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Zellaufschluss als Werkzeug zur Validierung von mecha-nistischen Modellen zur Bruchrate in Rührwerkskugelmühlen

In diesem Projekt werden Zellaufschlussexperimente mit Hefezellen zur Validierung von Simulationen und theoretischen Abschätzungen der Beanspruchungshäufigkeit und Beanspruchungsenergieverteilung in einer Rührwerkskugelmühle eingesetzt. Die mikromechanischen Messungen an einzelnen Hefezellen haben ergeben, dass sie in Abhängigkeit des osmotischen Drucks bei unterschiedlichen Kräften/Energien platzen. Es handelt es sich also um Partikel, deren mittlere Festigkeit in einem gewissen Bereich eingestellt werden kann. Zudem werden beim Bersten die intrazellulären Proteine freigesetzt, die leicht mittels Färbetest nachgewiesen werden können. Diese Effekte werden nun genutzt, um Kinetiken des Zellaufschlusses simulativ abzubilden. Die zum Beispiel durch gekoppelte DEM-CFD-Simulationen bestimmte Beanspruchungsenergieverteilung und Mahlkörperkontaktfrequenzen werden mit den mechanischen Kennwerten der Zellen und der experimentell bestimmten Berst- bzw. Bruchrate verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass bei Prozessfahrweisen mit den für den Zellaufschluss üblichen Einstellungen, die Aufschlusswirkung direkt proportional zu der Beanspruchungshäufigkeit ist. Vergleicht man die in eine Rührwerkskugelmühle eingebrachte Energie mit der Energie, die in den Experimenten an Einzelzellen benötigt wird, so beträgt der Faktor etwa 10 000. Es bleibt also noch viel Raum für die Verbesserung des Prozesses. In weiteren Versuchen mit geringeren Beanspruchungsenergien sollen nun mittels der verschiedenen, gezielt eingestellten Berstenergien der Hefezellen die Modelle für die Beanspruchungsenergieverteilung validiert werden.