Um einen Biotech-Prozess, der in einem kleinen Reaktor optimiert wurde, ebenso gut auch in einem deutlich grösseren Reaktor durchführen zu können, muss dieser grössere Reaktor den Organismen die gleichen optimalen Bedingungen bieten wie dies der kleine Reaktor tut.

Die kritischen Prozessparameter sollten also möglichst gleichbleiben. Dies ist in der Regel bei Parametern wie Temperatur, pH-Wert und Nährstoffkonzentration einfach: die Werte des kleinen Reaktors werden übernommen.

Insbesondere bei den Misch- und Strömungsverhältnissen und somit bei der Auslegung des Rührwerks stellt sich aber Frage, nach welchen Kriterien das letztere vergrössert werden soll, damit der erprobte Prozess auch im grossen Reaktor gleichermassen produktiv gefahren werden kann. Mit zunehmender Kesselgrösse wird es immer schwieriger, eine gute Durchmischung zu erreichen mit geringen Konzentrationsgradienten der Nährstoffe und geringer lokaler mechanischer Belastung der Organismen durch die Scherkräfte des Rührsystems.

Für eine schnelle Bestimmung geeigneter Werte für Drehzahl, Rührerdurchmesser und Antriebsleistung eignet sich meist die Tip-Speed, also die Tangentialgeschwindigkeit an den Rührblattspitzen, als Scale-up-Kriterium.

Dieser Wert sollte beim grossen Reaktor - bei möglichst gleichem Verhältnis von Reaktorinnendurchmesser zum Rühreraussendurchmesser - gleich sein wie beim kleinen Reaktor.

Also v_T = konstant = D^. π ^. n [m/s]

Die Tip speed v_T ist also gleich dem Produkt von Rührerdurchmesser D, Wellendrehzahl n und π.

Auf diese Weise erhält man schnell eine geeignete Drehzahl und den entsprechenden Leistungsbedarf des Rührwerks für den grossen Reaktor.

Andere einfache Scale up Kriterien, um im grossen Reaktor gleiche Verhältnisse zu schaffen sind

• Gleicher volumenspezifischer Leistungseintrag P/V = const.
• Gleiche Sauerstofftransferrate: k_La = const.
• Gleiche Mischzeit t_m = const.

Üblicherweise führen gleicher volumenspezifischer Leistungseintrag und gleiche Sauerstofftransferrate zu ähnlichen Resultaten bezüglich Rührerauslegung wie die Tip-Speed. Wird die Mischzeit konstant gehalten, kann daraus aber ein unrealistisch mächtiges Rührwerk resultieren, das sich technisch kaum realisieren lässt.

In der Praxis hat sich die Tip Speed als Scale up-Kriterium bewährt.

Werden für die Massstabsvergrösserung des Reaktors allzu ausgeklügelte Methoden angewandt resultieren daraus oft komplexe, störungsanfällige und vor allem teure technische Lösungen, die dem Anwender wenig Freude bereiten und kaum eine bessere Produktivität ermöglichen.