Rührwerke für Fermenter auswählen – Volumen, Trockensubstanz, Geometrie und Energiebedarf

Der häufigste Fehler bei der Auswahl eines Rührwerks ist, mit dem Katalog und der Frage „Wie viele Kilowatt brauchen wir?“ zu beginnen. Sinnvoller ist die umgekehrte Reihenfolge: erst Behälter und Substrat beschreiben, dann die gewünschte Strömung festlegen und anschließend Typ, Position, Anzahl und Leistung der Geräte wählen.

1. Behältergeometrie

Benötigt werden Durchmesser, Höhe, Betriebsfüllstand, Bodenform sowie Lage von Dach und Gasmembran. Ein breiter, flacher Behälter erfordert eine andere Strömung als ein hoher Fermenter mit etwa gleichem Durchmesser und gleicher Höhe. SUMA sieht seine Zentralrührwerke insbesondere für sehr große Behälter vor, in denen sich eine kräftige vertikale Umwälzung ausbilden kann.

2. Substrat und Trockensubstanz

Der Trockensubstanzgehalt allein reicht als Angabe nicht aus. Zwei Massen mit gleichem Trockensubstanzgehalt können sich völlig unterschiedlich verhalten, wenn die eine feine Partikel und die andere lange Gras- und Strohfasern enthält. Wichtig sind Viskosität, Faseranteil, Abrasivität sowie die Neigung zu Ablagerungen und zur Bildung einer Schwimmdecke.

3. Wo wird Frischsubstrat eingebracht?

Das Rührwerk sollte neues Material unmittelbar nach dem Eintrag erfassen und in der aktiven Masse verteilen. Deshalb müssen die Positionen des Substrateintrags, des Rücklaufs der Flüssigphase, des Auslaufs zum Nachgärer und der Beheizung zusammen mit den Rührwerken betrachtet werden.

4. Ein großes oder mehrere kleinere Rührwerke?

Ein zentrales, langsam laufendes System kann bei geeigneter Geometrie sehr wirksam sein. Mehrere seitliche oder eingetauchte Rührwerke bieten dagegen mehr Möglichkeiten zur Ausrichtung und Redundanz. In der Praxis werden häufig Kombinationen eingesetzt: beispielsweise ein großes, langsam laufendes Rührwerk für die Grundumwälzung und ein zusätzliches Seitenrührwerk für einen kritischen Bereich.

5. Wartung und Zugänglichkeit

Eine unbequeme Frage sollte vorab beantwortet werden: Was passiert, wenn ein Rührwerk ausfällt? Lässt sich der Motor von außen austauschen? Kann ein Tauchmotorrührwerk ohne Entleerung herausgezogen werden? Muss die Gasmembran geöffnet werden? Landia betont bei GasMix und Side-Entry-Systemen besonders die Wartung von außen; Hersteller von Zentral- und Stabrührwerken bieten eigene Wartungskonzepte.

6. Energiebedarf im Jahresverlauf

Die Nennleistung des Motors ist nicht gleich dem jährlichen Energieverbrauch. Entscheidend sind die Betriebsstunden, der Betrieb mit Frequenzumrichter, intermittierendes oder kontinuierliches Rühren und der tatsächliche strömungstechnische Wirkungsgrad. Ein großer, langsam laufender Propeller kann ein ganz anderes Verbrauchsprofil aufweisen als mehrere kleine, schnell laufende Rührwerke.

7. Ein Konzept anfordern, nicht nur ein Geräteangebot

Vom Hersteller oder Planer sollten die Rührwerkspositionen in Grundriss und Schnitt, die erwartete Strömungsrichtung, die Auswahlkriterien und eine Erklärung für den Betrieb bei minimalem und maximalem Füllstand angefordert werden. Bei komplexen Behältern kann eine CFD-Simulation helfen, Varianten zu vergleichen. Sie muss jedoch auf realistischen Substrateigenschaften beruhen.

Hersteller, die einen Vergleich wert sind

SUMA bietet Tauchmotor-, Stab-, Zentral- und Paddelrührwerke an. streisal bietet TSR/TSRL-Tauchmotorrührwerke sowie Biobull und Biosubstrator an. Landia ermöglicht den Vergleich von Tauchmotor-, Side-Entry- und externen GasMix-Konzepten. Sulzer verfügt über große, von oben montierte Scaba-Rührwerke, und EKATO ist für besondere Propeller für faserige Medien interessant.