A reevaluation of fluid flow, heat transfer and chemical reaction in catalyst filled tubes

The problem of heat transfer through the wall in catalyst filled tubes with a tube to particle diameter ratio greater than 4 - 5 and industrial flow rates with and without chemical reaction has been reevaluated through detailed experiments and model calculations. The results confirm and extend findings of Vortmeyer et al. that reaction and heat transfer can only be modeled with independently determined parameters if the radial variation of the axial mass flow velocity is properly considered. In this case the wall heat transfer coefficient hw, and the effective conductivity λr are independent of lenght and have values about 20 to 40 % lower than those obtained from available correlations that are based upon plug flow

Biopharmaceutical capacity planning for batch and semi-continuous bioprocesses under various strategic criteria

Biopharmaceutical companies with expanding portfolios of commercial therapeutics face increasing pressure to meet market demands whilst minimising costs and capital expenditure. Attaining optimal production plans is made more problematic by portfolios containing products with different production modes: batch and semi-continuous. Semi-continuous perfusion-mode products often exhibit a distinct separation of upstream and downstream manufacturing via an intermediate freezing step. This flexibility adds further complexity which needs to be efficiently overcome during the optimisation process. An added complexity to having different process modes is that changeover times are different, leading to computationally expensive sequence-dependent changeover times. Considering the implications of incorrect capacity planning from a business perspective, a framework which can help manufacturers predict capacity bottlenecks whilst concurrently satisfying multiple objectives has great industrial importance. This presentation describes the development of a mixed integer linear program that incorporates both perfusion and batch processes to produce capacity plans and manufacturing schedules. The mathematical model has expanded on previous work and has been reformulated to consist of a more computationally efficient state task network (STN) which can solve problems faster and obtain lower manufacturing costs. The model aims to help manufacturers decide whether to outsource to a contract manufacturing organisation (CMO), build a new facility, or do both as capacity limits are reached. The advantages of retrofitting existing facilities to accommodate different products as opposed to outsourcing capacity are examined. These different approaches of increasing manufacturing capacity each have trade-offs in terms of cost, time and risks. The complexity of the model is increased by considering the multi-objective nature of this problem, such as optimising the manufacturing cost whilst maintaining facility utilisation targets, or limiting the number of product changeovers so as to minimise contamination risks. An industrial case study is presented with results showing how these factors, including varying the changeover times between perfusion and fed-batch campaigns, can impact the different objectives and manufacturing schedules

Zum Einfluß einer genaueren Strömungsmodellierung auf die Beschreibung von Festbettreaktoren

Zur Modellierung und Berechnung von katalytischen Festbettreaktoren gibt es eine große Anzahl von Arbeiten.Dabei ergibt sich, daß bereits recht einfache Modelle das qualitative Verhalten technischer Reaktoren zutreffend beschreiben. Für eine zutreffende quantitative Beschreibung müssen aber in der Regel sowohl die kinetischen Parameter als auch die Parameter des Wärmetransports an die experimentellen Ergebnisse angepaßt werden. Die Extrapolierbarkeit solcher Modelle auf andere Reaktorkonfigurationen ist damit deutlich eingeschränkt. Ein Grund für die mangelnde Extrapolierbarkeit wird in der unvollständigen Beschreibung der Strömungs- und Wärmetransportvorgänge gesehen.Ziel der vorliegenden Mitteilung ist es, die in den vorstehend genannten Arbeiten benutzten Modellvorstellungen weiterzuentwickeln und ihre Aussagen experimentellen Ergebnissen gegenüberzustellen

Towards the implementation of a continuous bioprocess in single use technology

Bayer has developed a new production technology for monoclonal antibodies based on single use equipment and continuous processing. The development is referred to as the MoBiDiK project (Modular, Biologics, Disposable and Continuous) and was presented at the ICB 1 and ICB 2 conferences. At the ICB 3 conference we will focus on the topics that are critical to the implementation of the technology in a GMP production environment. These are: Process robustness, GMP readiness of the equipment, automation as well as process control and product release strategies

Regelmäßige Katalysatorformkörper für technische Synthesen

Regelmäßige Katalysatarformkörper in der Form von sogenannten Monolithkatalysatoren mit geraden, parallelen Kanälen haben bei der Abgasreinigung und der Entstickung von Kraftwerksabgasen die bisher üblichen Katalysatorschüttungen weitgehend verdrängt. Ihr wesentlicher Vorteil ist der niedrige Druckverlust bei großer äußerer Katalysatoroberfläche und - im Vergleich zu Zufallsschüttungen - sehr gute Reproduzierbarkeit in der Formgebung und dem Betriebsverhalten. Diese Vorteile machen regelmäßige Katalysatorfarmkörper auch für chemische Synthesen außerordentlich interessant. Solche Monolithkatalysatoren mit geraden, parallelen Kanälen eignen sich allerdings wegen ihres ungenügenden radialen Misch- und Ausgleichsverhalten nur für adiabaten Betrieb. - In einer eingehenden Analyse werden deswegen Monolithe mit geraden, quadratischen und rechteckigen Kanälen, gewellte Strukturen in gekreuzter Anordnung, Flügelstrukturen für runde Rohre sowie Schüttungen aus Kugeln, Strängen und Zylindern untersucht. Ziel der Arbeiten ist es, die verfahrenstechnischen Parameter verschiedener technischer Katalysatoren zu analysieren, um daraus Maßnahmen für eine gezielte Verbesserung der Formgebung abzuleiten. Die Sichtbarmachung und Bestimmung der örtlichen Stoff- und Wärmeübertragung in der Struktur und an den wärmeübertragenden Wänden liefert in Verbindung mit dem örtlichen Mischverhalten einen direkten Vergleich über die Effektivität der Strukturen. Über die mathematische Modellbildung mit und ohne chemische Reaktion lassen sich sowohl für die adiabate als auch die isotherme Reaktionsführung die wesentlichen Informationen gewinnen, wie sie für eine optimale Auslegung von Katalysatorformkörpern in der chemischen Synthese und in der Umwelttechnik notwendig sind

Establishing a Mental Health Surveillance in Germany: Development of a framework concept and indicator set

In the course of the recognition of mental health as an essential component of population health, the Robert Koch Institute has begun developing a Mental Health Surveillance (MHS) system for Germany. MHS aims to continuously report data for relevant mental health indicators, thus creating a basis for evidence-based planning and evaluation of public health measures. In order to develop a set of indicators for the adult population, potential indicators were identified through a systematic literature review and selected in a consensus process by international and national experts and stakeholders. The final set comprises 60 indicators which, together, represent a multidimensional public health framework for mental health across four fields of action. For the fifth field of action ‘Mental health promotion and prevention’ indicators still need to be developed. The methodology piloted proved to be practicable. Strengths and limitations will be discussed regarding the search and definition of indicators, the scope of the indicator set as well as the participatory decision-making process. Next steps in setting up the MHS will be the operationalisation of the single indicators and their extension to also cover children and adolescents. Given assured data availability, the MHS will contribute to broadening our knowledge on population mental health, supporting a targeted promotion of mental health and reducing the disease burden in persons with mental disorders

Aufbau einer Mental Health Surveillance in Deutschland: Entwicklung von Rahmenkonzept und Indikatorenset

Im Zuge der Anerkennung psychischer Gesundheit als wesentlicher Bestandteil der Bevölkerungsgesundheit wird am Robert Koch-Institut eine Mental Health Surveillance (MHS) für Deutschland aufgebaut. Ziel der MHS ist die kontinuierliche Berichterstattung relevanter Kennwerte zum Zweck einer evidenzbasierten Planung und Evaluation von Public-Health- Maßnahmen. Zur Entwicklung eines Indikatorensets für die erwachsene Bevölkerung wurden potenzielle Indikatoren durch eine systematische Literaturrecherche identifiziert und in einem strukturierten Konsentierungsprozess durch internationale und nationale Expertinnen und Experten beziehungsweise Stakeholder ausgewählt. Das finale Set enthält 60 Indikatoren, die ein mehrdimensionales Public-Health-Rahmenkonzept psychischer Gesundheit in vier Handlungsfeldern abbilden. Im fünften Handlungsfeld „Gesundheitsförderung und Prävention“ besteht Bedarf der Indikatorenentwicklung. Die pilotierte Methodik erwies sich als praktikabel. Diskutiert werden Stärken und Limitationen der Recherche und Definition von Indikatoren, der Umfang des Indikatorensets sowie die partizipative Entscheidungsfindung. Nächste Schritte zur Etablierung der MHS bestehen in der Operationalisierung von Indikatoren und der Erweiterung unter anderem auf das Kindes- und Jugendalter. Bei gesicherter Datenverfügbarkeit wird die MHS zum Wissen über die Gesundheit der Bevölkerung beitragen und die gezielte Förderung psychischer Gesundheit sowie die Verringerung der Krankheitslast psychischer Störungen unterstützen