel Niehaus (daniel.niehaus@tuhh.de)

www.tuhh.de/ims