Dieser Kurs setzt sich aus 4 Themenbereichen zusammen, i) Beschreibung von Molekülen entlang der Orbitaltheorie für s-,p-,d-Blockelementen (Oktaedrisches Feld), Beschreibung von Interaktionen in der Gasphase, in Flüssigkeiten und Festkörpern, (Halb)Leitung ii) chemische Reaktionen im Sinne von Massen und Energiebilanzierung, Enthalpie und Entropiekonzepte, Massewirkungsgesetz, Konzept von Aktivierungsbarrieren in Kombination mit Kinetik, iii) Konzept von Säuren und Basen, Beschreibung von Säure-Base-Reaktionen in Wasser, pH-Wertberechnungen, Quantitative Analyse mittels Titration, iv) Redoxprozessen in Wasser, Redoxpotentialen, Beschreibung der Konzentrationsabhängigkeiten entlang dem Gesetz von Nernst von Redoxpotentialen (Batterie, Accu, Brennstoffzellen), Überspannung als Aktivierungsenergie, Korrosion als Lokalelement. 

Chemie für Ingenieure, Guido Kickelbick, ISBN 978-3-8273-7267-3

Chemie, Charles Mortimer (Deutsch und Englisch verfügbar)

http://www.chemgapedia.de

Das Erlernen von Arbeitstechniken und der Umgang mit chemischen Substanzen sind Gegenstand des Laborpraktikums. Die Versuche setzen sich aus 4 Themenbereichen zusammen, i) Atomaufbau durch spektroskopische Methoden, Einblick in Teile der analytischen Chemie ii) Chemische Reaktionen via Nachweisreaktionen, Bindungsarten und Reaktionstypen, beinhaltet die Aufstellung von Reaktionsgleichungen iii) Konzept von Säuren und Basen, Beschreibung von Säure-Base-Reaktionen in Wasser, Pufferlösungen, Quantitative Analyse mittels Titration iv) Redoxprozesse in Wasser, Redoxpotentiale, Beschreibung der Konzentrationsabhängigkeiten entlang dem Gesetz von Nernst von Redoxpotentialen, Funktionsweise von galvanischen Elementen und Elektrolysezellen.

Es wird in kleinen Gruppen (12-15 Studenten) vor jedem Versuch ein Seminar abgehalten, in dem sich die Studenten mündlich beteiligen. Teamarbeit und Kooperation werden gefördert, da die Versuche im Labor sowie das Schreiben der Protokolle in 3er/4er Gruppen durchgeführt werden. Zudem wird wissenschaftliches Arbeiten vermittelt (Dokumentation der Versuchsergebnisse im Laborjournal, Zitieren von Literatur im Protokoll).

Chemie für Ingenieure, Guido Kickelbick, ISBN 978-3-8273-7267-3

Chemie, Charles Mortimer (Deutsch und Englisch verfügbar)

Analytische und anorganische Chemie, Jander/Blasius

Maßanalyse, Jander/Jahr

Dieser Kurs setzt sich aus 4 Themenbereichen zusammen, i) Beschreibung von Molekülen entlang der Orbitaltheorie für s-,p-,d-Blockelementen (Oktaedrisches Feld), Beschreibung von Interaktionen in der Gasphase, in Flüssigkeiten und Festkörpern, (Halb)Leitung ii) chemische Reaktionen im Sinne von Massen und Energiebilanzierung, Enthalpie und Entropiekonzepte, Massewirkungsgesetz, Konzept von Aktivierungsbarrieren in Kombination mit Kinetik, iii) Konzept von Säuren und Basen, Beschreibung von Säure-Base-Reaktionen in Wasser, pH-Wertberechnungen, Quantitative Analyse mittels Titration, iv) Redoxprozessen in Wasser, Redoxpotentialen, Beschreibung der Konzentrationsabhängigkeiten entlang dem Gesetz von Nernst von Redoxpotentialen (Batterie, Accu, Brennstoffzellen), Überspannung als Aktivierungsenergie, Korrosion als Lokalelement. 

Chemie für Ingenieure, Guido Kickelbick, ISBN 978-3-8273-7267-3<br />Chemie, Charles Mortimer (Deutsch und Englisch verfügbar)<br />http://www.chemgapedia.de</p> 

Mathematische Grundlagen: 

• Mengen, Aussagen, vollständige Induktion, Abbildungen, trigonometrische Funktionen

Analysis: Grundzüge der Differential- und Integralrechnung einer Variablen

• natürliche und reelle Zahlen
• Konvergenz von Folgen und Reihen
• Stetigkeit und Differenzierbarkeit
• Mittelwertsätze
• Satz von Taylor
• Kurvendiskussion
• Fehlerrechnung
• Fixpunkt-Iterationen

Lineare Algebra: Grundzüge der Linearen Algebra im Rⁿ

• Vektoren im Anschauungsraum: Rechenregeln, Linearkombinationen, inneres Produkt, Kreuzprodukt, Geraden und Ebenen
• Lineare Gleichungssysteme: Gaußelimination, lineare Abbildungen, Matrizenprodukt, inverse Matrizen, Determinanten
• Orthogonale Projektion im Rⁿ, Gram-Schmidt-Orthonormalisierung

• T. Arens u.a. : Mathematik, Springer Spektrum, Heidelberg 2015
• W. Mackens, H. Voß: Mathematik I für Studierende der Ingenieurwissenschaften, HECO-Verlag, Alsdorf 1994
• W. Mackens, H. Voß: Aufgaben und Lösungen zur Mathematik I für Studierende der Ingenieurwissenschaften, HECO-Verlag, Alsdorf 1994
• G. Strang: Lineare Algebra, Springer-Verlag, 2003
• G. und S. Teschl: Mathematik für Informatiker, Band 1, Springer-Verlag, 2013

Die Veranstaltung verfolgt drei wichtige Ziele für die Ausbildung von Chemie- und Bioingenieur*innen. Die Dozent*innen der Verfahrenstechnik stellen anhand von Beispielen wie der Produktion von Penicillin oder dem Haber-Bosch-Prozess vor, wie mit Hilfe von verfahrenstechnischen Herangehensweisen und Methoden grüntechnische Prozesse entwickelt werden können und welche Entwicklungsstufen dabei durchschritten werden. Dabei stellen die Dozent*innen auch dar, wie mit Hilfe neuer Forschungsrichtungen und -ergebnisse solche Prozesse immer nachhaltiger gestaltet werden können. Darüber hinaus erlernen die Studierenden die Grundlage der wissenschaftlichen Literaturrecherche und wie damit ein neues Themengebiet erschlossen werden kann. Dabei wird auch vermittelt wie zwischen wissenschaftlichen und nichtwissenschaftlichen Quellen unterschieden werden kann. Schlussendlich erstellen die Studierenden eigene kurze wissenschaftliche Texte und lernen wie korrekt und sicher zitiert werden kann. 

Literatur und zusätzliche Informationsquellen werden während der Veranstaltung über StudIP zur Verfügung gestellt.

In der Vorlesung lernen wir die Grundmerkmale von Organismen aller Reiche des Lebens kennen. Dazu gehört die Zellbiologie wie auch die Zellphysiologie. Wir verstehen die energetischen Grundlagen lebender Systeme und die Vielfalt an möglichen metabolischen Lebenskonzepten. Aus diesen Grundgesetzmäßigkeiten heraus soll verständlich werden, wie und welchem Umfang eine Anwendung und genetische Umprogrammierung von Organismen für die Anwendung erfolgen kann.

Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie, 11. vollständig überarbeitete Auflage 2022; ISBN: 9783132434776

Brock: Biology of Microorganisms, ISBN-13:  9780134626109

Ziel des Praktikums ist die Vermittlung von grundlegenden mikrobiologischen und molekularbiologischen Techniken anhand von individuellen Forschungsaufträgen sowie Kontrollexperimenten. Dabei sollen in diesem Praktikum Organismen isoliert werden, die von Studierenden des 4. und 6. Semesters in zwei unabhängigen Modulen weiterbearbeitet werden. 

Steinbüchel: Mikrobiologisches Praktikum, ISBN:  978-3-662-63234-5

Das Ziel der einführenden Vorlesung ist es, unterschiedliche benutzte Methoden zu erläutern und deren Anwendungsspektrum zu verdeutlichen. Darüber hinaus werden wir in der Vorlesung spez. physiologische Merkmale der zu isolierenden Mikroorganismen verdeutlichen. 

Steinbüchel: Mikrobiologisches Praktikum, ISBN:  978-3-662-63234-5

• Aufgaben der Mechanik
  
• Modelbildung und Modelelemente
  
• Kraftwinder, Vektorrechnung
  
• Räumliche Kräftesysteme und Gleichgewicht
• Lagerung von Körpern, Charakterisierung der Lagerung gebundener Systeme
  
• Ebene und räumliche Fachwerke
• Schnittkräfte am Balken und in Rahmentragwerken, Streckenlasten, Klammerfunktion
  
• Gewichtskraft und Schwerpunkt, Volumen-, Flächen- und Linienmittelpunkte
• Mittelpunktsberechnung über Integrale, Zusammengesetzte Körper
• Haft- und Gleitreibung
• Seilreibung
  

In der Mechanik I wird eine e-Learning Plattform mit interaktiven Videos von Experimenten entwickelt. Hierdurch wird eine Verbindung von Theorie und Anwendung erzeugt. Außerdem wurde eine enge Verzahnung mit der Mathematik I vorgenommen und die Inhalte der beiden Lehrveranstaltungen aufeinander abgestimmt.

Innere Kräfte und Momente am Balken

In der Mechanik I wird eine e-Learning Plattform mit interaktiven Videos von Experimenten entwickelt. Hierdurch wird eine Verbindung von Theorie und Anwendung erzeugt. Außerdem wurde eine enge Verzahnung mit der Mathematik I vorgenommen und die Inhalte der beiden Lehrveranstaltungen aufeinander abgestimmt.

Innere Kräfte und Momente am Balken

In der Mechanik I wird eine e-Learning Plattform mit interaktiven Videos von Experimenten entwickelt. Hierdurch wird eine Verbindung von Theorie und Anwendung erzeugt. Außerdem wurde eine enge Verzahnung mit der Mathematik I vorgenommen und die Inhalte der beiden Lehrveranstaltungen aufeinander abgestimmt.

Die Veranstaltung vermittelt die Grundkentnisse der organischen Chemie. Dies umfasst einfache Verbindungen des Kohlenstoffs, Alkane, Alkene, Aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Phenole, Ether, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester, Amine, Amide sowie Aminosäuren. Weiterhin werden grundlegende Reaktionsmechanismen der nucleophile Substitution, Eliminierungsreaktionen, Additionsreaktionen und aromatischen Substitution vermittelt. Weitere moderne Reaktionsmechanismen werden ebenso besprochen.

Vor der praktischen Durchführung der Versuche gibt es jeweils ein mündliches Kolloquium in Kleingruppen. Darin werden sicherheitsrelevante Aspekte besprochen, inhaltliche Fragen diskutiert und Lösungswege für vorgegebene Aufgaben diskutiert. In den Vorkollloquia erwerben die Studierenden die Möglichkeit sich wissenschaftlich korrekt mündlich ausdrücken und theoretische Grundlagen zu beschreiben.

Die Studierenden verfassen zu jedem Versuch ein Protokoll. Sie erhalten Feedback zur Wissenschaftlichkeit ihrer Texte sowie wissenschaftlichen Standards (Zitierweise, Bildbeschriftung, etc.), sodass sie ihre Fertigkeiten diesbezüglich über den Verlauf des Praktikums kontinuierlich verbessern können.

1. Einführung
2. Grundbegriffe
3. Thermisches Gleichgewicht und Temperatur
   3.1 Thermische Zustandsgleichung
4. Der erste Hauptsatz
   4.1 Arbeit und Wärme
   4.2 erster Hauptsatz für geschlossene Systeme
   4.3 erster Hauptsatz für offene Systeme
   4.4 Anwendungsbeispiele
5. Zustandsgleichungen & Zustandsänderungen
   5.1 Zustandsänderungen
   5.2 Kreisprozess
6. Der zweite Hauptsatz
   6.1 Verallgemeinerung des Carnotprozesses
   6.2 Entropie
   6.3 Anwendungsbeispiele zum 2. Hauptsatz
   6.4 Entropie- und Energiebilanzen; Exergie
7. Thermodynamische Eigenschaften reiner Fluide
   7.1 Hauptgleichungen der Thermodynamik
   7.2 Thermodynamische Potentiale
   7.3 Kalorische Zustandsgrößen für beliebige Stoffe
   7.4 Zustandsgleichungen (van der Waals u.a.)

In der Vorlesung werden Funk-Abstimmungsgeräte („Clicker“) eingesetzt. Die Studierenden können hierdurch das Verständnis des Vorlesungsstoffes direkt überprüfen und dadurch gezielte Fragen an den Dozenten richten. Außerdem erhält der Dozent ein unmittelbares Feedback zum Kenntnisstand der Studierenden und zu Schwächen der eigenen Darstellung des Vorlesungsstoffes.

• Schmitz, G.: Technische Thermodynamik, TuTech Verlag, Hamburg, 2009

• Baehr, H.D.; Kabelac, S.: Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2012

• Potter, M.; Somerton, C.: Thermodynamics for Engineers, Mc GrawHill, 1993

  
  

  
  

• Grundlagen des technischen Zeichnens (Zeichnungsinhalte, -arten und -erstellung unter Berücksichtigung der entsprechenden Normen)
• Projektionslehre (Grundlagen, Normalprojektionen, isometrische Projektionen, Schnitte, Abwicklungen, Durchdringungen

• Hoischen, Hans; Fritz, Andreas (Hrsg.): "Hoischen/Technisches Zeichnen: Grundlagen, Normen, Beispiele, Darstellende Geometrie", 35. überarbeitete und aktualisierte Auflage, Cornelsen Verlag, Berlin, 2016.
• Fritz, Andreas; Hoischen, Hans; Rund, Wolfgang (Hrsg.): "Praxis des Technischen Zeichnens Metall / Erklärungen, Übungen, Tests", 17. überarbeitete Auflage; Cornelsen Verlag, Berlin, 2016.
• Labisch, Susanna; Weber, Christian: "Technisches Zeichnen : Selbstständig lernen und effektiv üben", 4. überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden, 2013.
• Kurz, Ulrich; Wittel, Herbert: "Böttcher/Forberg Technisches Zeichnen : Grundlagen, Normung, Übungen und Projektaufgaben", 26. überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden, 2014.
• Klein, Martin; Alex, Dieter u.a.; DIN: Deutsches Institut für Normung e.V. (Hrsg.): "Einführung in die DIN-Normen"; 14. neubearbeitete Auflage, Teubner u.a., Stuttgart u.a., 2008.

Die Vorlesung Technische Mechanik II führt die Grundkonzepte der Kontinuumsmechanik ein und lehrt, wie diese im Rahmen der sogenannten Elastostatik dazu genutzt werden können, um die elastische Verformung mechanischer Körper unter Belastung zu beschreiben. Schwerpunkte der Vorlesung sind:

• Grundbegriffe der Kontinuumsmechanik: Spannungen, Verzerrungen, Materialgesetze
  
• Dehnstab
• Torsionsstab
• Balken: Biegung, Querschnittskennwerte, Querkraftschub
  
• Energiemethoden: Satz von Betti, Satz von Maxwell, 2. Satz von Castigliano, Satz von Menabrea
  
• Festigkeitsrechnung: Normalspannungshypothese, Schubspannungshypothese, Hypothese der Gestaltänderungsenergie
• Stabilität mechanischer Strukturen: Eulerscher Knickstab
  

• Gross, D., Hauger, W., Schröder, J., Wall, W.A.: Technische Mechanik 1, Springer
• Gross, D., Hauger, W., Schröder, J., Wall, W.A.: Technische Mechanik 2 Elastostatik, Springer

8. Kreisprozesse

9. Gas-Dampf-Gemische

10. Stationäre Fließprozesse

11. Verbrennungsprozesse

12. Sondergebiete

In der Vorlesung werden Funk-Abstimmungsgeräte („Clicker“) eingesetzt. Die Studierenden können hierdurch das Verständnis des Vorlesungsstoffes direkt überprüfen und dadurch gezielte Fragen an den Dozenten richten. Außerdem erhält der Dozent ein unmittelbares Feedback zum Kenntnisstand der Studierenden und zu Schwächen der eigenen Darstellung des Vorlesungsstoffes.

• Schmitz, G.: Technische Thermodynamik, TuTech Verlag, Hamburg, 2009

• Baehr, H.D.; Kabelac, S.: Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2012

• Potter, M.; Somerton, C.: Thermodynamics for Engineers, Mc GrawHill, 1993

Grundbegriffe der Reaktionstechnik, Definitionen, Konzentrationsberechnungen (Reaktor, Reaktionsgemisch, Reaktanten, Produkte, Begleitstoffe, Reaktionsvolumen, Reaktorvolumen, Chemische Reaktion, Masse, Stoffmenge, Molenbruch, Volumen, Dichte, molare Konzentration, Massen-Konzentration, Molalität, Partialdruck, Hydrodynamische Verweilzeit, Raumzeit, Reaktionslaufzahl, Durchsatz eines Reaktors, Belastung eines Reaktors, Umsatz, Selektivität, Ausbeute, Konzentrationsberechnungen in ruhenden und strömenden Multikomponenten-Mischungen)

Stöchiometrie und stöchiometrische Berechnungen (Einfache Reaktionen, Komplexe Reaktionen, Schlüsselreaktionen, Schlüsselspezies, Matrix der stöchiometrischen Koeffizienten, linear abhängige und unabhängige Reaktionen, Element-Spezies-Matrix, reduzierte Stufenform einer Matrix, Rang einer Matrix, Gauss Jordan Eliminierung, Zusammenhang Stöchiometrie und Kinetik, Berechnung der Reaktionslaufzahlen bei multiplen Reaktionen aus Stoffmengenänderungen)

Thermodynamik (Was ist Thermodynamik?, Bedeutung der Thermodynamik in der Reaktionstechnik, Nulltet Hauptsatz, Temperaturskalen, Temperaturmessung in der Praxis, 1. Hauptsatz, Innere Energie, Enthalpie, Kalorimeter, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie, Satz von Hess, Wärmekapazität, Kirchhoff'scher Satz, Standardreaktionsenthalpie, Druckabhängigkeit der Reaktionsenthalpie, 2. Hauptsatz, Reversible und Irreversible Zustandsänderungen, Entropie, Clausius'sche Ungleichung, Freie Energie, Freie Enthalpie, Chemisches Potential, Chemisches Gleichgewicht, Aktivität, Van't Hoff'sche Reaktionsisobare, Gleichgewichtsberechnungen an ausgewählten Beispielen, Prinzip von Le Chatelier und Braun, Gleichgewichtsberechnung bei multiplen Reaktionen, Lagrange'sche Multiplikatoren)

Chemische Kinetik (Reversible und Irreversible Reaktionen, Homogene und Heterogene Reaktionen, Elementarschritt, Reaktionsmechanismus, Mikrokinetik, Makrokinetik, Formalkinetik, Reaktionsgeschwindigkeit, Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit, Arrhenius-Gleichung, Aktivierungsenergie und Vorfaktor bei komplexen Reaktionen, Reaktion 0., 1., 2. Ordnung, Integration der Geschwindigkeitsgesetze, Damköhler-Zahl, Differentielle und Integrale Methode der Kinetischen Analyse, Grundtypen von Laborreaktoren zum Messen von Kinetiken, Halbwertszeiten, Kinetik komplexer Reaktionen, Parallelreaktionen, Reversible Reaktionen, Folgereaktionen, Reaktion mit vorgelagertem Gleichgewicht, Reduktion von Reaktionsmechanismen, Quasistationarität nach Bodenstein, Geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Michaelis-Menten Kinetik, Analytische Integration von Differentialgleichungen 1. Ordnung - integrierender Faktor, Numerische Integration Komplexer Kinetiken)

Typen Chemischer Reaktionsapparate (Chemische Reaktoren in Industrie und Labor, Ideale vs. Reale Reaktoren, Diskontinuierliche-, Halbkontinuierliche-, Kontinuierliche Reaktoren, Einphasig- Zweiphasig- Mehrphasige Reaktoren, Batch-Reaktor, Semi-Batch Reaktor, CSTR, Plug Flow Reaktor, Festbettreaktoren, Hordenreaktor, Drehrohröfen, Wirbelschichten, Gas-Flüssig-Reaktoren, Dreiphasen-Reaktoren)

Isotherme Idealreaktoren (Molbilanz eines chemische Reaktors, Molbilanz des Batch-Reaktors, Integration der Molbilanz des Batch-Reaktors für verschiedene Kinetiken, Partialbruchzerlegung, Molbilanz des Semibatch-Reaktors, Molbilanz des Plug Flow Reaktors, Analogie Batch Reaktor - PFR, Auslegung von PFR's bei Reaktionen mit Volumenänderung, komplexen Reaktionen, Molbilanz eines katalytischen Festbett-Reaktors, Auslegung eines Membranreaktors, Molbilanz des CSTR, Vergleich von CSTR und PFR hinsichtlich Umsatz und Selektivität, Molbilanz der Rührkesselkaskade, Numerisch-Iterative Berechnung von Rührkesselkaskaden, Newton-Raphson Verfahren, Graphische Auslegung von Rührkesselkaskaden)

Nichtisotherme Idealreaktoren (Energiebilanz chemischer Reaktoren, adiabate Reaktoren, adiabatische Temperaturerhöhung, Hordenreaktor für adiabate exotherme Gleichgewichtsreaktionen, Auslegung eines adiabaten Strömungsrohres, Levenspiel-Plots, Wärmedurchgang durch eine Reaktorwand, Wärmeübergang, Wärmeleitung, Wärmedurchgang durch eine gekrümmte Wand, Auslegung eines PFR im Gleichstrom und Gegenstrom, Wärmebilanz des Kühlmediums, CSTR mit Wärmeaustausch, Multiple Stationäre Zustände, Zünd-Lösch Verhalten, Stabilität eines CSTR, Komplexe Reaktionen in nicht-isothermen Reaktoren, optimales Temperaturprofil eines Reaktors)

lecture notes Raimund Horn

skript Frerich Keil

Books:

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken, Technische Chemie, Wiley-VCH

G. Emig, E. Klemm, Technische Chemie, Springer

A. Behr, D. W. Agar, J. Jörissen, Einführung in die Technische Chemie 

E. Müller-Erlwein, Chemische Reaktionstechnik 2012, 2. Auflage, Teubner Verlag

J. Hagen, Chemiereaktoren: Auslegung und Simulation, 2004, Wiley-VCH

H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall B

H. S. Fogler, Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1998 

L. D. Schmidt, The Engineering of Chemical Reactions, Oxford Univ. Press, 2009

J. B. Butt, Reaction Kinetics and Reactor Design, 2000, Marcel Dekker

R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill

G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010

A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology  An Integrated Textbook, WILEY-VCH 

Grundbegriffe der Reaktionstechnik, Definitionen, Konzentrationsberechnungen (Reaktor, Reaktionsgemisch, Reaktanten, Produkte, Begleitstoffe, Reaktionsvolumen, Reaktorvolumen, Chemische Reaktion, Masse, Stoffmenge, Molenbruch, Volumen, Dichte, molare Konzentration, Massen-Konzentration, Molalität, Partialdruck, Hydrodynamische Verweilzeit, Raumzeit, Reaktionslaufzahl, Durchsatz eines Reaktors, Belastung eines Reaktors, Umsatz, Selektivität, Ausbeute, Konzentrationsberechnungen in ruhenden und strömenden Multikomponenten-Mischungen)

Stöchiometrie und stöchiometrische Berechnungen (Einfache Reaktionen, Komplexe Reaktionen, Schlüsselreaktionen, Schlüsselspezies, Matrix der stöchiometrischen Koeffizienten, linear abhängige und unabhängige Reaktionen, Element-Spezies-Matrix, reduzierte Stufenform einer Matrix, Rang einer Matrix, Gauss Jordan Eliminierung, Zusammenhang Stöchiometrie und Kinetik, Berechnung der Reaktionslaufzahlen bei multiplen Reaktionen aus Stoffmengenänderungen)

Thermodynamik (Was ist Thermodynamik?, Bedeutung der Thermodynamik in der Reaktionstechnik, Nulltet Hauptsatz, Temperaturskalen, Temperaturmessung in der Praxis, 1. Hauptsatz, Innere Energie, Enthalpie, Kalorimeter, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie, Satz von Hess, Wärmekapazität, Kirchhoff'scher Satz, Standardreaktionsenthalpie, Druckabhängigkeit der Reaktionsenthalpie, 2. Hauptsatz, Reversible und Irreversible Zustandsänderungen, Entropie, Clausius'sche Ungleichung, Freie Energie, Freie Enthalpie, Chemisches Potential, Chemisches Gleichgewicht, Aktivität, Van't Hoff'sche Reaktionsisobare, Gleichgewichtsberechnungen an ausgewählten Beispielen, Prinzip von Le Chatelier und Braun, Gleichgewichtsberechnung bei multiplen Reaktionen, Lagrange'sche Multiplikatoren)

Chemische Kinetik (Reversible und Irreversible Reaktionen, Homogene und Heterogene Reaktionen, Elementarschritt, Reaktionsmechanismus, Mikrokinetik, Makrokinetik, Formalkinetik, Reaktionsgeschwindigkeit, Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit, Arrhenius-Gleichung, Aktivierungsenergie und Vorfaktor bei komplexen Reaktionen, Reaktion 0., 1., 2. Ordnung, Integration der Geschwindigkeitsgesetze, Damköhler-Zahl, Differentielle und Integrale Methode der Kinetischen Analyse, Grundtypen von Laborreaktoren zum Messen von Kinetiken, Halbwertszeiten, Kinetik komplexer Reaktionen, Parallelreaktionen, Reversible Reaktionen, Folgereaktionen, Reaktion mit vorgelagertem Gleichgewicht, Reduktion von Reaktionsmechanismen, Quasistationarität nach Bodenstein, Geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Michaelis-Menten Kinetik, Analytische Integration von Differentialgleichungen 1. Ordnung - integrierender Faktor, Numerische Integration Komplexer Kinetiken)

Typen Chemischer Reaktionsapparate (Chemische Reaktoren in Industrie und Labor, Ideale vs. Reale Reaktoren, Diskontinuierliche-, Halbkontinuierliche-, Kontinuierliche Reaktoren, Einphasig- Zweiphasig- Mehrphasige Reaktoren, Batch-Reaktor, Semi-Batch Reaktor, CSTR, Plug Flow Reaktor, Festbettreaktoren, Hordenreaktor, Drehrohröfen, Wirbelschichten, Gas-Flüssig-Reaktoren, Dreiphasen-Reaktoren)

Isotherme Idealreaktoren (Molbilanz eines chemische Reaktors, Molbilanz des Batch-Reaktors, Integration der Molbilanz des Batch-Reaktors für verschiedene Kinetiken, Partialbruchzerlegung, Molbilanz des Semibatch-Reaktors, Molbilanz des Plug Flow Reaktors, Analogie Batch Reaktor - PFR, Auslegung von PFR's bei Reaktionen mit Volumenänderung, komplexen Reaktionen, Molbilanz eines katalytischen Festbett-Reaktors, Auslegung eines Membranreaktors, Molbilanz des CSTR, Vergleich von CSTR und PFR hinsichtlich Umsatz und Selektivität, Molbilanz der Rührkesselkaskade, Numerisch-Iterative Berechnung von Rührkesselkaskaden, Newton-Raphson Verfahren, Graphische Auslegung von Rührkesselkaskaden)

Nichtisotherme Idealreaktoren (Energiebilanz chemischer Reaktoren, adiabate Reaktoren, adiabatische Temperaturerhöhung, Hordenreaktor für adiabate exotherme Gleichgewichtsreaktionen, Auslegung eines adiabaten Strömungsrohres, Levenspiel-Plots, Wärmedurchgang durch eine Reaktorwand, Wärmeübergang, Wärmeleitung, Wärmedurchgang durch eine gekrümmte Wand, Auslegung eines PFR im Gleichstrom und Gegenstrom, Wärmebilanz des Kühlmediums, CSTR mit Wärmeaustausch, Multiple Stationäre Zustände, Zünd-Lösch Verhalten, Stabilität eines CSTR, Komplexe Reaktionen in nicht-isothermen Reaktoren, optimales Temperaturprofil eines Reaktors)

lecture notes Raimund Horn

skript Frerich Keil

Books:

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken, Technische Chemie, Wiley-VCH

G. Emig, E. Klemm, Technische Chemie, Springer

A. Behr, D. W. Agar, J. Jörissen, Einführung in die Technische Chemie 

E. Müller-Erlwein, Chemische Reaktionstechnik 2012, 2. Auflage, Teubner Verlag

J. Hagen, Chemiereaktoren: Auslegung und Simulation, 2004, Wiley-VCH

H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall B

H. S. Fogler, Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1998 

L. D. Schmidt, The Engineering of Chemical Reactions, Oxford Univ. Press, 2009

J. B. Butt, Reaction Kinetics and Reactor Design, 2000, Marcel Dekker

R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill

G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010

A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology  An Integrated Textbook, WILEY-VCH 

Durchführung und Auswertung mehrerer Versuche aus dem Gebiet der Chemischen  Reaktionstechnik. Schwerpunkt: Idealreaktoren
* Satzreaktoren-Schätzung kinetischer Parameter für die Verseifung von Ethylacetat
* Kontinuierlicher Rührkessel, Verweilzeitverteilung, Reaktion
* Rührkesselkaskade, Verweilzeitspektrum
* Rohrreaktor, Verweilzeitspekrum, Reaktion

Vor der praktischen Durchführung der Versuche findet ein Kolloquium statt, in dem die Studierenden die theoretischen Grundlagen der Versuche sowie deren Umsetzung in die Praxis erläutern, reflektieren und diskutieren.

Die Studierenden verfassen zu jedem Versuch ein Protokoll. Sie erhalten Feedback zur Wissenschaftlichkeit ihrer Texte sowie wissenschaftlichen Standards (Zitierweise, Bildbeschriftung, etc.), sodass sie ihre Fertigkeiten diesbezüglich über den Verlauf des Praktikums kontinuierlich verbessern können

Levenspiel, O.: Chemical reaction engineering; John Wiley & Sons, New York, 3. Ed., 1999 VTM 309(LB)

Praktikumsskript

Skript Chemische Verfahrenstechnik 1 (F.Keil)

Grundzüge der Differential- und Integralrechnung mehrerer Variablen:

• Differentialrechnung mehrerer Veränderlichen
• Mittelwertsätze und Taylorscher Satz
• Extremwertbestimmung
• Implizit definierte Funktionen
• Extremwertbestimmung bei Gleichungsnebenbedinungen
• Newton-Verfahren für mehrere Variablen
• Fourierreihen
  
• Bereichsintegrale
• Kurven- und Flächenintegrale
• Integralsätze von Gauß und Stokes

• http://www.math.uni-hamburg.de/teaching/export/tuhh/index.html

  
  

Grundzüge der Theorie und Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen

• Einführung und elementare Methoden
• Existenz und Eindeutigkeit bei Anfangswertaufgaben
• Lineare Differentialgleichungen
• Stabilität und qualitatives Lösungsverhalten
• Randwertaufgaben und Grundbegriffe der Variationsrechnung
• Eigenwertaufgaben
• Numerische Verfahren zur Integration von Anfangs- und Randwertaufgaben
• Grundtypen bei partiellen Differentialgleichungen

• http://www.math.uni-hamburg.de/teaching/export/tuhh/index.html

  
  

Im Messtechnikpraktikum findet die Theorie aus den Vorlesungen „Physikalische Grundlagen der Messtechnik“ und „Messtechnik“ praktische Anwendung. In kleinen Gruppen lernen Studierende den Umgang mit verschiedenen Messtechniken aus der Industrie und Forschung kennen. Im Rahmen des Praktikums wird ein breites Spektrum an unterschiedlichen Messmethoden vermittelt, hierzu zählt unter anderem der Einsatz von HLPC-Säulen zur qualitativen Stoffanalyse, die Bestimmung von Stoffübergangskoeffizienten mithilfe von optischen Sauerstoffsensoren oder die Auswertung von Bilddaten zur Gewinnung von Prozessparametern. In dem Praktikum wird ebenfalls erlernt, wie Messdaten statistisch ausgewertet und Versuche korrekt dokumentiert werden. 

Hug, H.: Instrumentelle Analytik. Theorie und Praxis. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2015.

Kamke, W.: Der Umgang mit experimentellen Daten, insbesondere Fehleranalyse, im physikalischen Anfänger-Praktikum. Eine elementare Einführung. W. Kamke, Kirchzarten [Keltenring 197], 2010.

Strohrmann, G.: Messtechnik im Chemiebetrieb. Einführung in das Messen verfahrenstechnischer Größen. Oldenbourg, München, 2004.

Grundlegende Einführung in die Messtechnik für Verfahrensingenieur*innen. Beinhaltet Fehlerrechnung, Masseinheiten, Kalibrierung, Messdatenanlyse, Messtechniken und Sensoren. Speziell liegt der Augenmerk  auf der Messung von Temperatur, Druck, Durchfluss und Füllstand. Die Vorlesung gibt Einblicke in die neuesten Entwicklungen der Sensorik in der Messtechnik und Verfahrenstechnik.

Fraden, Jacob (2016): Handbook of Modern Sensors. Physics, Designs, and Applications. 5th ed. 2016. Cham, New York: Springer. Online verfügbar unter http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&scope=site&db=nlebk&AN=1081958.

Hering, Ekbert; Schönfelder, Gert (2018): Sensoren in Wissenschaft und Technik. Funktionsweise und Einsatzgebiete. 2. Aufl. 2018. Online verfügbar unter http://dx.doi.org/10.1007/978-3-658-12562-2.

Strohrmann, Günther (2004): Messtechnik im Chemiebetrieb. Einführung in das Messen verfahrenstechnischer Größen. 10., durchges. Aufl. München: Oldenbourg.

Tränkler, Hans-Rolf; Reindl, Leonhard M. (2014): Sensortechnik. Handbuch für Praxis und Wissenschaft. 2., völlig neu bearb. Aufl. Berlin: Springer Vieweg (VDI-Buch). Online verfügbar unter http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-29942-1.

Webster, John G.; Eren, Halit B. (2014): Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, Second Edition. Electromagnetic, Optical, Radiation, Chemical, and Biomedical Measurement. 2nd ed. Hoboken: Taylor and Francis. Online verfügbar unter http://gbv.eblib.com/patron/FullRecord.aspx?p=1407945.

Klassische Mechanik — Kinematik, Dynamik, Energie, Impuls und Erhaltungssätze, Starre Körper, Translation und Rotation, Drehimpuls
Mechanik von Gasen und Flüssigkeiten — Hydrostatik und Hydrodynamik 
Wärmelehre — Temperatur, Wärme, Wärmetransport, Ideales Gas, Zustandsänderungen, Kreisprozesse, Hauptsätze der Thermodynamik
Elektrizitätslehre — Elektrostatik, elektrische Leitung, Magnetismus, Lorentzkraft, Maxwellsche Gleichungen (Integralform)

• Einführung in die Enzymkinetik
• Immobilisierung von Enzymen und ganzen Zellen
• Stoichiometrie des Zellwachstums und der Produktbildung
• Mikrobielle Wachstumskinetik und Wachstumsmodelle
• Erhaltungsstoffwechsel
• Grundlegende Reaktortypen der Bioverfahrenstechnik
• Fermentation in Batch, Fed-Batch, Chemostat und Turbidostat
• Berechnung von Hauptparametern fermentativer Prozesse
• Rheologie und mechanischer Energieeintrag
• Begasung von Bioprozessen (aerobe und mikroaerobe)
• Diskussion mit Bioverfahrenstechnikern großer und kleiner Unternehmen, anteilig Alumni der TUHH
• Repetitorium

A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH,2nd ed. 2006

H.W. Blanch, D. Clark: Biochemical Engineering, Taylor & Francis, 1997 

P. M. Doran: Bioprocess Engineering Principles, 2nd. edition, Academic Press, 2013

H. Chmiel, R. Takors, D. Weuster-Botz (Herausgeber): Bioprozeßtechnik, Springer Spektrum, 2018

K.-E. Jaeger, A. Liese, C. Syldatk: Einführung in die Enzymtechnologie, Springer, 2018

In diesem Praktikum werden die Kultivierungs- und Aufarbeitungstechniken am Beispiel der Produktion eines Enzyms mit einem rekombinanten Mikroorganismus aufgezeigt. Darüber hinaus werden die Charakterisierung und Simulation der Enzymkinetik sowie die Anwendung des Enzyms in einem Enzymreaktor durchgeführt.

Skript

• Einführung in Python und allgemeine Programmierkonzepte

• • Grundkenntnisse

  • Modularisierung und Namensräume

  • Datenstrukturen wie Arrays, Listen, Bäume, Dictionaries

  • Einfache Algorithmen und Laufzeiten

  • Jenseits genauer Berechenbarkeit: Nutzung von Zufall und Annäherung

  • Random walks und Simulation

  • Stochastische Programme, Wahrscheinlichkeit, Verteilungen

  • Monte-Carlo-Simulation und approximative Berechnung

  • Sampling, zentraler Grenzwertsatz, Konfidenzintervalle

• Data-Handling: experimentelle Daten aufbereiten und verstehen

  • Daten aus Files extrahieren

  • Daten visualisieren: Plotting, Diagramme, Heatmaps

  • Modellerstellung: Curve Fitting, Linear Regression, ...

• Machine Learning Tools: Struktur und Muster in Daten finden

  • Feature vectors und distance metrics

  • Clustering

  • Classification methods

• Netzwerke und Kommunikation

  • Internet und Security Basics (z.B. TLS)

  • Einfache Client Server Programmierung mit TCP und TLS

  • Internet of Things (z.B. auch mit Bezug zu Daten)

• Weitere Computer-Fertigkeiten wie z.B. Umgang mit Dateiformaten und User Interface Programmierung werden im Sinne von "Learning by doing" in die Beispiele bzw. Übungen integriert. Ähnliches gilt für fortgeschrittene Programmiertechniken.

John V. Guttag: Introduction to Computation and Programming Using Python.
With Application to Understanding Data. 2nd Edition. The MIT Press, 2016.

1. Einführung: Anwendungen der Mischphasenthermodynamik
2. Thermodynamische Beziehungen in Mehrkomponentensystemen: Fundamentalgleichungen, chemisches Potential, Fugazität
3. Phasengleichgewichte von Reinstoffen: Thermodynamisches Gleichgewicht, Dampfdruck, Gibbs‘sche Phasenregel 
4. Zustandsgleichungen: Virialgleichungen, van-der-Waals Gleichung, generalisierte Zustandsgleichungen
5. Mischungsgrößen: Ideale und reale Mischungen, Exzessgrößen, partiell molare Größen
6. Dampf-Flüssig-Gleichgewichte: binäre Systeme,  Azeotrope, Phasengleichgewichtbeziehung
7. Gas-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Henry-Koeffizient
8. G^E-Modelle: Hildebrand-Modell, Flory-Huggins-Modell, Wilson-Modell, UNIQUAC, UNIFAC
9. Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, Phasengleichgewichte in binären und ternären Systemen
10. Fest-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, binäre Systeme
11. Chemische Reaktionen: Reaktionslaufzahl, Massenwirkungsgesetz, Druck- und Temperatureinfluss
12. Osmotischer Druck

• Jürgen Gmehling, Bärbel Kolbe: Thermodynamik. VCH 1992
• J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. de Azevedo: Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed. Prentice Hall, 1999.
• J.W. Tester, M. Modell: Thermodynamics and its Applications. 3^rd ed. Prentice Hall, 1997.J.P. O´Connell, J.M. Haile: Thermodynamics. Cambridge University Press, 2005.

1. Einführung: Anwendungen der Mischphasenthermodynamik
2. Thermodynamische Beziehungen in Mehrkomponentensystemen: Fundamentalgleichungen, chemisches Potential, Fugazität
3. Phasengleichgewichte von Reinstoffen: Thermodynamisches Gleichgewicht, Dampfdruck, Gibbs‘sche Phasenregel 
4. Zustandsgleichungen: Virialgleichungen, van-der-Waals Gleichung, generalisierte Zustandsgleichungen
5. Mischungsgrößen: Ideale und reale Mischungen, Exzessgrößen, partiell molare Größen
6. Dampf-Flüssig-Gleichgewichte: binäre Systeme,  Azeotrope, Phasengleichgewichtbeziehung
7. Gas-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Henry-Koeffizient
8. G^E-Modelle: Hildebrand-Modell, Flory-Huggins-Modell, Wilson-Modell, UNIQUAC, UNIFAC
9. Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, Phasengleichgewichte in binären und ternären Systemen
10. Fest-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, binäre Systeme
11. Chemische Reaktionen: Reaktionslaufzahl, Massenwirkungsgesetz, Druck- und Temperatureinfluss
12. Osmotischer Druck

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben in Kleingruppen und stellen die Ergebnisse in der Übungsgruppe vor.

• Jürgen Gmehling, Bärbel Kolbe: Thermodynamik. VCH 1992
• J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. de Azevedo: Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed. Prentice Hall, 1999.
• J.W. Tester, M. Modell: Thermodynamics and its Applications. 3^rd ed. Prentice Hall, 1997.J.P. O´Connell, J.M. Haile: Thermodynamics. Cambridge University Press, 2005.

1. Einführung: Anwendungen der Mischphasenthermodynamik
2. Thermodynamische Beziehungen in Mehrkomponentensystemen: Fundamentalgleichungen, chemisches Potential, Fugazität
3. Phasengleichgewichte von Reinstoffen: Thermodynamisches Gleichgewicht, Dampfdruck, Gibbs‘sche Phasenregel 
4. Zustandsgleichungen: Virialgleichungen, van-der-Waals Gleichung, generalisierte Zustandsgleichungen
5. Mischungsgrößen: Ideale und reale Mischungen, Exzessgrößen, partiell molare Größen
6. Dampf-Flüssig-Gleichgewichte: binäre Systeme,  Azeotrope, Phasengleichgewichtbeziehung
7. Gas-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Henry-Koeffizient
8. G^E-Modelle: Hildebrand-Modell, Flory-Huggins-Modell, Wilson-Modell, UNIQUAC, UNIFAC
9. Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, Phasengleichgewichte in binären und ternären Systemen
10. Fest-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, binäre Systeme
11. Chemische Reaktionen: Reaktionslaufzahl, Massenwirkungsgesetz, Druck- und Temperatureinfluss
12. Osmotischer Druck

• Jürgen Gmehling, Bärbel Kolbe: Thermodynamik. VCH 1992
• J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. de Azevedo: Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed. Prentice Hall, 1999.
• J.W. Tester, M. Modell: Thermodynamics and its Applications. 3^rd ed. Prentice Hall, 1997.J.P. O´Connell, J.M. Haile: Thermodynamics. Cambridge University Press, 2005.

• Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften
• Hydrostatik
• Integrale Bilanzen - Stromfadentheorie
• Integrale Bilanzen - Erhaltungssätze
• Differentielle Bilanzen - Navier Stokes Gleichungen
• Wirbelfreie Strömungen - Potenzialströmungen
• Umströmung von Körpern - Ähnlichkeitstheorie
• Turbulente Strömungen
• Kompressible Strömungen
• Rohrhydraulik
• Turbomaschinen

1. Crowe, C. T.: Engineering fluid mechanics. Wiley, New York, 2009.
2. Durst, F.: Strömungsmechanik: Einführung in die Theorie der Strömungen von Fluiden. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006.
3. Fox, R.W.; et al.: Introduction to Fluid Mechanics. J. Wiley & Sons, 1994
4. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2006
5. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Einführung in die Physik von technischen Strömungen: Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008
6. Kuhlmann, H.C.:  Strömungsmechanik. München, Pearson Studium, 2007
7. Oertl, H.: Strömungsmechanik: Grundlagen, Grundgleichungen, Lösungsmethoden, Softwarebeispiele. Vieweg+ Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2009
8. Schade, H.; Kunz, E.: Strömungslehre. Verlag de Gruyter, Berlin, New York, 2007
9. Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik 1: Grundlagen und elementare Strömungsvorgänge dichtebeständiger Fluide. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008
10. Schlichting, H. : Grenzschicht-Theorie. Springer-Verlag, Berlin, 2006
11. van Dyke, M.: An Album of Fluid Motion. The Parabolic Press, Stanford California, 1882.
12. White, F.: Fluid Mechanics, Mcgraw-Hill, ISBN-10: 0071311211, ISBN-13: 978-0071311212, 2011

In der Gruppenübung werden die Inhalte der Vorlesung aufgegriffen und anhand von Übungsaufgaben vertieft. Die Übungsaufgaben entsprechen in Qualität und Umfang den Aufgaben der Klausur. Themen: Reynoldssches Transporttheorem, Rohrdurchströmung, Freistrahl, Drehimpuls,
Navier-Stokes-Gleichungen, Potentialtheorie, Probeklausur, Rohrhydraulik, Pumpenauslegung.

Heinz Herwig: Strömungsmechanik, Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen, Springer Verlag, Berlin, 978-3-540-32441-6 (ISBN)

Herbert Oertel, Martin Böhle, Thomas Reviol: Strömungsmechanik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer Verlag, Berlin, ISBN: 978-3-658-07786-0

Joseph Spurk, Nuri Aksel: Strömungslehre, Einführung in die Theorie der Strömungen, Springer Verlag, Berlin, ISBN: 978-3-642-13143-1.

In der Hörsaalübung werden die Inhalte der Vorlesung weiter vertieft und in die praktische Anwendung überführt. Dies geschieht anhand von Beispielsaufgaben aus der Praxis, die den Studierenden nach der Vorlesung zum Download bereitgestellt werden. Die Studierenden sollen diese Aufgaben mit Hilfe des Vorlesungsstoffes eigenständig oder in Gruppen lösen. Die Lösung wird dann mit Studierenden unter wissenschaftlicher Anleitung diskutiert, wobei Aufgabenteile an der Tafel präsentiert werden. Am Ende der Hörsaalübung wird die Aufgabe an der Tafel korrekt vorgerechnet. Parallel zur Hörsaalübung finden Tutorien statt, bei denen die Studierenden in Kleingruppen Klausuraufgaben unter Zeitvorgabe rechnen und die Lösung anschließend diskutieren

1. Crowe, C. T.: Engineering fluid mechanics. Wiley, New York, 2009.
2. Durst, F.: Strömungsmechanik: Einführung in die Theorie der Strömungen von Fluiden. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006.
3. Fox, R.W.; et al.: Introduction to Fluid Mechanics. J. Wiley & Sons, 1994
4. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2006
5. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Einführung in die Physik von technischen Strömungen: Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008
6. Kuhlmann, H.C.:  Strömungsmechanik. München, Pearson Studium, 2007
7. Oertl, H.: Strömungsmechanik: Grundlagen, Grundgleichungen, Lösungsmethoden, Softwarebeispiele. Vieweg+ Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2009
8. Schade, H.; Kunz, E.: Strömungslehre. Verlag de Gruyter, Berlin, New York, 2007
9. Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik 1: Grundlagen und elementare Strömungsvorgänge dichtebeständiger Fluide. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008
10. Schlichting, H. : Grenzschicht-Theorie. Springer-Verlag, Berlin, 2006
11. van Dyke, M.: An Album of Fluid Motion. The Parabolic Press, Stanford California, 1882.
12. White, F.: Fluid Mechanics, Mcgraw-Hill, ISBN-10: 0071311211, ISBN-13: 978-0071311212, 2011

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
  • Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben in Kleingruppen und stellen die Ergebnisse in der Übungsgruppe vor

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
• Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
• Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

Die Studierenden absolvieren in diesem Praktikum acht Versuche. Zu jedem der acht Versuche gibt es ein Kolloquium. In diesem reflektieren die Studierenden ihr Wissen und diskutieren es anschließend auf Fachebene mit dem Lehrpersonal und den Mitstudierenden.

Die Studierenden arbeiten stark arbeitsteilig in kleinen Gruppen. Über alle Versuche wird ein Abschlussprotokoll verfasst. Die Studierenden erhalten eine Rückmeldung zu den Standards des wissenschaftlichen Schreibens, sodass sie über die Dauer des Praktikums ihre Kompetenzen in diesem Bereich ausbauen können.

Themen des Praktikums:

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
• Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

1. Wärmeübertragung
   1. Einführung, Eindimensionale Wärmeleitung
   2. Konvektiver Wärmeübergang, Wärmedurchgang
   3. Wärmeübertrager
   4. Mehrdimensionale Wärmeleitung
   5. Instationäre Wärmeleitung
   6. Wärmestrahlung
2. Stoffübertragung
   1. Einseitige Diffusion, Äquimolare Gegenstromdiffusion
   2. Grenzschichttheorie, Instationäre Stoffübertragung
   3. Wärme- und Stoffübertragung Einzelpartikel/Festbett
   4. Kopplung Stoffübertragung mit chemischen Reaktionen

Für die Verbesserung der Anschaulichkeit in der Vorlesung wurden für die Studierenden Videos ausgesucht, die in die Vorlesungen eingebunden waren. Zur Gestaltung der Selbstlernzeit wurden semesterbegleitenden Aufgaben entwickelt, mit denen die Studierenden sich während des Semesters vertieft auf den Lehrinhalt vorbereiten.

1. H.D. Baehr und K. Stephan: Wärme- und Stoffübertragung, Springer
2. VDI-Wärmeatlas

Signale und Systeme

• Lineare Systeme, Differentialgleichungen und Übertragungsfunktionen
• Systeme 1. und 2. Ordnung, Pole und Nullstellen, Impulsantwort und Sprungantwort
• Stabilität

Regelkreise

• Prinzip der Rückkopplung: Steuerung oder Regelung
• Folgeregelung und Störunterdrückung
• Arten der Rückführung, PID-Regelung
• System-Typ und bleibende Regelabweichung
• Inneres-Modell-Prinzip

Wurzelortskurven

• Konstruktion und Interpretation von Wurzelortskurven
• Wurzelortskurven von PID-Regelkreisen

Frequenzgang-Verfahren

• Frequenzgang, Bode-Diagramm
• Minimalphasige und nichtminimalphasige Systeme
• Nyquist-Diagramm, Nyquist-Stabilitätskriterium, Phasenreserve und Amplitudenreserve
• Loop shaping, Lead-Lag-Kompensatoren
• Frequenzgang von PID-Regelkreisen

Totzeitsysteme

• Wurzelortskurve und Frequenzgang von Totzeitsystemen
• Smith-Prädiktor

Digitale Regelung

• Abtastsysteme, Differenzengleichungen
• Tustin-Approximation, digitale PID-Regler

Software-Werkzeuge

• Einführung in Matlab, Simulink, Control Toolbox
• Rechnergestützte Aufgaben zu allen Themen der Vorlesung

• Werner, H., Lecture Notes „Introduction to Control Systems“
• G.F. Franklin, J.D. Powell and A. Emami-Naeini "Feedback Control of Dynamic Systems", Addison Wesley, Reading, MA, 2009
• K. Ogata "Modern Control Engineering", Fourth Edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2010
• R.C. Dorf and R.H. Bishop, "Modern Control Systems", Addison Wesley, Reading, MA 2010

Ökonomische und ökologische Bewertung von Fallstudien einschließlich der Erstellung von den entsprechenden Bilanzgrenzen für die unterschiedlichen Fälle. Für die einzelnen Fälle gelten die folgenden Aspekte.

1. Berechnung der spezifischen Kosten mithilfe statischer und dynamischer Verfahren; dies inkludiert eine Abschätzung der zugrunde zu legenden Kostenbasis und entsprechende Sensitivitätsanalysen.

2. Erstellen einer Ökobilanz inklusive Zieldefinition, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung und Auswertung / Interpretation.

3. Für die unterschiedlichen Fälle / Veränderungen Ermittlung des Einfluss auf die ökonomische und ökologische Prozessbewertung; dies gilt u. a. für

- Allokation/Koppel- bzw. Nebenpunkte

- Lernkurven- und andere Ansätze für zukünftige Zeitpunkte

- Setzung des administrativen Rahmens / der politischen Zielvorgaben

- Analyse der Unsicherheit von Daten und Annahmen

Innerhalb des Seminars werden die verschiedenen Aufgabenstellungen aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt. Die Bearbeitung erfolgt sowohl einzeln als auch in kleineren Gruppen.

Skripte der Vorlesungen

• Einführung: Notwendigkeit einer Umweltbewertung unter Berücksichtigung der vor- und nachgelagerten Prozesse
• Anthropogene Umweltwirkungen
• Übersicht Umweltbewertungsmethoden und -verfahren
• Elemente von Umweltbewertungsmethoden und -verfahren
• Ziel-, Objekt- und Rahmendefinition
• Analyse und Bewertung
• Mess- und Analyseverfahren
• Geoinformationssysteme für raumbezogene Umweltanalysen
• Systeme und Modelle
• Ökologische Bewertungsansätze
• Ökonomische und soziale Bewertungsansätze
• Grundsätze von Umweltpolitik und Umweltrecht
• Lebenszyklusanalysen
• „Klassische“ Ökobilanzen (Zieldefinition, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung, Auswertung / Interpretation)
• Spezialformen (Carbon Footprint, Water Footprint, KEA)
• Social LCA
• Weitergehende Ansätze
• Weitere Umweltbewertungsinstrumente
• Globale Aspekte der Umweltbewertung

Skript der Vorlesung

• Einführung; Definitionen; Bedeutung der Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung für Projekte; Preise und Kosten; Kosten von Produktionssystemen versus Kosten von einzelnen Projekten
• Kostenschätzungen und Kostenberechnungen; Definitionen; Kostenberechnung; Kostenschätzung; Berechnung von Kosten für Bereitstellung von Arbeit und Leistung
• Wirtschaftlichkeitsrechnung; Definitionen; Methoden: statische Verfahren, dynamische Verfahren; betriebswirtschaftliche versus volkwirtschaftliche Betrachtung; Leistung und Arbeit bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung
• Berücksichtigung von Unsicherheiten bei Projekten; Definitionen; technische Unsicherheiten; Kostenunsicherheiten; sonstige Unsicherheiten
• Kostenprojektionen; Ansätze und Methoden; Bewertung von Unsicherheiten
• Projektfinanzierung; Definitionen; Projekt- versus Unternehmensfinanzierung; Finanzierungsmodelle; Eigenkapitalquote, DSCR; Behandlung von Risiken in der Projektfinanzierung

Skript der Vorlesung

• Kennzeichnung und Darstellung von Partikeln und Partikelkollektiven
• Kennzeichnung einer Trennung
• Kennzeichnung einer Mischung
• Zerkleinern
• Agglomerieren/Kornvergrößerung
• Lagern und Fließen von Schüttgütern
• Grundlagen der Fluid-Feststoff-Strömungen
• Verfahren zur Klassierung und Sortierung von Partikelkollektiven
• Abtrennung von Partikeln aus Flüssigkeiten und Gasen
• Strömungsmechanische Grundlagen der Wirbelschichttechnik
• Hydraulische und pneumatische Förderung von Feststoffen

Ein Schwerpunkt bei der Vorlesung ist es, nicht nur Grundlagen und Auslegung der Verfahren und Apparate darzustellen, sondern insbesondere auch die Einbindung in Herstellungsprozesse und Verfahren zum Beispiel der Luft- und Wasserreinhaltung zu behandeln.  

Schubert, H.; Heidenreich, E.; Liepe, F.; Neeße, T.: Mechanische Verfahrenstechnik. Deutscher Verlag für die Grundstoffindustrie, Leipzig, 1990.

Stieß, M.: Mechanische Verfahrenstechnik I und II. Springer Verlag, Berlin, 1992.

• Partikelmeßtechnik: Siebung und Laserstreulichtanalyse
• Partikelmeßtechnik: Pipettenanalyse, Sedimentometer
• Mischung
• Zerkleinerung
• Gaszyklon
• Oberflächenbestimmung mit dem Blaine-Gerät, Handfilterversuch
• Bestimmung von Schüttguteigenschaften

Die Versuche werden in Gruppen von ca. 4 Studierenden durchgeführt. Hierbei lernen die Studierenden nicht nur die Apparate und Verfahren der Feststoffverfahrenstechnik kennen, sondern üben gleichzeitig während der Eingangskolloquia und den Endberichten zu den einzelnen Versuchen die Präsentation und Diskussion von fachlichen Fragestellungen und Ergebnissen. Sie erhalten Anleitung zur wissenschaftlichen Arbeitsweise und Feedback zu ihrer eigenen Umsetzung, sodass sie über den Verlauf des Praktikums ihre Kompetenzen in diesem Bereich ausbauen können.

Schubert, H.; Heidenreich, E.; Liepe, F.; Neeße, T.: Mechanische Verfahrenstechnik. Deutscher Verlag für die Grundstoffindustrie, Leipzig, 1990.

Stieß, M.: Mechanische Verfahrenstechnik I und II. Springer Verlag, Berlin, 1992.

Methoden und Werkzeuge

- Globale Bilanzgleichungen, Grafische Abbildung von Prozessen, Bilanzausgleich und Datenvalidierung

Prozesssynthese

- Grobaufbau verfahrenstechnischer  Prozesse, Entscheidungsebenen bei der Prozessentwicklung, Reaktorsynthese, Synthese von Trennprozessen, Alternativen und Auswahlkriterien, Energieintegration, experimentelle Validierung, Auswahl von Hilfsstoffen

Kostenrechnung und Projektmanagement

Herstellungskosten, Investitionskosten, Wirtschaftliche Bewertung (Ein- und Mehrperiodische Bewertung), Grundlagen des Projektmanagement

- Organisation prokaryotischer DNA, Struktur und Funktion, DNA-Replikation

- Regulation der Genexpression, Trankskription und Translation

- Mechanismen der Genübertragung, Rekombination, Transposition

- Mutation und DNA-Reparatur

- DNA-Klonierung

- DNA-Sequenzierung

- Polymerase-Kettenreaktion

- Genomsequenzierung, (Meta)Genomics, Transcriptomics und Proteomics

Rolf Knippers, Molekulare Genetik, Georg Thieme Verlag Stuttgart

Munk, K. (ed.), Genetik, 2010, Thieme Verlag

John Ringo, Genetik kompakt, 2006, Elsevier GmbH, München

T. A. Brown, Gene und Genome, 2007, 3. Aufl., Spektrum Akademischer Verlag,

Jochen Graw, Genetik, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 

Während des Praktikums werden Methoden der Mikrobiologie, Biochemie sowie der Genetik erlernt.

Vor der praktischen Durchführung der Versuche findet ein Kolloquium statt, in dem die Studierenden die theoretischen Grundlagen der Versuche sowie deren Umsetzung in die Praxis erläutern, reflektieren und diskutieren.

Die Studierenden verfassen zu jedem Versuch ein Protokoll. Sie erhalten Feedback zur Wissenschaftlichkeit ihrer Texte sowie wissenschaftlichen Standards (Zitierweise, Bildbeschriftung, etc.), sodass sie ihre Fertigkeiten diesbezüglich über den Verlauf des Praktikums kontinuierlich verbessern können.

Im Praktikum behandelte Themen:

- Morphologie und Wachstumsstadien zur Unterscheidung unterschiedlicher Bakterienstämme

- Wachstumsbestimmung mittels Trübungsmessverfahren und optischer Dichte

- Ansetzen unterschiedlicher Närmedien

- Stammbestimmung mittels Gram-Färbung und API-Test

- Genetische Stammbestimmung mittels 16S rRNA-Analyse

- Lichtmikroskopische Beurteilung verschiedener Bakterienstämme

- BLAST-Analysen

- Enzymaktvitätsmessungen und Enzymkinetik (Michaelis-Menten -Gleichung, Lineweaver-Burk)

- Enzyme als Biokatalysatoren (Nutzung von Enzymen und ihre Aktivität in Wachmitteln)

Brock Mikrobiologie / Brock Microbiology (Michael T. Madigan, John M. Martinko)

Mikrobiologisches Grundpraktikum (Steve K. Alexander, Dennis Strete)

• Einführung: Stand der Technik und Entwicklungstrends mikrobieller und biokatalytischer Bioprozesse, Einführung in die Vorlesung
• Mediendesign und -optimierung, Sterilisation
• mathematische Beschreibung von Sofftransporteffekten in heterogenen Reaktionen mit immobilisierten Enzymen, Mikroorganismen oder Zellen
• Grundlegende Konzepte für mathematische Modelle für Bio-Prozesse
  
• Bioreaktoren - Konzepte, Auslegung, Regelungstechnik, Betrieb, scale-up
• Aufarbeitung in biotechnologischen Produktionsprozessen
• Ausgewählte biotechnologische Produktionsprozesse (z.B. Antibiotika, Aminosäuren, therapeutische Antikörper)
• Repititorium
  

P. F. Stanbury, A. Whitaker, S. J. Hall, Principles of Fermentation Technology, 3^rd. Edition, Butterworth-Heinemann, 2016.

H. Chmiel, R. Takors, D. Weuster-Botz (Herausgeber): Bioprozeßtechnik, Springer Spektrum, 2018

R.H. Balz et al.: Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology, 3. edition, ASM Press, 2010 

H.W. Blanch, D. Clark: Biochemical Engineering, Taylor & Francis, 1997 

P. M. Doran: Bioprocess Engineering Principles, 2. edition, Academic Press, 2013

V.C. Hass, R. Pörtner: Praxis der Bioprozesstechnik, Springer Spektrum, 2011

• Einführung: Stand der Technik und Entwicklungstrends mikrobieller und biokatalytischer Bioprozesse, Einführung in die Vorlesung
• Mediendesign und -optimierung, Sterilisation
• Stofftransporteffekte bei immobilisierten Enzymen, Mikroorganismen und Zellen
  
• Bioreaktoren - Auslegung, scale-up
• Aufarbeitung in biotechnologischen Produktionsprozessen
• Ausgewählte biotechnologische Produktionsprozesse (z.B. Antibiotika, Aminosäuren, therapeutische Antikörper)

Die Studierenden stellen in der Übungsgruppe Aufgaben vor und diskutieren im Anschluss mit Mitstudierenden und Lehrpersonal darüber.

P. F. Stanbury, A. Whitaker, S. J. Hall, Principles of Fermentation Technology, 3^rd. Edition, Butterworth-Heinemann, 2016.

H. Chmiel, R. Takors, D. Weuster-Botz (Herausgeber): Bioprozeßtechnik, Springer Spektrum, 2018

R.H. Balz et al.: Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology, 3. edition, ASM Press, 2010 

H.W. Blanch, D. Clark: Biochemical Engineering, Taylor & Francis, 1997 

P. M. Doran: Bioprocess Engineering Principles, 2. edition, Academic Press, 2013

V.C. Hass, R. Pörtner: Praxis der Bioprozesstechnik, Springer Spektrum, 2011

Die Studierenden planen in Gruppen eine Produktionsanlage für einen mikrobiellen Prozess (up-stream) unter Anwendung der Software „Bioprozesstrainer“ aus Hass & Pörtner „Praxis der Bioprozesstechnik“. Die Auslegung der Produktionsanlage soll dabei zwei große Themen verbinden: Anlagentechnik (Bioreaktoren, Art, Leistungseintrag, Begasung, Rührer, Scale-Up, etc) und Prozessführung (Prozessmodi, Fütterungsstrategien, etc).

Die Ergebnisse werden in Kurzvorträgen zum aktuellen Stand der Arbeit und einen abschließenden Vortrag vorgestellt und in einer schriftlichen Ausarbeitung zusammengefasst.

V.C. Hass, R. Pörtner: Praxis der Bioprozesstechnik, Springer Spektrum, 2011

H. Chmiel, R. Takors, D. Weuster-Botz (Herausgeber): Bioprozesstechnik, Springer Spektrum, 2018

• Einführung
• Atomaufbau und Bindungen
• Strukturen der Festkörper
• Miller’sche Indizes,
• Gitterbaufehler
• Gefüge
• Diffusion
• Mechanische Eigenschaften
• Versetzungen und Verfestigungen
• Phasenumwandlungen
• Zustandsdiagramme, Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm
• Metallische Werkstoffe
• Korrosion
• Polymere Werkstoffe
• Keramische Werkstoffe

• Bargel, H.-J.; Schulze, G. (Hrsg.): Werkstoffkunde. Berlin u.a., Springer Vieweg, 2012.
• Bergmann, W.: Werkstofftechnik 1. München u.a., Hanser, 2009.
• Bergmann, W.: Werkstofftechnik 2. München u.a., Hanser, 2008.
• Callister, W. D.; Rethwisch, D. G.: Materialwissenschaften und Werkstofftechnik: eine Einführung, Übersetzungshrsg.: Scheffler, M., 1. Auflage, Weinheim, Wiley-VCH, 2013.
• Seidel, W. W.,Hahn, F.: Werkstofftechnik. München u.a., Hanser, 2012.

Folgende Tätigkeiten können Studierenden angerechnet werden:

• Praktika in der Industrie (z.B. auch in den Semesterferien)
• Abgeschlossene praktische Projekte mit Konstruktions- und Werkstatttätigkeit (Grundpraktikum) an Instituten der VT
• Tätigkeiten an Versuchsanlagen in Instituten der VT
• Eigenes Projekt in Studierendenwerkstatt
• Kleine Projekte im FabLab

Folgende Veranstaltungen können als Vortrag angerechnet werden:

• Ringvorlesungen
• VT-Kolloquien
• Mastervorträge

Für nähere Informationen s. https://www.tuhh.de/verfahrenstechnik/lehre.html

Diese Lehrveranstaltung behandelt die rechtlichen Rahmenbedingungen biotechnologischer und chemischer Arbeiten. Anhand von Auszügen der zu berücksichtigenden Gesetze und Verordnungen (z.B. Arbeitsschutzgesetz, Biostoffverordnung, Gentechnikgesetz u.a.) werden die rechtlichen Rahmenbedingungen eruiert. Zusätzlich werden Anforderungen an die Sicherheitseinstufungen gentechnischer Arbeiten und die Ausstattung von Laboren für gentechnische Arbeiten dargestellt. Weiterhin werden nationale und internationale Anforderungen an die Arzneimittelherstellung mit industriellem Bezug diskutiert.

Die zum Zeitpunkt der Vorlesung gültigen Gesetze werden in der Vorlesung dargestellt und bekanntgegeben. 

Methoden zur Auswertung von DNA Sequenzierdaten

• Ablauf einer Genomsequenzierung auf einem MinION
• De novo Genom Assemblierung
• Metagenom Analysen
• Funktionelle und taxonomische Annotation von Gensequenzen
• Erstellung phylogenetischer Stammbäume
• Darstellung metabolischer Stoffwechselwege
• Genomemining
• Proteinstrukturanalysen

Relevante Literatur wird im Kurs zur Verfügung gestellt.

In der betriebswirtschaftlichen Horsaalübung werden die Inhalte der Vorlesung durch praktische Beispiele und die Anwendung der diskutierten Werkzeuge vertieft.

Bei angemessener Nachfrage wird parallel auch eine Problemorientierte Lehrveranstaltung angeboten, die Studierende alternativ wählen können. Hier bearbeiten die Studierenden in Gruppen ein selbstgewähltes Projekt, das sich thematisch mit der Ausarbeitung einer innovativen Geschäftsidee aus Sicht eines etablierten Unternehmens oder Startups befasst. Auch hier sollen die betriebswirtschaftlichen Grundkenntnisse aus der Vorlesung zum praktischen Einsatz kommen. Die Gruppenarbeit erfolgt unter Anleitung eines Mentors.

• Die Abgrenzung der BWL von der VWL und die Gliederungsmöglichkeiten der BWL
• Wichtige Definitionen aus dem Bereich Management und Wirtschaft
• Die wichtigsten Unternehmensziele und ihre Einordnung sowie (Kern-) Funktionen der Unternehmung
• Die Bereiche Produktion und Beschaffungsmanagement, der Begriff des Supply Chain Management und die Bestandteile einer Supply Chain
• Die Definition des Begriffs Information, die Organisation des Informations- und Kommunikations (IuK)-Systems und Aspekte der Datensicherheit; Unternehmensstrategie und strategische Informationssysteme
• Der Begriff und die Bedeutung von Innovationen, insbesondere Innovationschancen, -risiken und prozesse
• Die Bedeutung des Marketing, seine Aufgaben, die Abgrenzung von B2B- und B2C-Marketing
• Aspekte der Marketingforschung (Marktportfolio, Szenario-Technik) sowie Aspekte der strategischen und der operativen Planung und Aspekte der Preispolitik
• Die grundlegenden Organisationsstrukturen in Unternehmen und einige Organisationsformen
• Grundzüge des Personalmanagements
• Die Bedeutung der Planung in Unternehmen und die wesentlichen Schritte eines Planungsprozesses
• Die wesentlichen Bestandteile einer Entscheidungssituation sowie Methoden für Entscheidungsprobleme unter mehrfacher Zielsetzung, unter Ungewissheit sowie unter Risiko
• Grundlegende Methoden der Finanzmathematik
• Die Grundlagen der Buchhaltung, der Bilanzierung und der Kostenrechnung
• Die Bedeutung des Controlling im Unternehmen und ausgewählte Methoden des Controlling
• Die wesentlichen Aspekte von Entrepreneurship-Projekten

Neben der Vorlesung, die die Fachinhalte vermittelt, erarbeiten die Studierenden selbstständig in Gruppen einen Business-Plan für ein Gründungsprojekt. Dafür wird auch das wissenschaftliche Arbeiten und Schreiben gezielt unterstützt.

Bamberg, G., Coenenberg, A.: Betriebswirtschaftliche Entscheidungslehre, 14. Aufl., München 2008

Eisenführ, F., Weber, M.: Rationales Entscheiden, 4. Aufl., Berlin et al. 2003

Heinhold, M.: Buchführung in Fallbeispielen, 10. Aufl., Stuttgart 2006.

Kruschwitz, L.: Finanzmathematik. 3. Auflage, München 2001.

Pellens, B., Fülbier, R. U., Gassen, J., Sellhorn, T.: Internationale Rechnungslegung, 7. Aufl., Stuttgart 2008.

Schweitzer, M.: Planung und Steuerung, in: Bea/Friedl/Schweitzer: Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, Bd. 2: Führung, 9. Aufl., Stuttgart 2005.

Weber, J., Schäffer, U. : Einführung in das Controlling, 12. Auflage, Stuttgart 2008.

Weber, J./Weißenberger, B.: Einführung in das Rechnungswesen, 7. Auflage, Stuttgart 2006. 

• Regulatorische Vorgaben der „alternativen“ Kraftstoffe (u. a. RED)
• Überblick über heutige alternative Kraftstoffe
  • Biodiesel / HEFA
  • Bioethanol
  • Biomethan
  • Weitere Kraftstoffe
• Überblick über zukünftige alternative Kraftstoffe
  • Biokraftstoffe der 2. Generation
  • Wasserstoff und Wasserstoffderivate
  • Strom-basierte Kraftstoffe
  • Weitere Kraftstoffe
• Elektromobilität
  • mit Batterie
  • mit Wasserstoff-Brennstoffzelle
• Märkte und Marktentwicklungen
• CO₂-Analysen der verschiedenen Optionen je Einsatzbereich
• Globale Megatrends und zukünftige Herausforderungen
• Entwicklungen bei Fahrzeug- und Antriebstechnologien
• Energieszenarien bis 2050 und Bedeutung für den Mobilitätssektor

Eigene Unterlagen, Veröffentlichungen, Fachliteratur

Literature: Own documents, publications, technical literature

Dieses Modul beinhaltet die Darstellung des erneuerbaren Energieangebots sowie eine Diskussion der jeweiligen Techniken zur Bereitstellung der gewünschten End- bzw. Nutzenergie. Konkret inkludiert dies die Möglichkeiten zur Sonnenenergienutzung zur Wärme- und Stromerzeugung (d. h. passive Sonnenenergienutzung, Solarkollektoren zur Niedertemperaturwärmebereitstellung, solarthermische Stromerzeugung, photovoltaische Stromerzeugung), die Nutzung Windenergie zur Stromerzeugung (d. h. Onshore- und Offshore-Windkraftnutzung), die Wasserkraftnutzung zur Stromerzeugung (d. h. Lauf- und Speicherwasserkraft), die Nutzung der Meeresenergie zur Stromerzeugung (u. a. Gezeitenkraftwerke) und die Nutzung der Geothermie zur Wärme- und Stromerzeugung (d. h. Nutzung der oberflächennahen Nutzung mittels Wärmepumpen, Nutzung der tiefen Geothermie zur Wärme- und/oder Stromerzeugung).

Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - System­technik, Wirtschaft­lichkeit, Umweltaspekte; Springer, Berlin, Heidelberg, 2020, 6. Auflage

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben im Bereich der erneuerbaren Energien. Ihre Lösungsansätze präsentieren sie in der Übungsgruppe und diskutieren mit den Mitstudierenden und dem Lehrpersonal im Anschluss darüber.

Mögliche Themen der Aufgaben sind:

• Solarthermische Wärmeerzeugung
• Konzentration Solarthermie
• Photovoltaik 
• Windenergie
• Wasserkraft
• Wärmepumpe

Tiefe Geothermie

Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - System­technik, Wirtschaft­lichkeit, Umweltaspekte; Springer, Berlin, Heidelberg, 2020, 6. Auflage

Diese Vorlesung beinhaltet alle Optionen zur Energiebereitstellung aus Biomasse; dies inkludiert eine Bereitstellung von Wärme, Strom und Kraftstoffen. Dazu wird zuerst auf die jeweilige Biomasseressource und dessen Entstehung eingegangen. Anschließend wird die Biomassebereitstellung adressiert, mit der die Brücke zwischen den Biomasseanfall und der Nutzung geschlagen wird. Anschließend wird auf die unterschiedlichen Konversionsoptionen eingegangen. Dabei werden nur die Optionen vertieft dargestellt, die am Markt in Deutschland und Europa eine entsprechende Bedeutung haben. Dies beinhaltet

(a) eine Wärmeerzeugung aus biogenen Festbrennstoffen in Klein- und Großanlagen

(b) eine Stromerzeugung aus fester Biomasse über die Verbrennung

(c) eine Biogaserzeugung aus Rückständen, Nebenprodukten und Abfällen,

(d) eine Alkoholerzeugung aus Zucker und Stärke

(e) eine Biodieselerzeugung aus pflanzlichen Ölen.

Besonders eingegangen wird auch auf die entsprechenden Umweltaspekte. Auch erfolgt eine ökonomische Einordnung der verschiedenen Optionen.

• Einführung und Begriffe
• Werkstoffe in der Verfahrenstechnik
  
• Regeln für das normgerechte Erstellen von technischen Zeichnungen und Fließbildern
• Beispiele für Apparate und Apparateelemente
• Normgerechtes Erstellen von technischen Zeichnungen und Fließbilder
• Perspektivisches Darstellen von Rohrleitungssystemen und Apparateelementen
• Kesselformeln
• Spannungen und Dehnungen für den dickwandigen Hohlzylinder
• Wanddickenberechnung für den dünnwandigen Hohlzylinder mit Hilfe von Festigkeitsbedingung und Festigkeitshypothesen
• System Flansch-Schraube-Dichtung, Dichtungen
  
• Welle-Nabe-Verbindungen
• Lager
• Schraubenverbindungen
• Schweißverbindungen
  
• Wärmeübertrager

• Bargel, H.-J.; Schulze, G. (Hrsg.): Werkstoffkunde. Berlin u.a., Springer Vieweg, 2012.
• Bergmann, W.:  Werkstofftechnik 1. München u.a., Hanser, 2009.
  
• Bergmann, W.:  Werkstofftechnik 2. München u.a., Hanser, 2008.
• Callister, W. D.; Rethwisch, D. G.: Materialwissenschaften und Werkstofftechnik: eine Einführung, Übersetzungshrsg.: Scheffler, M., 1. Auflage, Weinheim, Wiley-VCH, 2013.
• Klapp, E.: Apparate- und Anlagentechnik, Springer, Berlin, 2002.
• Tietze, W.: Taschenbuch Dichtungstechnik, Vulkan, Essen, 2005.
• Titze, H., Wilke, H.-P.: Elemente des Apparatebaus, Springer, Berlin, 1992.
• Schwaigerer, S., Mühlenbeck, G.: Festigkeitsberechnung im Dampfkessel-, Behälter- und Rohrleitungsbau, Springer, Berlin, 1997.
• Seidel, W. W.,Hahn, F.: Werkstofftechnik. München u.a., Hanser, 2012. 
• Wagner, W.: Festigkeitsberechnungen im Apparate- und Rohrleitungsbau, Würzburg, Vogel, 2007.
• Wittel, H., Muhs, D., Jannasch, D.; Voßiek, J.: Roloff/Matek Maschinenelemente, Wiesbaden, Springer Vieweg, 22. Auflage, 2015.