Abstract
The mathematical modelling in CFD-packages are powerfull instrument for design and calculation of any engineering tasks. CFD-package contains the set of programs that allow to model the different objects behavior based on the mathematical lows. ANSYS Fluent are widely used for modelling of biotechnological and chemical-technological processes. This package is convenient to describe their hydrodynamics. As cell cultivation is one of the actual scientific direction in modern biotechnology ANSYS Fluent was used to create the model of hollow fiber membrane bioreactor. The fibers are hollow cylindrical membrane to be used for cell cultivation. The criterion of process effectiveness for cell growth is full filling of the membrane surface by cells in the bioreactor. While the cell growth the fiber permeability is decreased which effects to feed flow through membrane pores. The specific feature of this process is to ensure such feed flow to deliver the optimal nutrition for the cells on the external membrane surface. The velocity distribution inside the fiber and in all bioreactor as a whole has been calculated based on mass an impulse conservation equations taking into account the mathematical model assumptions. The hydrodynamics analysis in hollow fiber membrane bioreactor is described by the three-dimensional model created in ANSYS Fluent. The specific features of one membrane model are considered and for whole bioreactor too.
Highlights
CFD-package contains the set of programs
model the different objects behavior based on the mathematical lows
ANSYS Fluent are widely used for modelling
Summary
Одним из распространённых аппаратов для культивирования клеток млекопитающих является половолоконный мембранный биореактор (рисунок 1). Через боковые патрубки в межволоконное пространство биореактора помещаются клетки. Условием применения биореактора для конкретной клеточной линии является адгезивный рост клеток, а именно монослойное заполнение поверхности подложки, в результате которого слой клеток на поверхности волокна равен толщине одной клетки. Проникая через поры мембранного волокна, часть питательной среды попадает непосредственно к клеткам. При допущении равномерного распределения клеток по поверхности волокна процесс деления и заполнения клетками поверхности волокна схематично изображён на рисунке 2. Смешиваясь со средой в межволоконном пространстве и продуктами метаболизма клеток, часть питательного раствора удаляется из объёма биореактора через боковые патрубки. Схематичное изображение распределения потоков через поры половолоконной мембраны при различном количестве клеток: а – клетки отсутствуют, проницаемость максимальна; б – заполнение клетками поверхности мембраны, снижение проницаемости; в-полное заполнение клетками поверхности мембраны, проницаемость минимальна. В качестве критерия окончания процесса культивирования принимается факт полного заполнения поверхностей всех волокон клетками
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
