Mischer/Kneter/Reaktoren

Ein Reaktor ist ein abgegrenzter Raum, in dem gezielte Vorgänge unter definierten Bedingungen ablaufen können. Prinzipiell gibt es verschiedene Arten von Reaktoren. Der Bioreaktor für biochemische Vorgänge, der chemische Reaktor zur Umsetzung chemischer Verbindungen und der Kernreaktor für kernphysikalische Kettenreaktionen.

Chemischer Reaktor

In einem chemischen Reaktor laufen chemische Prozesse, wie chemische Reaktionen, ab. Chemische Reaktoren können in Form von Rührkesseln und Strömungsrohren eingesetzt werden. Beide Arten können sowohl im Satz- oder Batchbetrieb, als auch im kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden. Handelt es sich um den Satzbetrieb, so werden Edukte in einen Rührkessel gefüllt und nach erfolgreicher Reaktion als Produkte wieder entnommen. Bei einem kontinuierlichen Betrieb werden die Edukte kontinuierlich dem Rührkessel zugeführt. Das Produkt wird folglich auch fortlaufend entnommen. Bei chemischen Reaktoren sind grundsätzlich verschiedene Einflussfaktoren zu beachten: Zunächst einmal sollten der Reaktionsmechanismus, die Kinetik und die Wärmebilanz bekannt sein. Zudem sind Faktoren wie die Strömungsart, die Viskosität, die Korrosivität, die Reaktivität von Zwischen- oder Nebenprodukten und die Reaktionsbedingungen zu beachten. Weiterhin ist zu klären, wie die Produkte zugegeben und abgeführt werden. Um alle Bedingungen zu beachten, werden idealisierte Reaktoren betrachtet. In einem ersten Schritt werden überwiegend softwarebasierte Modelle verwendet. In einem zweiten Schritt werden die mathematischen Modelle optimiert, indem die Reaktoren im Labormaßstab aufgebaut werden – wenn möglich auch im Technikumsmaßstab. Der letzte Schritt beinhaltet den Bau der Anlage per Scale-Up in Produktionsgröße.

Bauformen von Reaktoren

Handelt es sich um die Polymerherstellung, so wird die Bauform durch die hohe Viskosität der Reaktionsgemische beeinflusst. Dagegen benötigen katalytische Prozesse relativ große Kontaktflächen. Für biotechnologische Prozesse sind, aufgrund der temperaturempfindlichen biologischer Stoffe, spezielle Bauformen essentiell. Der bekannteste in der Chemie eingesetzte Reaktor ist der Rührbehälter. In diesem werden die chemischen Reaktionen in flüssigen Phasen durchgeführt. Die Reaktionszeit ist hierfür relativ lang.

Bioreaktor

Ein Bioreaktor, ein sogenannter Fermenter, ist ein Behälter, in dem optimal Kultivierungen von Zellen, Mikroorganismen und kleinen Pflanzen durchgeführt werden. Ein Fermenter wird somit meist in der Biotechnologie und in technischen Einrichtungen angewendet. Ein solcher Bioreaktor steuert kontrolliert die Zusammensetzung des Nährmediums, die Sauerstoffzufuhr, die Temperatur, den pH-Wert und die Sterilität. Solche Fermenter werden ebenfalls zur Gewinngung von Zellen oder deren Stoffwechselprodukten, die als Wirkstoffe in der pharmazeutischen oder der chemischen Industrie eingesetzt werden können, herangezogen. Der Abbau von chemischen Verbindungen ist ebenfalls in einem Fermenter möglich. Um die unterschiedlichsten Organismen zu kultivieren, kann auf verschiedene Ausführungen eines Fermenters zurückgegriffen werden. Ein typisches Beispiel stellt der Rührkesselreaktor aus Metall, der über ein Volumen von wenigen bis zu tausenden Litern verfügen kann und mit einer flüssigen Phase gefüllt wird, dar. Als weitere Beispiele können der Festbettreaktor und der Photobioreaktor genannt werden.

Kernreaktor

Ein Kernreaktor ist ein Reaktor, in dem eine Kernspaltungsreaktion im makroskopischen, technischen Maßstab abläuft. Am häufigsten werden Leistungsreaktoren, die durch die Spaltung von Uran oder Plutonium zunächst Wärme und folglich elektrische Energie gewinnen, angewendet. Forschungsreaktoren werden zur Erzeugung von freien Neutronen oder von bestimmten radioaktiven Nukliden eingesetzt.

Literatur

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Reaktor&oldid=86656933 (Abgerufen: 31.03.11).
• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Chemischer_Reaktor&oldid=85465371 (Abgerufen: 31.03.11).
• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Kernreaktor&oldid=87119890 (Abgerufen: 31.03.11).
• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bioreaktor&oldid=86595924 (Abgerufen: 31.03.11).