Verlagslink: https://www.gala-ev.org/images/Beitraege/Beitraege2025/pdf/29.pdf
https://web.archive.org/web/20260812140533/https://www.gala-ev.org/images/Beitraege/Beitraege2025/pdf/29.pdf
Titel: Local fluid dynamic stress in stirred tank bioreactors along Lagrangian trajectories
Sonstige Titel: Lokale strömungsmechanische Belastung auf lagrange’schen Trajektorien von Zellen in gerührten Bioreaktoren
Sprache: Englisch
Autorenschaft: von Schnitzler, Noah 
Steuwe, Eike 
Rautenbach, Ryan 
von Kameke, Alexandra  
Schlüter, Michael 
Herausgeber*In: Hussong, Jeanette 
Ruck, Bodo 
Leder, Alfred 
Cierpka, Christian 
Herausgeber: Deutsche Gesellschaft für Laser-Anemometrie 
Erscheinungsdatum: 2025
Verlag: Deutsche Gesellschaft für Laser-Anemometrie - German Association for Laser Anemometry GALA e.V.
Zeitschrift oder Schriftenreihe: Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik : ... Fachtagung 
Anfangsseite: 29-1
Endseite: 29-6
Konferenz: Experimentelle Strömungsmechanik 2025 
Zusammenfassung: 
High-density cultivation of mammalian cells in stirred tank bioreactors requires balancing oxygen transfer with minimizing fluid dynamic stress that damages sensitive cells. This study investigates energy dissipation rates (EDR) from a Lagrangian perspective to understand fluid mechanical stresses experienced by individual cells. Using Lattice-Boltzmann Large Eddy Simulation, we modeled a 30 L stirred tank reactor with dual impellers (Rushton turbine and pitch blade) at 270 rpm. Cell trajectories were simulated using 10,000 particles representing Chinese hamster ovary (CHO) cells. The critical EDR threshold was defined as producing a Kolmogorov length scale equal to cell diameter. Results reveal significant discrepancies between time-averaged literature data and transient simulation results. Lagrangian tracking shows cells experience brief but intense exposure to high EDR regions, with EDR peaks significantly exceeding established maximum values (𝜀T,max 𝜀̅T⁄ ≈ 40). This indicates conventional steady-state analyses underestimate actual fluid stress experienced by cells. This Lagrangian approach suggests cell damage mechanisms are better understood through statistical analysis of peak stress magnitude, exposure duration, and frequency rather than time-averaged values, with important implications for optimizing bioreactor design.
URI: https://hdl.handle.net/20.500.12738/19767
ISBN: 978-3-9827594-0-1
ISSN: 2194-2447
Begutachtungsstatus: Diese Version wurde begutachtet (fachspezifisches Begutachtungsverfahren)
Einrichtung: Department Maschinenbau und Produktion (ehemalig, aufgelöst 10.2025) 
Fakultät Technik und Informatik (ehemalig, aufgelöst 10.2025) 
Heinrich-Blasius-Institut für Physikalische Technologien 
Competence Center for Energy Transition 
Dokumenttyp: Konferenzveröffentlichung
Enthalten in den Sammlungen:Publications without full text

Zur Langanzeige

Google ScholarTM

Prüfe

HAW Katalog

Prüfe

Volltext ergänzen

Feedback zu diesem Datensatz


Alle Ressourcen in diesem Repository sind urheberrechtlich geschützt.