Investigazione delle prestazioni e del comportamento fluidodinamico di un bioreattore monouso

Il presente studio si concentra sulla caratterizzazione del bioreattore monouso Sartorius Flexel Levmixer da 50 L, analizzandone le prestazioni in termini di consumo energetico, tempo di miscelazione e comportamento fluidodinamico. La potenza assorbita, misurata tramite torsiometro e correlata al numero di potenza adimensionale (P₀), e l'efficienza di miscelazione, valutata con test conduttimetrici, hanno rivelato un comportamento non lineare del sistema con regimi operativi distinti e una forte dipendenza dal volume di riempimento e dalla posizione delle sonde. Parallelamente, sono state implementate due tecniche innovative: un'analisi in frequenza (FFT) del segnale di coppia e un modello predittivo basato su reti neurali artificiali (ANN). L'analisi FFT ha dimostrato una chiara correlazione tra la comparsa di picchi a bassa frequenza e l'insorgere di vortici superficiali, validando la tecnica come un efficace strumento di monitoraggio in tempo reale. Il modello ANN si è rivelato capace di stimare con buona accuratezza parametri operativi come il livello di riempimento. In conclusione, questo lavoro fornisce strumenti quantitativi per la comprensione e l'ottimizzazione dei bioreattori monouso (SUB), contribuendo al miglioramento del controllo di processo e della scalabilità industriale.