Studiengangsbeschreibung

Inhalt

Das Studium des Chemie- und Bioingenieurwesens mit Abschluss Master of Science an der TUHH bereitet seine Absolventinnen und Absolventen auf innovatives Arbeiten in führenden Positionen der Chemie‑, Energie-, Umwelt-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie, bei Fachbehörden in diesem Bereich sowie auf selbstständiges wissenschaftliches Arbeiten in der Forschung vor. Die Masterausbildung ist dementsprechend durch eine wissenschaftliche Ausrichtung, eine inhaltliche Schwerpunktbildung und die Vermittlung von effektiven, strukturierten, interdisziplinären Arbeitsmethoden gekennzeichnet. Die inhaltlichen Schwerpunkte sind eng verknüpft mit den Forschungsthemen der Institute des Studiendekanats und spiegeln die Einheit von Forschung und Lehre wider. Dies gewährleistet stets aktuelle Vorlesungsinhalte und die Möglichkeit zur Mitarbeit in der Forschung an der TUHH z. B. im Rahmen von Studien- und Abschlussarbeiten. In vielen Veranstaltungen wird durch problemorientiertes Lernen ein direkter Bezug zur industriellen Praxis hergestellt. Die frühere Trennung in Studiengänge „Verfahrenstechnik“ sowie „Bioverfahrenstechnik“ wurde gezielt überwunden um der immer stärkeren Differenzierung und zugleich Vernetzung der Disziplin Rechnung zu tragen und eine ganzheitliche Betrachtung zu ermöglichen. Stattdessen bietet das Studium ein hohes Maß an Freiheit bei der Wahl der Module was eine starke Profilbildung ermöglicht.

Ergänzend zu dem fachlichen Grundlagenkanon an der TUHH sind Seminare zur Personalen Kompetenzentwicklung im Rahmen des Theorie-Praxis-Transfers in das duale Studium integriert, die den modernen Berufsanforderungen an eine Ingenieurin bzw. einen Ingenieur gerecht werden und die Verknüpfung der beiden Lernorte unterstützt.

Die praxisintegrierenden dualen Intensivstudiengänge der TUHH bestehen aus einem wissenschaftsorientierten und einem praxisorientierten Teil, welche an zwei Lernorten durchgeführt werden. Der wissenschaftsorientierte Teil umfasst das Studium an der TUHH. Der praxisorientierte Teil ist mit dem Studium inhaltlich und zeitlich abgestimmt und findet jeweils in der vorlesungsfreien Zeit in einem Kooperationsunternehmen in Form von Praxismodulen und -phasen statt.


Berufliche Perspektiven

Mit einem Master-Abschluss der TUHH in Chemie- und Bioingenieurwesen kann man in folgenden Berufsfeldern tätig werden:

  • Chemie- und Pharmaindustrie
  • Lebensmittel- und Biotechnologie
  • Energie- und Umwelttechnik
  • Führungspositionen an der Schnittstelle zwischen Ingenieurwissenschaften/ Chemie/ Biologie
  • vielfältige Tätigkeitsbereiche: Forschung und Entwicklung, Produktion, Qualitätsmanagement, Unternehmensberatung

Lernziele

Wissen:

  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, einen breiten Überblick über Themen des Chemie- und Bioingenieurwesens zu geben sowie Teilgebiete der Disziplin in der Tiefe zu erklären.
  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, den aktuellen Stand der Wissenschaft im Bereich des Chemie- und Bioingenieurwesens umfassend wiederzugeben. Sie können die in diesem Feld sowie in angrenzenden Disziplinen auftretenden Phänomene fundiert erklären.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können die wesentlichen Prinzipien des Chemie- und Bioingenieurwesens zur Auslegung, Modellierung und Simulation verfahrenstechnischer und bioverfahrenstechnischer Prozesse und chemischer und biochemischer Reaktionen, von Energie-, Stoff- und Impulstransportprozessen, von Trennprozessen auf der Mikro-, Meso- und Makroskala sowie zum Betrieb entsprechender Anlagen umfassend und in Teilgebieten im Detail erläutern.
  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, die Auslegung einer verfahrenstechnischen Anlage hinsichtlich Impuls-, Wärme- und Stoffaustausch zu unterstützen und zu beurteilen. Die Absolventinnen und Absolventen können ökonomische, ökologische und soziale Aspekte verfahrenstechnischer Prozesse beurteilen und sind in der Lage, einen nachhaltigen Prozess zu gestalten.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können rechtliche Aspekte im Zusammenhang mit verfahrenstechnischen und bioverfahrenstechnischen Prozessen und Produktionsanlagen berücksichtigen. Die Absolventinnen und Absolventen können digitalen Werkzeugen im Fachbereich Chemie- und Bioingenieurwesen sinnvoll einsetzen.

Die im Studiengang vermittelten Themenkomplexe „Ethik“, „Nachhaltigkeit“ und „Entrepreneurship" eröffnen den Studierenden die Möglichkeit, zukunftsweisende unternehmerische Ansätze mit einem tiefen Bewusstsein für ethische Verantwortung und nachhaltige Praktiken zu verknüpfen, um innovative Lösungen für die Herausforderungen der modernen Welt zu entwickeln.

Fertigkeiten:

  • Die Absolventinnen und Absolventen können ihr Wissen über mathematisch-naturwissenschaftliche Grundlagen und Methoden der Ingenieurwissenschaften auf komplexe Probleme anwenden und Lösungen erarbeiten.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können für komplexe Problemstellungen aus dem Chemie- und Bioingenieurwesen (z. B. Auslegung von Anlagen, Berechnung von Wärme- und Stofftransportprozessen) geeignete Lösungsstrategien entwickeln und fachlich passende Methoden auswählen und umsetzen. Sie können den eingeschlagenen Lösungsweg wissenschaftlich angemessen schriftlich dokumentieren.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können praktische, eher allgemeine Problemstellungen aus dem Chemie- und Bioingenieurwesen (z. B. Entwurf eines Prozesses) auf Teilprobleme des eigenen Faches oder anderer relevanter Fachgebiete abbilden, geeignete Methoden zur Problemlösung finden und diese umsetzen. Sie können Ihre Lösung einer Zuhörerschaft klar strukturiert präsentieren.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können vor dem Hintergrund des aktuellen Forschungsstandes selbstständig Forschungsfragen entwickeln und unter Verwendung geeigneter Methoden eigenverantwortlich bearbeiten. Ihren eingeschlagenen Lösungsweg können sie angemessen dokumentieren und vor einem fachkundigen Publikum präsentieren und begründen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, Entwürfe für komplexe verfahrenstechnische Prozesse nach spezifizierten Anforderungen zu erarbeiten sowie andere Entwürfe anhand fachlicher Kriterien zu beurteilen.

Sozialkompetenz:

  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, Vorgehensweise und Ergebnisse ihrer Arbeit schriftlich und mündlich adressaten- und fachgerecht darzustellen und zu begründen. Die Absolventinnen und Absolventen können über Inhalte und Probleme des Chemie- und Bioingenieurwesens mit Fachleuten, interdisziplinär oder auch mit Laien kommunizieren. Sie können auf Nachfragen, Ergänzungen und Kommentare geeignet reagieren und Lösungsstrategien auch unter Einbezug verschiedener Perspektiven gemeinsam weiterentwickeln.
  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage in Teams zu arbeiten und für das Gelingen von Teilprozessen Verantwortung zu übernehmen. Sie können Teilaufgaben definieren, verteilen und integrieren und Arbeitsergebnisse einer Gruppe gemeinsam vertreten. Probleme in der Teamarbeit können sie eigenständig lösen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können sicher in einem internationalen Umfeld auf Englisch kommunizieren und diskutieren sowie spezifische verfahrenstechnische Problemlösungen in internationalen Teams erarbeiten.

Selbstständigkeit:

  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, eigenständige Recherchen anzustellen sich notwendiges fachliches Wissen zu erschließen. Die Absolventinnen und Absolventen können ihre vorhandenen Kompetenzen realistisch einschätzen, eigene Ziele definieren und Defizite selbstständig aufarbeiten.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können selbstorganisiert und -motiviert Themenkomplexe erlernen, eigenständig spezifische Themenkomplexe vertiefen sowie interessierende Problemstellungen auswählen und bearbeiten (lebenslanges Lernen).
  • Die Absolventinnen und Absolventen können ihre Ergebnisse selbstkritisch vor einem gesellschaftspolitischen Hintergrund hinterfragen und bewerten.

Studiengangsstruktur

Das Curriculum des Masterstudiengangs Chemie- und Bioingenieurwesen verfolgt einen Ansatz, der durch hohe Wahlfreiheit gekennzeichnet ist.

Kernqualifikation: Wahl von 5 aus 10 Fachmodulen, 30 LP, 1. und 2. Semester,
ergänzt um das Pflichtmodul Verantwortungsbewusstes Management: Entrepreneurship, Ethik, Nachhaltigkeit, 6 LP + 3 Pflichtmodule im Theorie-Praxis-Transfer, 30 LP.

Vertiefungsbereich: Wahlpflichtmodule im Umfang von 54 LP aus einem Katalog von 42 Modulen (258 LP) , 2.und 3. Semester

Masterarbeit: 30 LP, 4. Semester

Damit ergibt sich ein Gesamtaufwand von 150 LP.

In der Kernqualifikation werden 5 Module aus den 10 inhaltlich wichtigsten Bereichen des Studienfachs gewählt. Einzig verpflichtendes Modul ist das Modul Verantwortungsbewusstes Management: Entrepreneurship, Ethik, Nachhaltigkeit. Dies spiegelt die übergeordnete Bedeutung des Themas für zukünftige Ingenieur*innen wider.

Ergänzend zu dem fachlichen Grundlagenkanon an der TUHH sind Seminare zur Personalen Kompetenzentwicklung im Rahmen des Theorie-Praxis-Transfers in das duale Studium integriert. Hierbei handelt es sich um drei Praxismodule mit jeweils 10 LP.

Im Vertiefungsbereich erfolgt die Schwerpunktsetzung durch die eigenverantwortliche Wahl der Module. Diese wird durch das Angebot von Musterstudienverläufen unterstützt. Die Module haben einen hohen Anteil an Praktika zur Vertiefung praktischer Kompetenzen. Der Vertiefungsbereich enthält einen Technischen Ergänzungskurs. Dieser eröffnet die Wahl eines fachlich verwandten Moduls. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, neben den Fachmodulen, die überfachlichen und nichttechnischen Kompetenzen zu schulen.

Das dritte Semester ist gut geeignet für einen Auslandsaufenthalt, da laut Studienplan nur Wahlpflichtmodule zu absolvieren sind.

Fachmodule der Kernqualifikation

Modul M1759: Theorie-Praxis-Verzahnung im dualen Master

Modulverantwortlicher Dr. Henning Haschke
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Modul „Theorie-Praxis-Verzahnung im dualen Bachelor“
  • Praxismodule aus dem dualen Bachelor der TUHH
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden …

… können ausgewählte klassische und aktuelle Theorien, Konzepte und Methoden ...

  • des Projektmanagements und
  • des Veränderungs- und Transformationsmanagements

... beschreiben, einordnen sowie auf konkrete Situationen, Prozesse und Vorhaben in Ihrem persönlichen beruflichen Kontext anwenden.

Fertigkeiten

Die Studierenden …

  • ... antizipieren typische Schwierigkeiten, positive und negative Auswirkungen sowie Erfolgs- und Misserfolgsfaktoren im Ingenieurbereich, beurteilen diese und wägen aussichtsreiche Strategien und Handlungsoptionen gegeneinander ab.
  • … entwickeln spezialisierte fachliche und konzeptionelle Fertigkeiten zur Lösung komplexer Aufgaben- und Problemstellungen im beruflichen Tätigkeitsfeld/Arbeitsbereich. 
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden …

  • … sind in der Lage, auch interdisziplinäre Teams im Rahmen komplexer Aufgaben- und Problemstellungen verantwortlich zu leiten.
  • … führen bereichsspezifische und -übergreifende Diskussionen mit Fachexpertinnen und Fachexperten, Stakeholdern sowie Mitarbeiter*innen und vertreten dabei ihre Vorgehensweisen, Standpunkte und Arbeitsergebnisse. 
Selbstständigkeit

Die Studierenden …

  • … definieren, reflektieren und bewerten Ziele und Maßnahmen für komplexe anwendungsorientierte Projekte und Veränderungsprozesse.
  • … gestalten ihren beruflichen Zuständigkeitsbereich eigenständig und nachhaltig.
  • … übernehmen Verantwortung für ihr Handeln und für ihre Arbeitsergebnisse.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Studienbegleitende und semesterübergreifende Dokumentation: Die Leistungspunkte für das Modul werden durch die Anfertigung eines digitalen Lern- und Entwicklungsberichtes (E-Portfolio) erworben. Dabei handelt es sich um eine fortlaufende Dokumentation und Reflexion der Lernerfahrungen und der Kompetenzentwicklung im Bereich der Personalen Kompetenz.
Lehrveranstaltung L2890: Projektmanagement im Ingenieurbereich verantwortungsvoll gestalten (duale Studienvariante)
Typ Seminar
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Dr. Henning Haschke, Heiko Sieben
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt
  • Theorien und Methoden des Projektmanagements
  • Innovationsmanagement
  • Agiles Projektmanagement
  • Grundlagen agiler und klassischer Methoden
  • Hybrider Einsatz klassischer und agiler Methoden  
  • Rollen, Perspektiven und Stakeholder im Projektverlauf
  • Initiierung und Koordination von komplexen Projekten im Ingenieurbereich
  • Grundlagen Moderation, Teamsteuerung, Teamführung, Konfliktmanagement
  • Kommunikationsstrukturen: betriebsintern, unternehmensübergreifend
  • Öffentliche Informationspolitik
  • Förderung von Commitment und Empowerment
  • Erfahrungsaustausch mit Fach- und Führungskräften aus dem Ingenieurbereich
  • Dokumentation und Reflexion von Lernerfahrungen
Literatur

Seminarapparat

Lehrveranstaltung L2891: Veränderungs- und Transformationsmanagement im Ingenieurbereich verantwortungsvoll gestalten (duale Studienvariante)
Typ Seminar
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Dr. Henning Haschke, Heiko Sieben
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt
  • Grundkonzepte, Chancen und Grenzen organisationalen Wandels 
  • Modelle und Methoden der Organisationsgestaltung und -entwicklung
  • Strategische Ausrichtung und Veränderung und deren kurz-, mittel- und langfristigen Konsequenzen für Individuum, Organisation und Gesellschaft
  • Rollen, Perspektiven und Stakeholder in Veränderungsprozessen
  • Initiierung und Koordinierung von Veränderungsmaßnahmen im Ingenieurbereich
  • Phasen-Modelle des organisationalen Wandels (Lewin, Kotter etc.) 
  • Veränderungsgerechte Informationspolitik und Umgang mit Widerständen und Unsicherheit 
  • Förderung von Commitment und Empowerment
  • Erfolgreicher Umgang mit Change und Transformation: persönlich, als Mitarbeiterin bzw. Mitarbeiter, als Führungskraft (persönlich, professional, organisational)
  • Unternehmen und Globe (systemisch)
  • Erfahrungsaustausch mit Fach- und Führungskräften aus dem Ingenieurbereich
  • Dokumentation und Reflexion von Lernerfahrungen
Literatur Seminarapparat

Modul M1756: Praxismodul 1 im dualen Master

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praxisphase 1 im dualen Master (L2887) 0 10
Modulverantwortlicher Dr. Henning Haschke
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Erfolgreicher Abschluss eines dualen Bachelors der TU Hamburg bzw. vergleichbare berufspraktische Erfahrungen und Kompetenzen im Bereich der Theorie-Praxis-Verzahnung
  • LV D "Projektmanagement im Ingenieurbereich verantwortungsvoll gestalten" aus dem Modul "Theorie-Praxis-Verzahnung im dualen Master"
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden …

  • … verbinden ihre Kenntnisse von Fakten, Grundsätzen, Theorien und Methoden der bisherigen Studieninhalte mit dem erworbenen Praxiswissen, insbesondere ihrem Wissen um berufspraktische Verfahrens- und Vorgehensmöglichkeiten, im aktuellen Tätigkeitsfeld im Ingenieurbereich. 
  • … verfügen über ein kritisches Verständnis über die praktischen Anwendungsmöglichkeiten ihres ingenieurwissenschaftlichen Faches. 
Fertigkeiten

Die Studierenden …

  • … wenden fachtheoretisches Wissen auf komplexe, bereichsübergreifende Problemstellungen des Betriebes an und beurteilen die dazugehörigen Arbeitsprozesse und -ergebnisse unter Einbeziehung von Handlungsoptionen.
  • … setzen die mit ihren aktuellen Aufgaben korrespondierenden hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen um. 
  • … erarbeiten Lösungen sowie Verfahrens- und Vorgehensweisen in ihrem Tätigkeitsfeld und Zuständigkeitsbereich.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden …

  • … arbeiten verantwortlich in Projektteams ihres Arbeitsbereichs und gehen vorausschauend mit Problemen in der Arbeitsgruppe um. 
  • … vertreten komplexe ingenieurwissenschaftliche Standpunkte, Sachverhalte, Problemstellungen und Lösungsansätze im Gespräch mit internen und externen betrieblichen Stakeholdern argumentativ. 
Selbstständigkeit

Die Studierenden …

  • … definieren Ziele für die eigenen Lern- und Arbeitsprozesse als Ingenieur*in.
  • … reflektieren Lern- und Arbeitsprozesse in ihrem Zuständigkeitsbereich.
  • … reflektieren die Bedeutung von Fachmodulen, Vertiefungsrichtungen und Spezialisierung für die Arbeit als Ingenieur*in sowie die Umsetzung der hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen und der damit einhergehenden Herausforderungen eines positiven Theorie-Praxis-Transfers.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 300, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 10
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Studienbegleitende und semesterübergreifende Dokumentation: Die Leistungspunkte für das Modul werden durch die Anfertigung eines digitalen Lern- und Entwicklungsberichtes (E-Portfolio) erworben. Dabei handelt es sich um eine Dokumentation und Reflexion der individuellen Lernerfahrungen und Kompetenzentwicklungen im Bereich der Theorie-Praxis-Verzahnung und der Berufspraxis. Zusätzlich erbringt das Kooperationsunternehmen gegenüber der Koordinierungsstelle dual@TUHH den Nachweis, dass die bzw. der dual Studierende die Praxisphase absolviert hat.
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Computer Science: Kernqualifikation: Pflicht
Data Science: Kernqualifikation: Pflicht
Electrical Engineering and Information Technology: Kernqualifikation: Pflicht
Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Information and Communication Systems: Kernqualifikation: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Kernqualifikation: Pflicht
Luftfahrttechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Kernqualifikation: Pflicht
Materials Science and Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Mechanical Engineering and Management: Kernqualifikation: Pflicht
Mechatronics: Kernqualifikation: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Pflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Kernqualifikation: Pflicht
Regenerative Energien: Kernqualifikation: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik - Kopie: Kernqualifikation: Pflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L2887: Praxisphase 1 im dualen Master
Typ
SWS 0
LP 10
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 300, Präsenzstudium 0
Dozenten Dr. Henning Haschke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Onboarding Betrieb

  • Zuweisung berufliches Tätigkeitsfeld als Ingenieurin bzw. Ingenieur (B.Sc.) und dazugehöriger Arbeitsbereiche
  • Festlegung der Zuständigkeiten und Befugnisse des dual Studierenden im Betrieb als Ingenieurin bzw. Ingenieur (B.Sc.)
  • Eigenverantwortliches Arbeiten im Team und ausgewählten Projekten - bereichs- und ggf. unternehmensübergreifend
  • Ablaufplanung des aktuellen Praxismoduls mit klarer Zuordnung zu den Arbeitsstrukturen 
  • Ablaufplanung der Prüfungsphase/nächstes Studiensemester

Betriebliches Wissen und betriebliche Fertigkeiten

  • Unternehmensspezifika: Verantwortung als Ingenieurin bzw. Ingenieur (B.Sc.) im eigenen Arbeitsbereich, Koordination von Team- und Projektarbeit, Umgang mit komplexen Zusammenhängen und ungelösten Problemstellungen, Entwicklung und Realisierung von Innovationen
  • Fachliche Spezialisierung (korrespondierend mit dem gewählten Studiengang (M.Sc.) im Tätigkeitsfeld
  • Systemische Fertigkeiten
  • Umsetzung der hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen (Theorie-Praxis-Transfer) in damit korrespondierenden Arbeits- und Aufgabenbereichen des Betriebes 

Lerntransfer/-reflexion

  • Anlegen E-Portfolio
  • Bedeutung der Studieninhalte (M.Sc.) für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur
  • Bedeutung von Entwicklung und Innovation für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur 
  • Hochschulseitige Anwendungsempfehlungen zum Theorie-Praxis-Transfer
Literatur
  • Studierendenhandbuch
  • Betriebliche Dokumente
  • Hochschulseitige Handlungsempfehlungen zum Theorie-Praxis-Transfer

Modul M0537: Applied Thermodynamics: Thermodynamic Properties for Industrial Applications

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Angewandte Thermodynamik: Thermodynamische Größen für industrielle Anwendungen (L0100) Vorlesung 4 3
Angewandte Thermodynamik: Thermodynamische Größen für industrielle Anwendungen (L0230) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Simon Müller
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Thermodynamics III

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students are capable to formulate thermodynamic problems and to specify possible solutions. Furthermore, they can describe the current state of research in thermodynamic property predictions.




Fertigkeiten

The students are capable to apply modern thermodynamic calculation methods to multi-component mixtures and relevant biological systems. They can calculate phase equilibria and partition coefficients by applying equations of state, gE models, and COSMO-RS methods. They can provide a comparison and a critical assessment of these methods with regard to their industrial relevance. The students are capable to use the software COSMOtherm and relevant property tools of ASPEN and to write short programs for the specific calculation of different thermodynamic properties. They can judge and evaluate the results from thermodynamic calculations/predictions for industrial processes.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are capable to develop and discuss solutions in small groups; further they can translate these solutions into calculation algorithms. 


Selbstständigkeit

Students can rank the field of “Applied Thermodynamics” within the scientific and social context.  They are capable to define research projects within the field of thermodynamic data calculation.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 20 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0100: Applied Thermodynamics: Thermodynamic Properties for Industrial Applications
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 34, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Ralf Dohrn
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt


  • Phase equilibria in multicomponent systems
  • Partioning in biorelevant systems
  • Calculation of phase equilibria in colloidal systems: UNIFAC, COSMO-RS (exercises in computer pool)
  • Calculation of partitioning coefficients in biological membranes: COSMO-RS (exercises in computer pool)
  • Application of equations of state (vapour pressure, phase equilibria, etc.) (exercises in computer pool) 
  • Intermolecular forces, interaction Potenitials
  • Introduction in statistical thermodynamics
Literatur
Lehrveranstaltung L0230: Applied Thermodynamics: Thermodynamic Properties for Industrial Applications
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Simon Müller
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

exercises in computer pool, see lecture description for more details

Literatur -

Modul M0519: Partikeltechnologie und Feststoffverfahrenstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Partikeltechnologie II (L0051) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 1 1
Partikeltechnologie II (L0050) Vorlesung 2 2
Praktikum Partikeltechnologie II (L0430) Laborpraktikum 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Stefan Heinrich
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundkenntnisse der Partikeltechnologie und Feststoffverfahrenstechnik, Kenntnis der grundlegenden Verfahren
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, basierend auf der Kenntnis der Mikroprozesse auf Partikelebene die Prozesse der Feststoffverfahrenstechnik sehr detailliert zu beschreiben und zu erläutern.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Verfahren und Apparate zur gezielten Prozessierung von Feststoffen in Abhängigkeit von den spezifischen Partikeleigenschaften auszuwählen, zu modifizieren und zu modellieren

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind in der Lage Aufgaben im Bereich der Feststoffverfahrenstechnik in kleinen Gruppen zu bearbeiten und die gesammelten Ergebnisse anschließend mündlichen zu präsentieren. Die Studierenden sind befähigt, fachliches Wissen mit wissenschaftlichen Kollegen zu diskutieren.

Selbstständigkeit

Studierende sind dazu in der Lage Fragestellungen in der Partikeltechnologie selbstständig und in kleinen Gruppen zu analysieren und zu lösen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung fünf Berichte (pro Versuch ein Bericht) à 5-10 Seiten
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Materials Science and Engineering: Vertiefung Nano and Hybrid Materials: Wahlpflicht
Materialwissenschaft: Vertiefung Nano- und Hybridmaterialien: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0051: Partikeltechnologie II
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0050: Partikeltechnologie II
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Übung in Form von "Project based Learning": selbstständiges Lösen von Problemstellungen der Feststoffverfahrenstechnik
  • Kontaktkräfte, interpartikuläre Kräfte
  • vertiefte Behandlung von Kornzerkleinerung
  • CFD Methoden zur Beschreibung von Fluid/Feststoffströmungen, Euler/Euler-Methode, Discrete Particle Modeling
  • Behandlung von Problemen mit verteilten Stoffeigenschaften, Lösung von Populationsbilanzen
  • Fließschemasimulation von Feststoffprozessen


Literatur

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.


Lehrveranstaltung L0430: Praktikum Partikeltechnologie II
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Fluidisation
  • Agglomeration
  • Granulation
  • Trocknung
  • Bestimmung der mechanische Eigenschaften von Agglomeraten


Literatur

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.


Modul M1970: Process Modelling and Control

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessmodellierung und Prozessführung (L3220) Vorlesung 2 3
Prozessmodellierung und Prozessführung (L3221) Gruppenübung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Engineering fundamentals

Unit operations of mechanical and thermal process engineering as well as chemical reaction engineering

Conceptual Process Design

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to

- classify types of process models and model equations

- explain numerical methods for simulation

- explain the solution system for flow diagram simulation

- classify control structures and present process control concepts for different apparatus and complex process engineering systems

Fertigkeiten

Students are able to

- formulate and implement process control objectives

- design and evaluate control strategies and structures

- analyze model structure and model parameters from the simulation of processes

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are enabled to develop solutions together in groups

Selbstständigkeit

Students are enabled to acquire knowledge on the basis of further literature

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Nein 10 % Midterm
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L3220: Process modeling and control
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Process modeling: introduction, mathematical modeling, model building blocks, structured model development, analysis of model equations

Process simulation: numeric, validation, flow sheet simulation, solution strategies

Process control: process variables, control loops, model-based methods, plant-wide control

Literatur C. Eck, et al., Mathematische Modellierung, Springer, 2017
W. Luyben, Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, 1990
H. Schuler, Prozesssimulation, VCH, 1995
H. Schuler, Prozessführung, Oldenburg, 1999
Lehrveranstaltung L3221: Process modeling and control
Typ Gruppenübung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0973: Biocatalysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Biokatalyse und Enzymtechnologie (L1158) Vorlesung 2 3
Technische Biokatalyse (L1157) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Andreas Liese
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Knowledge of bioprocess engineering and process engineering at bachelor level


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After successful completion of this course, students will be able to

  • reflect a broad knowledge about enzymes and their applications in academia and industry
  • have an overview of relevant biotransformations und name the general definitions
Fertigkeiten

After successful completion of this course, students will be able to

  • understand the fundamentals of biocatalysis and enzyme processes and transfer this to new tasks
  • know the several enzyme reactors and the important parameters of enzyme processes
  • use their gained knowledge about the realisation of processes. Transfer this to new tasks
  • analyse and discuss special tasks of processes in plenum and give solutions
  • communicate and discuss in English
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

After completion of this module, participants will be able to debate technical and biocatalytical questions in small teams to enhance the ability to take position to their own opinions and increase their capacity for teamwork. 

Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem independently including a presentation of the results.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1158: Biocatalysis and Enzyme Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Liese
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

1. Introduction: Impact and potential of enzyme-catalysed processes in biotechnology.

2. History of microbial and enzymatic biotransformations.

3. Chirality - definition & measurement

4. Basic biochemical reactions, structure and function of enzymes.

5. Biocatalytic retrosynthesis of asymmetric molecules

6. Enzyme kinetics: mechanisms, calculations, multisubstrate reactions.

7. Reactors for biotransformations.

Literatur
  • K. Faber: Biotransformations in Organic Chemistry, Springer, 5th Ed., 2004
  • A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006
  • R. B. Silverman: The Organic Chemistry of Enzyme-Catalysed Reactions, Academic Press, 2000
  • K. Buchholz, V. Kasche, U. Bornscheuer: Biocatalysts and Enzyme Technology. VCH, 2005.
  • R. D. Schmidt: Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering, Woley-VCH, 2003
Lehrveranstaltung L1157: Technical Biocatalysis
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Liese
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

1. Introduction

2. Production and Down Stream Processing of Biocatalysts

3. Analytics (offline/online)

4. Reaction Engineering & Process Control

  • Definitions
  • Reactors
  • Membrane Processes
  • Immobilization

5. Process Optimization

  • Simplex / DOE / GA

6. Examples of Industrial Processes

  • food / feed
  • fine chemicals

7. Non-Aqueous Solvents as Reaction Media

  • ionic liquids
  • scCO2
  • solvent free
Literatur
  •  A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006
  •  H. Chmiel: Bioprozeßtechnik, Elsevier, 2005
  •  K. Buchholz, V. Kasche, U. Bornscheuer: Biocatalysts and Enzyme Technology, VCH, 2005
  •  R. D. Schmidt: Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering, Woley-VCH, 2003

Modul M2050: Cellular and Molecular Biotechnology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Anwendungen von Ganzzell-Biokatalysatoren in der Biotechnologie (L3301) Seminar 1 1
Fortgeschrittene mikrobielle Genetik (L3302) Vorlesung 1 1
Herausforderungen für die Gentechnik in der Biotechnologie (L3303) Seminar 1 1
Mikrobielle Vielfalt in Anwendungen (L3300) Vorlesung 1 1
Praktikum: Zellulare und molekulare Biotechnologie (L3304) Laborpraktikum 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Johannes Gescher
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
Fertigkeiten
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Referat Vortrag
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3301: Applications of whole cell biocatalysts in biotechnology
Typ Seminar
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3302: Advanced microbial genetics
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3303: Challenges for genetic engineering in biotechnology
Typ Seminar
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3300: Microbial Diversity in Applications
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3304: Parctical course: Cellular and molecular biotechnology
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur

Modul M2175: Transport Processes

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mehrphasenströmungen (L0104) Vorlesung 2 2
Reaktorauslegung unter Berücksichtigung lokaler Transportprozesse (L0105) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 2 2
Wärme- und Stofftransport in der Verfahrenstechnik (L0103) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse All lectures from the undergraduate studies, especially mathematics, chemistry, thermodynamics, fluid mechanics, heat- and mass transfer.
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to:

  • describe transport processes in single- and multiphase flows and they know the analogy between heat- and mass transfer as well as the limits of this analogy.
  • explain the main transport laws and their application as well as the limits of application.
  • describe how transport coefficients for heat- and mass transfer can be derived experimentally.
  • compare different multiphase reactors like trickle bed reactors, pipe reactors, stirring tanks and bubble column reactors.
  • are known. The Students are able to perform mass and energy balances for different kind of reactors. Further more the industrial application of multiphase reactors for heat- and mass transfer are known.
Fertigkeiten

The students are able to:

  • optimize multiphase reactors by using mass- and energy balances,
  • use transport processes for the design of technical processes,
  • to choose a multiphase reactor for a specific application.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to discuss in international teams in english and develop an approach under pressure of time.

Selbstständigkeit

Students are able to define independently tasks, to solve the problem "design of a multiphase reactor". The knowledge that s necessary is worked out by the students themselves on the basis of the existing knowledge from the lecture. The students are able to decide by themselves what kind of equation and model is applicable to their certain problem. They are able to organize their own team and to define priorities for different tasks.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Gruppendiskussion Gruppendiskussion
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 15 Minuten Vortrag + 90 Minuten Multiple Choice Klausur
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Energie- und Umwelttechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Solare Energiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0104: Multiphase Flows
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Interfaces in MPF (boundary layers, surfactants)
  • Hydrodynamics & pressure drop in Film Flows
  • Hydrodynamics & pressure drop in Gas-Liquid Pipe Flows
  • Hydrodynamics & pressure drop in Bubbly Flows
  • Mass Transfer in Film Flows
  • Mass Transfer in Gas-Liquid Pipe Flows
  • Mass Transfer in Bubbly Flows
  • Reactive mass Transfer in Multiphase Flows
  • Film Flow: Application Trickle Bed Reactors
  • Pipe Flow: Application Turbular Reactors
  • Bubbly Flow: Application Bubble Column Reactors
Literatur

Brauer, H.: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen. Verlag Sauerländer, Aarau, Frankfurt (M), 1971.
Clift, R.; Grace, J.R.; Weber, M.E.: Bubbles, Drops and Particles, Academic Press, New York, 1978.
Fan, L.-S.; Tsuchiya, K.: Bubble Wake Dynamics in Liquids and Liquid-Solid Suspensions, Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering, Boston, USA, 1990.
Hewitt, G.F.; Delhaye, J.M.; Zuber, N. (Ed.): Multiphase Science and Technology. Hemisphere Publishing Corp, Vol. 1/1982 bis Vol. 6/1992.
Kolev, N.I.: Multiphase flow dynamics. Springer, Vol. 1 and 2, 2002.
Levy, S.: Two-Phase Flow in Complex Systems. Verlag John Wiley & Sons, Inc, 1999.
Crowe, C.T.: Multiphase Flows with Droplets and Particles. CRC Press, Boca Raton, Fla, 1998.

Lehrveranstaltung L0105: Reactor design under consideration of local transport processes
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this Problem-Based Learning unit the students have to design a multiphase reactor for a fast chemical reaction concerning optimal hydrodynamic conditions of the multiphase flow. 

The four students in each team have to:

  • collect and discuss material properties and equations for design from the literature,
  • calculate the optimal hydrodynamic design,
  • check the plausibility of the results critically,
  • write an exposé with the results.

This exposé will be used as basis for the discussion within the oral group examen of each team.

Literatur

Bird, R.B.; Stewart, W.R.; Lightfoot, E.N.: Transport Phenomena, John Wiley & Sons Inc (2007), ISBN 978-0-470-11539-8.

Brauer, H.; Mewes, D.: Stoffaustausch einschließlich chemischer Reaktion; Verlag Sauerländer, Aarau und Frankfurt am Main (1971), ISBN: 3794100085.

Brauer, H.: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen, Sauerländer, 1971, 

Clift, R.; Grace, J.R.; Weber, M.E.: Bubbles, Drops, and Particles, Verlag Academic Press, 1978, ISBN 012176950X, 9780121769505

Deckwer, W.-D.: Reaktionstechnik in Blasensäulen, Salle Verlag und Verlag Sauerländer, Aarau, Frankfurt am Main, Berlin, München, Salzburg (1985), DOI 10.1002/CITE.330590530

Deckwer, W.-D.: Bubble Column Reactors. Wiley, New York (1992), DOI 10.1002/AIC.690380821.

Fan, L.; Tsuchiya, K.: Bubble wake dynamics in liquids and liquid-solid suspension. Butterworth-Heinemann, (1990), DOI 10.1016/c2009-0-24002-5.

Kraume, M., Transportvorgänge in der Verfahrenstechnik, Springer Berlin, 2020, ISBN 978-3-662-60392-5.

Lienhard, J. H. (2019). A Heat Transfer Textbook, Dover Publications. ISBN:9780486837352, 0486837351.




Lehrveranstaltung L0103: Heat & Mass Transfer in Process Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction - Transport Processes in Chemical Engineering
  • Molecular Heat- and Mass Transfer: Applications of Fourier's and Fick's Law
  • Convective Heat and Mass Transfer: Applications in Process Engineering
  • Unsteady State Transport Processes: Cooling & Drying
  • Transport at fluidic Interfaces: Two Film, Penetration, Surface Renewal
  • Transport Laws & Balance Equations  with turbulence, sinks and sources
  • Experimental Determination of Transport Coefficients
  • Design and Scale Up of Reactors for Heat- and Mass Transfer
  • Reactive Mass Transfer 
  • Processes with Phase Changes – Evaporization and Condensation 
  • Radiative Heat Transfer - Fundamentals
  • Radiative Heat Transfer - Solar Energy

Literatur
  1. Baehr, Stephan: Heat and Mass Transfer, Wiley 2002.
  2. Bird, Stewart, Lightfood: Transport Phenomena, Springer, 2000.
  3. John H. Lienhard: A Heat Transfer Textbook,  Phlogiston Press, Cambridge Massachusetts, 2008.
  4. Myers: Analytical Methods in Conduction Heat Transfer, McGraw-Hill, 1971.
  5. Incropera, De Witt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, 2002.
  6. Beek, Muttzall: Transport Phenomena, Wiley, 1983.
  7. Crank: The Mathematics of Diffusion, Oxford, 1995. 
  8. Madhusudana: Thermal Contact Conductance, Springer, 1996.
  9. Treybal: Mass-Transfer-Operation, McGraw-Hill, 1987.




Modul M1757: Praxismodul 2 im dualen Master

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praxisphase 2 im dualen Master (L2888) 0 10
Modulverantwortlicher Dr. Henning Haschke
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Erfolgreicher Abschluss des Praxismoduls 1 im dualen Master
  • LV D "Projektmanagement im Ingenieurbereich verantwortungsvoll gestalten" aus dem Modul "Theorie-Praxis-Verzahnung im dualen Master"
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden …

  • … verbinden ihre Kenntnisse von Fakten, Grundsätzen, Theorien und Methoden der bisherigen Studieninhalte mit dem erworbenen Praxiswissen, insbesondere ihrem Wissen um berufspraktische Verfahrens- und Vorgehensmöglichkeiten, im aktuellen Tätigkeitsfeld im Ingenieurbereich. 
  • … verfügen über ein kritisches Verständnis über die praktischen Anwendungsmöglichkeiten ihres ingenieurwissenschaftlichen Faches. 
Fertigkeiten

Die Studierenden …

  • … wenden fachtheoretisches Wissen auf komplexe, bereichsübergreifende Problemstellungen des Betriebes an und beurteilen die dazugehörigen Arbeitsprozesse und -ergebnisse unter Einbeziehung von Handlungsoptionen.
  • … setzen die mit ihren aktuellen Aufgaben korrespondierenden hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen um. 
  • … erarbeiten (neue) Lösungen sowie Verfahrens- und Vorgehensweisen in ihrem Tätigkeitsfeld und Zuständigkeitsbereich - auch bei sich häufig ändernden Anforderungen (systemische Fertigkeiten).
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden …

  • … arbeiten verantwortlich in bereichs- und übergreifenden Projektteams und gehen vorausschauend mit Problemen in der Arbeitsgruppe um. 
  • … vertreten komplexe ingenieurwissenschaftliche Standpunkte, Sachverhalte, Problemstellungen und Lösungsansätze im Gespräch mit internen und externen betrieblichen Stakeholdern argumentativ und entwickeln diese gemeinsam weiter. 
Selbstständigkeit

Die Studierenden …

  • … definieren Ziele für die eigenen Lern- und Arbeitsprozesse als Ingenieur*in.
  • … reflektieren Lern- und Arbeitsprozesse in ihrem Zuständigkeitsbereich.
  • … reflektieren die Bedeutung von Fachmodulen, Vertiefungsrichtungen und Spezialisierung für die Arbeit als Ingenieur*in sowie die Umsetzung der hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen und der damit einhergehenden Herausforderungen eines positiven Theorie-Praxis-Transfers.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 300, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 10
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Studienbegleitende und semesterübergreifende Dokumentation: Die Leistungspunkte für das Modul werden durch die Anfertigung eines digitalen Lern- und Entwicklungsberichtes (E-Portfolio) erworben. Dabei handelt es sich um eine Dokumentation und Reflexion der individuellen Lernerfahrungen und Kompetenzentwicklungen im Bereich der Theorie-Praxis-Verzahnung und der Berufspraxis. Zusätzlich erbringt das Kooperationsunternehmen gegenüber der Koordinierungsstelle dual@TUHH den Nachweis, dass die bzw. der dual Studierende die Praxisphase absolviert hat.
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Computer Science: Kernqualifikation: Pflicht
Data Science: Kernqualifikation: Pflicht
Electrical Engineering and Information Technology: Kernqualifikation: Pflicht
Elektrotechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Information and Communication Systems: Kernqualifikation: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Kernqualifikation: Pflicht
Luftfahrttechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Kernqualifikation: Pflicht
Materials Science and Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Mechanical Engineering and Management: Kernqualifikation: Pflicht
Mechatronics: Kernqualifikation: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Pflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Kernqualifikation: Pflicht
Regenerative Energien: Kernqualifikation: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik - Kopie: Kernqualifikation: Pflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L2888: Praxisphase 2 im dualen Master
Typ
SWS 0
LP 10
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 300, Präsenzstudium 0
Dozenten Dr. Henning Haschke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Onboarding Betrieb

  • Zuweisung berufliches Tätigkeitsfeld als Ingenieurin bzw. Ingenieur (B.Sc.) und dazugehöriger Arbeitsbereiche
  • Festlegung der Zuständigkeiten und Befugnisse des dual Studierenden im Betrieb als Ingenieurin bzw. Ingenieur (B.Sc.)
  • Eigenverantwortliches Arbeiten im Team und ausgewählten Projekten - im bereichs- und ggf. unternehmensübergreifend
  • Ablaufplanung des aktuellen Praxismoduls mit klarer Zuordnung zu den Arbeitsstrukturen 
  • Ablaufplanung der Prüfungsphase/nächstes Studiensemester

Betriebliches Wissen und betriebliche Fertigkeiten

  • Unternehmensspezifika: Verantwortung als Ingenieurin bzw. Ingenieur (B.Sc.) im eigenen Arbeitsbereich, Koordination von Team- und Projektarbeit, Umgang mit komplexen Zusammenhängen und ungelösten Problemstellungen, Entwicklung und Realisierung von Innovationen
  • Fachliche Spezialisierung (korrespondierend mit dem gewählten Studiengang (M.Sc.) im Tätigkeitsfeld
  • Systemische Fertigkeiten
  • Umsetzung der hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen (Theorie-Praxis-Transfer) in damit korrespondierenden Arbeits- und Aufgabenbereichen des Betriebes 

Lerntransfer/-reflexion

  • Fortschreiben E-Portfolio
  • Bedeutung der Studieninhalte (M.Sc.) für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur
  • Bedeutung von Entwicklung und Innovation für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur 
  • Hochschulseitige Anwendungsempfehlungen zum Theorie-Praxis-Transfer
Literatur
  • Studierendenhandbuch
  • Betriebliche Dokumente
  • Hochschulseitige Anwendungsempfehlungen zum Theorie-Praxis-Transfer

Modul M0895: Advanced Chemical Reaction Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Chemische Reaktionstechnik (Vertiefung) (L0222) Vorlesung 2 2
Chemische Reaktionstechnik (Vertiefung) (L0245) Hörsaalübung 2 2
Praktikum Chemische Reaktionstechnik (Vertiefung) (L0287) Laborpraktikum 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Raimund Horn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Content of the bachelor-lecture "basics of chemical reaction engineering".
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After completition of the module, students are able to:

- identify differences between ideal and non-ideal rectors,

- infer fundamental differences in kinetic models for catalyzed reactions,

- name modelling algorithms for non-ideal reactors.

Fertigkeiten

After successfull completition of the module the students are able to

-evaluate properties of non-ideal reactors

-compare kinetic modells of heterogeneous-catalyzed reactions and develop measuring techniques thereof 

-choose instruments for temperature, pressure- concentration and mass-flow measurements regarding process conditions

-develop a concept for design of experiments

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz The students are able to analyze scientific challenges and elaborate suitable solutions in small groups. Moreover they are able to document these approaches according to scientific guidelines.

After successful completition of the lab-course the students have a strong ability to organize themselfes in small groups to solve issues in chemical reaction engineering. The students can discuss their subject related knowledge among each other and with their teachers.

Selbstständigkeit

The students are able to obtain further information for experimental planning and assess their relevance autonomously.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Fachtheoretisch-fachpraktische Studienleistung
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0222: Chemical Reaction Engineering (Advanced Topics)
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

1. Real reactors (residence time distribution E(t), F(t)-curve, measurement of E(t) or F(t), residence time distribution of ideal reactors, modeling of real reactors, segregated flow model, tanks in series model, dispersion model, compartment models)

2. Heterogeneous catalysis (what is a catalyst, operation principle of a catalyst, volcano plot, homogeneous catalysis, heterogeneous catalysis, biocatalysis, physisorption and chemisorption, turn-over frequency (TOF), Sabatier's principle, Bronstedt-Evans-Polyani-relationship, Adsorption isotherms of single and multi-component systems, kinetic models of heterogeneous catalytic reactions, Langmuir-Hinshelwood kinetics, Eley-Rideal kinetics, power law rate equations, kinetic measurements on heterogeneously catalyzed reactions in the laboratory , microkinetic modeling, catalyst characterization)

3. Diffusion in heterogeneous catalysis (diffusion regimes, Knudsen-diffusion, molecular diffusion, surface diffusion, single-file diffusion, reference systems, Stefan-Maxwell-Equations, Fick's law, pore effectiveness factor, impact of diffusion limitations in heterogeneous catalysis, Damköhler-relation, mass- and energy balance of heterogeneous catalytic reactors)

4. Laboratory measurements in heterogeneous catalysis (temperature, pressure, concentration, mass flow controllers, laboratory reactors, experimental design)


Literatur

1. Vorlesungsfolien R. Horn

2. Skript zur Vorlesung F. Keil

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14. M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill 15. G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010                                                        

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

17. C. G. Hill, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley & Sons


Lehrveranstaltung L0245: Chemical Reaction Engineering (Advanced Topics)
Typ Hörsaalübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn, Dr. Oliver Korup
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

1. Real reactors (residence time distribution E(t), F(t)-curve, measurement of E(t) or F(t), residence time distribution of ideal reactors, modeling of real reactors, segregated flow model, tanks in series model, dispersion model, compartment models)

2. Heterogeneous catalysis (what is a catalyst, operation principle of a catalyst, volcano plot, homogeneous catalysis, heterogeneous catalysis, biocatalysis, physisorption and chemisorption, turn-over frequency (TOF), Sabatier's principle, Bronstedt-Evans-Polyani-relationship, Adsorption isotherms of single and multi-component systems, kinetic models of heterogeneous catalytic reactions, Langmuir-Hinshelwood kinetics, Eley-Rideal kinetics, power law rate equations, kinetic measurements on heterogeneously catalyzed reactions in the laboratory , microkinetic modeling, catalyst characterization)

3. Diffusion in heterogeneous catalysis (diffusion regimes, Knudsen-diffusion, molecular diffusion, surface diffusion, single-file diffusion, reference systems, Stefan-Maxwell-Equations, Fick's law, pore effectiveness factor, impact of diffusion limitations in heterogeneous catalysis, Damköhler-relation, mass- and energy balance of heterogeneous catalytic reactors)

4. Laboratory measurements in heterogeneous catalysis (temperature, pressure, concentration, mass flow controllers, laboratory reactors, experimental design)

Literatur

1. Vorlesungsfolien R. Horn

2. Skript zur Vorlesung F. Keil

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14. M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill 15. G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010                                                        

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

17. C. G. Hill, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley & Sons

Lehrveranstaltung L0287: Experimental Course Chemical Engineering (Advanced Topics)
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Execution and evaluation of several experiments in chemical reaction engineering.

* Calculation of error propagation and error analysis
* Steady state Wicke-Kallenbach measurements of diffusivities in a catalyst pellet
* Interaction of reaction and diffusion in a catalyst particle, dissociation of methanol on zinc oxide
* Mass transfer in gas/liquid system
* Stability of a CSTR (hydrolysis of acetic anhydride)

Literatur

Skript zur Vorlesung, als Buch in der TU-Bibliothek

Praktikumsskript

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

Smith, J. M.: Chemical Engineering Kinetics, McGraw Hill, New York, 1981.

Hill, C.: Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley, New York, 1977.

Fogler, H. S. : Elements of Chemical Reaction Engineering , Prentice Hall, 2006

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken: Technische Chemie, VCH , 2006

G. F. Froment, K. B. Bischoff: Chemical Reactor Analysis and Design, Wiley, 1990

Modul M2002: Waste and Resource Management

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Abfallmanagement (L3261) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Internationale Abfallkonzepte (L3259) Vorlesung 2 2
Internationale Abfallkonzepte (L3260) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Kerstin Kuchta
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basics in process engineering

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students are able to describe waste as a resource as well as advanced technologies for recycling and recovery of resources from waste in detail. This covers collection, transport, treatment and disposal in national and international contexts.

Fertigkeiten

Students are able to select suitable processes for the treatment with respect to the national or cultural and developmental context. They can evaluate the ecological impact and the technical effort of different technologies and management systems.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can work together as a team of 2-5 persons, participate in subject-specific and interdisciplinary discussions, develop cooperated solutions and defend their own work results in front of others and promote the scientific development of colleagues. Furthermore, they can give and accept professional constructive criticisms. 

Selbstständigkeit

Students can independently gain additional knowledge of the subject area and apply it in solving the given course tasks and projects.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja 20 % Schriftliche Ausarbeitung
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang Vortrag mithilfe von Powerpoint-Folien (10-15 Minuten)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Energy and Resources: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Regenerative Energien: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3261: Waste management
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Rüdiger Siechau
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction into the "Waste Management" consisting of:
    • Thermal Process (incinerator, RDF combustion)
    • Biological processes (Wet-/Dryfermentation)
    • technology, energy, emissions, approval , etc.
  • Group work
    • design of systems/plants for energy recovery from waste
    • The following points are to be processed:
      • Input: waste (fraction collection and transportation, current quantity, material flows , possible amount of development)
      • Plant (design, process diagram, technology, energy production)
      • Output (energy quantity / type, by-products)
      • Costs and revenues
      • Climate and resource protection (CO2 balance , substitution of primary raw materials / fossil fuels)
      • Location and approval (infrastructure , expiration authorization procedure)
      • Focus at the whole concept (advantages, disadvantages , risks and opportunities , discussion)



Literatur

Einführung in die Abfallwirtschaft; Martin Kranert, Klaus Cord-Landwehr (Hrsg.); Vieweg + Teubner Verlag; 2010

Powerpoint-Folien in Stud IP

Lehrveranstaltung L3259: International waste concepts
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Waste avoidance and recycling are the focus of this lecture. Additionally, waste logistics ( Collection, transport, export, fees and taxes) as well as international waste shipment solutions are presented.

Other specific wastes, e.g. industrial waste, treatment concepts will be presented and developed by students themselves

Waste composition and production on international level, wast eulogistic, collection and treatment in emerging and developing countries.

Single national projects and studies will be prepared and presented by students

Literatur

Basel convention

Lehrveranstaltung L3260: International waste concepts
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0896: Bioprocess and Biosystems Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Auslegung und Betrieb von Bioreaktoren (L1034) Vorlesung 2 2
Bioreaktoren und Biosystemtechnik (L1037) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 1 2
Biosystemtechnik (L1036) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Anna-Lena Heins
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Knowledge of bioprocess engineering and process engineering at bachelor level


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After completion of this module, participants will be able to:

  • differentiate between different kinds of bioreactors and describe their key features
  • identify and characterize the peripheral and control systems of bioreactors
  • depict integrated biosystems (bioprocesses including up- and downstream processing)
  • name different sterilization methods and evaluate those in terms of different applications
  • recall and define the advanced methods of modern systems-biological approaches
  • connect the multiple "omics"-methods and evaluate their application for biological questions
  • recall the fundamentals of modeling and simulation of biological networks and biotechnological processes and to discuss their methods
  • assess and apply methods and theories of genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics in order to quantify and optimize biological processes at molecular and process levels.


Fertigkeiten

After completion of this module, participants will be able to:

  • describe different process control strategies for bioreactors and chose them after analysis of characteristics of a given bioprocess
  • plan and construct a bioreactor system including peripherals from lab to pilot plant scale
  • adapt a present bioreactor system to a new process and optimize it
  • develop concepts for integration of bioreactors into bioproduction processes
  • combine the different modeling methods into an overall modeling approach, to apply these methods to specific problems and to evaluate the achieved results critically
  • connect all process components of biotechnological processes for a holistic system view.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

After completion of this module, participants will be able to debate technical questions in small teams to enhance the ability to take position to their own opinions and increase their capacity for teamwork. 

The students can reflect their specific knowledge orally and discuss it with other students and teachers.

Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem in teams of approx. 8-12 persons independently including a presentation of the results.



Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L1034: Bioreactor Design and Operation
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Design of bioreactors and peripheries:

  • reactor types and geometry
  • materials and surface treatment
  • agitation system design
  • insertion of stirrer
  • sealings
  • fittings and valves
  • peripherals
  • materials
  • standardization
  • demonstration in laboratory and pilot plant

Sterile operation:

  • theory of sterilisation processes
  • different sterilisation methods
  • sterilisation of reactor and probes
  • industrial sterile test, automated sterilisation
  • introduction of biological material
  • autoclaves
  • continuous sterilisation of fluids
  • deep bed filters, tangential flow filters
  • demonstration and practice in pilot plant

Instrumentation and control:

  • temperature control and heat exchange 
  • dissolved oxygen control and mass transfer 
  • aeration and mixing 
  • used gassing units and gassing strategies
  • control of agitation and power input 
  • pH and reactor volume, foaming, membrane gassing

Bioreactor selection and scale-up:

  • selection criteria
  • scale-up and scale-down
  • reactors for mammalian cell culture

Integrated biosystem:

  • interactions and integration of microorganisms, bioreactor and downstream processing
  • Miniplant technologies 

Team work with presentation:

  • Operation mode of selected bioprocesses (e.g. fundamentals of batch, fed-batch and continuous cultivation)


Literatur
  • Storhas, Winfried, Bioreaktoren und periphere Einrichtungen, Braunschweig: Vieweg, 1994
  • Chmiel, Horst, Bioprozeßtechnik; Springer 2011
  • Krahe, Martin, Biochemical Engineering, Ullmann‘s Encyclopedia of Industrial Chemistry
  • Pauline M. Doran, Bioprocess Engineering Principles, Second Edition, Academic Press, 2013
  • Other lecture materials to be distributed  
Lehrveranstaltung L1037: Bioreactors and Biosystems Engineering
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Introduction to Biosystems Engineering (Exercise)


Experimental basis and methods for biosystems analysis

  • Introduction to genomics, transcriptomics and proteomics
  • More detailed treatment of metabolomics
  • Determination of in-vivo kinetics
  • Techniques for rapid sampling
  • Quenching and extraction
  • Analytical methods for determination of metabolite concentrations


Analysis, modelling and simulation of biological networks

  • Metabolic flux analysis
  • Introduction
  • Isotope labelling
  • Elementary flux modes
  • Mechanistic and structural network models
  • Regulatory networks
  • Systems analysis
  • Structural network analysis
  • Linear and non-linear dynamic systems
  • Sensitivity analysis (metabolic control analysis)


Modelling and simulation for bioprocess engineering

  • Modelling of bioreactors
  • Dynamic behaviour of bioprocesses 

Selected projects for biosystems engineering

  • Miniaturisation of bioreaction systems
  • Miniplant technology for the integration of biosynthesis and downstream processin
  • Technical and economic overall assessment of bioproduction processes
Literatur

E. Klipp et al. Systems Biology in Practice, Wiley-VCH, 2006

R. Dohrn: Miniplant-Technik, Wiley-VCH, 2006

G.N. Stephanopoulos et. al.: Metabolic Engineering, Academic Press, 1998

I.J. Dunn et. al.: Biological Reaction Engineering, Wiley-VCH, 2003

Lecture materials to be distributed

Lehrveranstaltung L1036: Biosystems Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Johannes Gescher, Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Introduction to Biosystems Engineering


Experimental basis and methods for biosystems analysis

  • Introduction to genomics, transcriptomics and proteomics
  • More detailed treatment of metabolomics
  • Determination of in-vivo kinetics
  • Techniques for rapid sampling
  • Quenching and extraction
  • Analytical methods for determination of metabolite concentrations


Analysis, modelling and simulation of biological networks

  • Metabolic flux analysis
  • Introduction
  • Isotope labelling
  • Elementary flux modes
  • Mechanistic and structural network models
  • Regulatory networks
  • Systems analysis
  • Structural network analysis
  • Linear and non-linear dynamic systems
  • Sensitivity analysis (metabolic control analysis)


Modelling and simulation for bioprocess engineering

  • Modelling of bioreactors
  • Dynamic behaviour of bioprocesses 


Selected projects for biosystems engineering

  • Miniaturisation of bioreaction systems
  • Miniplant technology for the integration of biosynthesis and downstream processin
  • Technical and economic overall assessment of bioproduction processes


Literatur

E. Klipp et al. Systems Biology in Practice, Wiley-VCH, 2006

R. Dohrn: Miniplant-Technik, Wiley-VCH, 2006

G.N. Stephanopoulos et. al.: Metabolic Engineering, Academic Press, 1998

I.J. Dunn et. al.: Biological Reaction Engineering, Wiley-VCH, 2003

Lecture materials to be distributed


Modul M2029: Process Imaging

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessbildgebung (L2723) Vorlesung 3 3
Prozessbildgebung in der Praxis (L2724) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Penn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse No special prerequisites needed. An interest in imaging techniques and image processing is helpful but not mandatory.
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The module focuses primarily on discussing established imaging techniques including (a) optical and infrared imaging, (b) magnetic resonance imaging, (c) X-ray imaging and tomography. Moreover, it presents and discusses a range of more recent imaging modalities. The students will learn:

  1. what these imaging techniques can measure (such as sample density or concentration, material transport, chemical composition, temperature),
  2. how the measurement techniques work (physical measurement principles, hardware requirements, image reconstruction), and
  3. how to determine the most suited imaging methods for a given problem.


Fertigkeiten

After the successful completion of the course, the students shall:

  1. understand the physical principles and practical aspects of the most common imaging methods,
  2. be able to assess the pros and cons of these methods with regard to cost, complexity, expected contrasts, spatial and temporal resolution, and based on this assessment
  3. be able to identify the most suited imaging modality for any specific engineering challenge in the field of chemical and bioprocess engineering.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz In the problem-based interactive course, students work in small teams and set up two process imaging systems and use these systems to measure relevant process parameters in different chemical and bioprocess engineering applications. The teamwork will foster interpersonal communication skills.
Selbstständigkeit Students are guided to work in self-motivation due to the challenge-based character of this module. A final presentation improves presentation skills.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang 70 % schriftlicher Prüfung, 30% aktiver Mitarbeit und Abschlusspräsentation der problembasierten Lerneinheiten mit 5- 10 seitigen Bericht
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung II. Intelligenz-Engineering: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Mechatronics: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2723: Process Imaging
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Alexander Penn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

The lecture focuses primarily on presenting and discussing established imaging techniques relevant to the field of engineering including (a) optical and infrared imaging, (b) magnetic resonance imaging, (c) X-ray imaging and tomography. Moreover, it presents and discusses a range of more recent imaging modalities. The students will learn:

  1. what these imaging techniques can measure (such as sample density or concentration, material transport, chemical composition, temperature),
  2. how the measurement techniques work (physical measurement principles, hardware requirements, image reconstruction), and
  3. how to determine the most suited imaging methods for a given problem.
Literatur

Wang, M. (2015). Industrial Tomography. Cambridge, UK: Woodhead Publishing. 

Available as e-book in the library of TUHH: https://katalog.tub.tuhh.de/Record/823579395



Lehrveranstaltung L2724: Applied Process Imaging
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Alexander Penn, Dr. Stefan Benders
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Content: The module focuses primarily on discussing established imaging techniques including (a) optical and infrared imaging, (b) magnetic resonance imaging, (c) X-ray imaging and tomography, and (d) ultrasound imaging and also covers a range of more recent imaging modalities. The students will learn:

  1. what these imaging techniques can measure (such as sample density or concentration, material transport, chemical composition, temperature),
  2. how the measurements work (physical measurement principles, hardware requirements, image reconstruction), and
  3. how to determine the most suited imaging methods for a given problem.

Learning goals: After the successful completion of the course, the students shall:

  1. understand the physical principles and practical aspects of the most common imaging methods,
  2. be able to assess the pros and cons of these methods with regard to cost, complexity, expected contrasts, spatial and temporal resolution, and based on this assessment
  3. be able to identify the most suited imaging modality for any specific engineering challenge in the field of chemical and bioprocess engineering.
Literatur

Wang, M. (2015). Industrial Tomography. Cambridge, UK: Woodhead Publishing. 

Available as e-book in the library of TUHH: https://katalog.tub.tuhh.de/Record/823579395



Modul M1758: Praxismodul 3 im dualen Master

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praxisphase 3 im dualen Master (L2889) 0 10
Modulverantwortlicher Dr. Henning Haschke
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Erfolgreicher Abschluss des Praxismoduls 2 im dualen Master
  • LV E aus dem Modul "Theorie-Praxis-Verzahnung im dualen Master"
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden …

  • … verbinden ihr umfassendes und spezialisiertes ingenieurwissenschaftliches Wissen der bisherigen Studieninhalte mit dem erworbenen strategieorientierten Praxiswissen im aktuellen Arbeits- und Verantwortungsbereich. 
  • … verfügen über ein kritisches Verständnis über die praktischen Anwendungsmöglichkeiten ihres ingenieurwissenschaftlichen Faches sowie der angrenzenden Bereiche bei der Realisierung von Innovationen.
Fertigkeiten

Die Studierenden …

  • … wenden spezialisierte und konzeptionelle Fertigkeiten zur Lösung komplexer, mitunter bereichsübergreifender Problemstellungen des Betriebes an und beurteilen die dazugehörigen Arbeitsprozesse und -ergebnisse unter Einbeziehung von Handlungsoptionen.
  • … setzen die mit ihren aktuellen Aufgaben korrespondierenden hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen um. 
  • … erarbeiten neue Lösungen sowie Verfahrens- und Vorgehensweisen für die Umsetzung betrieblicher Projekte und Aufträge - auch bei sich häufig ändernden Anforderungen und unvorhersehbaren Veränderungen (systemische Fertigkeiten).
  • … sind in der Lage, mit wissenschaftlichen Methoden neue Ideen und Verfahren für betriebliche Problem- und Fragestellungen zu entwickeln und diese hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit zu beurteilen.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden …

  • … arbeiten verantwortlich in bereichs- und unternehmensübergreifenden Projektteams und gehen vorausschauend mit Problemen in der Arbeitsgruppe um. 
  • … sind in der Lage, die fachliche Entwicklung anderer gezielt zu fördern.
  • … vertreten komplexe und interdisziplinäre ingenieurwissenschaftliche Standpunkte, Sachverhalte, Problemstellungen und Lösungsansätze im Gespräch mit internen und externen betrieblichen Stakeholdern argumentativ und entwickeln diese gemeinsam weiter. 
Selbstständigkeit

Die Studierenden …

  • … reflektieren Lern- und Arbeitsprozesse in ihrem Zuständigkeitsbereich.
  • … definieren Ziele für neue anwendungsorientierte Aufgaben, Projekte und Innovationsvorhaben unter Reflexion möglicher Auswirkungen auf Betrieb und Öffentlichkeit. 
  • … reflektieren die Bedeutung von Vertiefungsrichtungen, Spezialisierung und Forschung für die Arbeit als Ingenieur*in sowie die Umsetzung der hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen und der damit einhergehenden Herausforderungen eines positiven Theorie-Praxis-Transfers.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 300, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 10
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Studienbegleitende und semesterübergreifende Dokumentation: Die Leistungspunkte für das Modul werden durch die Anfertigung eines digitalen Lern- und Entwicklungsberichtes (E-Portfolio) erworben. Dabei handelt es sich um eine Dokumentation und Reflexion der individuellen Lernerfahrungen und Kompetenzentwicklungen im Bereich der Theorie-Praxis-Verzahnung und der Berufspraxis. Zusätzlich erbringt das Kooperationsunternehmen gegenüber der Koordinierungsstelle dual@TUHH den Nachweis, dass die bzw. der dual Studierende die Praxisphase absolviert hat.
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Computer Science: Kernqualifikation: Pflicht
Data Science: Kernqualifikation: Pflicht
Electrical Engineering and Information Technology: Kernqualifikation: Pflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Information and Communication Systems: Kernqualifikation: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Kernqualifikation: Pflicht
Luftfahrttechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Kernqualifikation: Pflicht
Materials Science and Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Mechanical Engineering and Management: Kernqualifikation: Pflicht
Mechatronics: Kernqualifikation: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Microelectronics and Microsystems: Kernqualifikation: Pflicht
Naval Architecture and Ocean Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Kernqualifikation: Pflicht
Regenerative Energien: Kernqualifikation: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L2889: Praxisphase 3 im dualen Master
Typ
SWS 0
LP 10
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 300, Präsenzstudium 0
Dozenten Dr. Henning Haschke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Onboarding Betrieb

  • Zuweisung zukünftiges berufliches Tätigkeitsfeld als Ingenieurin bzw. Ingenieur (M.Sc.) und dazugehöriger Arbeitsbereiche
  • Erweiterung der Zuständigkeiten und Befugnisse des dual Studierenden im Betrieb bis hin zur vorgesehenen Erstverwendung nach dem Studium 
  • Verantwortliches Arbeiten im Team; Projektverantwortung im eigenen Zuständigkeitsbereich ggf. auch bereichs- und unternehmensübergreifend
  • Ablaufplanung des letzten Praxismoduls mit klarer Zuordnung zu den Arbeitsstrukturen 
  • Betriebsinterne Abstimmung über eine potenzielle Problemstellung oder ein Innovationsvorhaben für die Masterarbeit
  • Ablaufplanung der Masterarbeit im Betrieb in der Zusammenarbeit mit der TU Hamburg  
  • Ablaufplanung der Prüfungsphase/nächstes Studiensemester

Betriebliches Wissen und betriebliche Fertigkeiten

  • Unternehmensspezifika: Umgang mit Veränderungen, Projekt- und Teamentwicklung, Verantwortung als Ingenieurin bzw. Ingenieur im zukünftigen Arbeitsbereich (M.Sc.), Umgang mit komplexen Zusammenhängen, häufigen und unvorhersehbaren Veränderungen, Entwicklung und Realisierung von Innovationen
  • Fachliche Spezialisierung in einem Arbeitsbereich (Abschlussarbeit)
  • Systemische Fertigkeiten
  • Umsetzung der hochschulseitigen Anwendungsempfehlungen (Theorie-Praxis-Transfer) in damit korrespondierenden Arbeits- und Aufgabenbereichen des Betriebes 

Lerntransfer/-reflexion

  • E-Portfolio
  • Bedeutung von Studieninhalten und der eigenen Spezialisierung für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur
  • Bedeutung von Forschung und Innovation für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur 
  • Hochschulseitige Anwendungsempfehlungen zum Theorie-Praxis-Transfer
Literatur
  • Studierendenhandbuch
  • betriebliche Dokumente
  • Hochschulseitige Anwendungsempfehlungen zum Theorie-Praxis-Transfer

Fachmodule der Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen

Modul M0523: Betrieb & Management

Modulverantwortlicher Prof. Matthias Meyer
Zulassungsvoraussetzungen Erfolgreich absolviertes Modul "Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre"
Empfohlene Vorkenntnisse Keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen
  • Die Studierenden sind in der Lage, ausgewählte betriebswirtschaftliche Spezialgebiete innerhalb der Betriebswirtschaftslehre zu verorten.
  • Die Studierenden können in ausgewählten betriebswirtschaftlichen Teilbereichen grundlegende Theorien, Kategorien und Modelle erklären.
  • Die Studierenden können technisches und betriebswirtschaftliches Wissen miteinander in Beziehung setzen.


Fertigkeiten
  • Die Studierenden können in ausgewählten betriebswirtschaftlichen Teilbereichen grundlegende Methoden anwenden.
  • Die Studierenden können für praktische Fragestellungen in betriebswirtschaftlichen Teilbereichen Entscheidungsvorschläge begründen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
  • Die Studierenden sind in der Lage, in interdisziplinären Kleingruppen zu kommunizieren und gemeinsam Lösungen für komplexe Problemstellungen zu erarbeiten.


Selbstständigkeit
  • Die Studierenden sind in der Lage, sich notwendiges Wissen durch Recherchen und Aufbereitungen von Material selbstständig zu erschließen.


Arbeitsaufwand in Stunden Abhängig von der Wahl der Lehrveranstaltungen
Leistungspunkte 6
Lehrveranstaltungen
Die Informationen zu den Lehrveranstaltungen entnehmen Sie dem separat veröffentlichten Modulhandbuch des Moduls.

Modul M0524: Nichttechnische Angebote im Master

Modulverantwortlicher Dagmar Richter
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Keine
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Nichttechnischen Angebote  (NTA)

vermittelt die in Hinblick auf das Ausbildungsprofil der TUHH nötigen Kompetenzen, die ingenieurwissenschaftliche Fachlehre fördern aber nicht abschließend behandeln kann: Eigenverantwortlichkeit, Selbstführung, Zusammenarbeit und fachliche wie personale Leitungsbefähigung der zukünftigen Ingenieurinnen und Ingenieure. Er setzt diese Ausbildungsziele in seiner Lehrarchitektur, den Lehr-Lern-Arrangements, den Lehrbereichen und durch Lehrangebote um, in denen sich Studierende wahlweise für spezifische Kompetenzen und ein Kompetenzniveau auf Bachelor- oder Masterebene qualifizieren können. Die Lehrangebote sind jeweils in einem Modulkatalog Nichttechnische Ergänzungskurse zusammengefasst. 

Die Lehrarchitektur

besteht aus einem studiengangübergreifenden Pflichtstudienangebot. Durch dieses zentral konzipierte Lehrangebot wird die Profilierung der TUHH Ausbildung auch im nichttechnischen Bereich gewährleistet.

Die Lernarchitektur erfordert und übt eigenverantwortliche Bildungsplanung in Hinblick auf den individuellen Kompetenzaufbau ein und stellt dazu Orientierungswissen zu thematischen Schwerpunkten von Veranstaltungen bereit.

Das über den gesamten Studienverlauf begleitend studierbare Angebot kann ggf. in ein-zwei Semestern studiert werden. Angesichts der bekannten, individuellen Anpassungsprobleme beim Übergang von Schule zu Hochschule in den ersten Semestern und um individuell geplante Auslandsemester zu fördern, wird jedoch von einer Studienfixierung in konkreten Fachsemestern abgesehen.

Die Lehr-Lern-Arrangements

sehen für Studierende - nach B.Sc. und M.Sc. getrennt - ein semester- und fachübergreifendes voneinander Lernen vor. Der Umgang mit Interdisziplinarität und einer Vielfalt von Lernständen in Veranstaltungen wird eingeübt - und in spezifischen Veranstaltungen gezielt gefördert.

Die Lehrbereiche

basieren auf Forschungsergebnissen aus den wissenschaftlichen Disziplinen Kulturwissenschaften, Gesellschaftswissenschaften, Kunst, Geschichtswissenschaften, Kommunikationswissenschaften, Migrationswissenschaften, Nachhaltigkeitsforschung und aus der Fachdidaktik der Ingenieurwissenschaften. Über alle Studiengänge hinweg besteht im Bachelorbereich zusätzlich ab Wintersemester 2014/15 das Angebot, gezielt Betriebswirtschaftliches und Gründungswissen aufzubauen. Das Lehrangebot wird durch soft skill und Fremdsprachkurse ergänzt. Hier werden insbesondere kommunikative Kompetenzen z.B. für Outgoing Engineers gezielt gefördert.

Das Kompetenzniveau

der Veranstaltungen in den Modulen der nichttechnischen Ergänzungskurse unterscheidet sich in Hinblick auf das zugrunde gelegte Ausbildungsziel: Diese Unterschiede spiegeln sich in den verwendeten Praxisbeispielen, in den - auf unterschiedliche berufliche Anwendungskontexte verweisende - Inhalten und im für M.Sc. stärker wissenschaftlich-theoretischen Abstraktionsniveau. Die Soft skills für Bachelor- und für Masterabsolventinnen/ Absolventen unterscheidet sich an Hand der im Berufsleben unterschiedlichen Positionen im Team und bei der Anleitung von Gruppen.

Fachkompetenz (Wissen)

Die Studierenden können

  • ausgewähltes Spezialgebiete des jeweiligen nichttechnischen Bereiches erläutern,
  • in den im Lehrbereich vertretenen Disziplinen grundlegende Theorien, Kategorien, Begrifflichkeiten, Modelle,  Konzepte oder künstlerischen Techniken skizzieren,
  • diese fremden Fachdisziplinen systematisch auf die eigene Disziplin beziehen, d.h. sowohl abgrenzen als auch Anschlüsse benennen,
  • in Grundzügen skizzieren, inwiefern wissenschaftliche Disziplinen, Paradigmen, Modelle, Instrumente, Verfahrensweisen und Repräsentationsformen der Fachwissenschaften einer individuellen und soziokulturellen Interpretation und Historizität unterliegen,              
  • können Gegenstandsangemessen in einer Fremdsprache kommunizieren (sofern dies der gewählte Schwerpunkt im NTW-Bereich ist).



Fertigkeiten

Die Studierenden können in ausgewählten Teilbereichen

  • grundlegende und teils auch spezielle Methoden der genannten Wissenschaftsdisziplinen anwenden.
  • technische Phänomene, Modelle, Theorien usw. aus der Perspektive einer anderen, oben erwähnten Fachdisziplin befragen.
  • einfache und teils auch fortgeschrittene Problemstellungen aus den behandelten Wissenschaftsdisziplinen erfolgreich bearbeiten,
  • bei praktischen Fragestellungen in Kontexten, die den technischen Sach- und Fachbezug übersteigen, ihre Entscheidungen zu Organisations- und Anwendungsformen der Technik begründen.




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind fähig ,

  • in unterschiedlichem Ausmaß kooperativ zu lernen
  • eigene Aufgabenstellungen in den o.g. Bereichen in adressatengerechter Weise in einer Partner- oder Gruppensituation zu präsentieren und zu analysieren,
  • nichttechnische Fragestellungen einer Zuhörerschaft mit technischem Hintergrund verständlich darzustellen
  • sich landessprachlich kompetent, kulturell angemessen und geschlechtersensibel auszudrücken (sofern dies der gewählte Schwerpunkt im NTW-Bereich ist)



Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in ausgewählten Bereichen in der Lage,

  • die eigene Profession und Professionalität im Kontext der lebensweltlichen Anwendungsgebiete zu reflektieren,
  • sich selbst und die eigenen Lernprozesse zu organisieren,
  • Fragestellungen vor einem breiten Bildungshorizont zu reflektieren und verantwortlich zu entscheiden,
  • sich in Bezug auf ein nichttechnisches Sachthema mündlich oder schriftlich kompetent auszudrücken.
  • sich als unternehmerisches Subjekt zu organisieren,   (sofern dies ein gewählter Schwerpunkt im NTW-Bereich ist).




Arbeitsaufwand in Stunden Abhängig von der Wahl der Lehrveranstaltungen
Leistungspunkte 6
Lehrveranstaltungen
Die Informationen zu den Lehrveranstaltungen entnehmen Sie dem separat veröffentlichten Modulhandbuch des Moduls.

Modul M0617: Hochdruckverfahrenstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Hochdruckanlagenbau (L1278) Vorlesung 2 2
Industrielle Verfahren unter Hohen Drücken (L0116) Vorlesung 2 2
Moderne Trennverfahren (L0094) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Dr. Monika Johannsen
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Chemie, Chemische und Thermische Verfahrenstechnik, Fluidverfahrenstechnik, Trenntechnik, Thermodynamik, Mehrphasengleichgewichte

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Nach erfolgreicher Teilnahme können Studierende:

  • den Einfluss des Drucks auf die physikalisch-chemischen und thermodynamischen Eigenschaften eines Fluids erklären,
  • thermodynamische Grundlagen für Verfahren mit überkritischen Fluiden beschreiben,
  • Modelle zur Beschreibung von Feststoffextraktion und Gegenstromextraktion erläutern,
  • Parameter zur Optimierung von Prozessen mit überkritischen Fluiden diskutieren.

Fertigkeiten

Nach erfolgreicher Teilnahme sind Studierende in der Lage:

  • Trennverfahren mit überkritischen Fluiden und mit konventionellen Lösungsmitteln zu vergleichen,
  • bei gegebener Trennaufgabe das Anwendungspotential von Hochdruckverfahren zu beurteilen,
  • Hochdruckverfahren im Ablauf einer vorgegebenen komplexen Industrieanwendung einzuplanen,
  • die Wirtschaftlichkeit von Hochdruckverfahren hinsichtlich Investition und Betriebskosten einzuschätzen,
  • unter Anleitung einen experimentellen Versuch an einer Hochdruckanlage durchzuführen,
  • experimentelle Ergebnisse zu beurteilen,
  • ein Versuchsprotokoll anzufertigen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Nach erfolgreicher Teilnahme sind Studierende in der Lage:

  • in 2er Teams wissenschaftliche Artikel zu präsentieren und die Inhalte gemeinsam zu verteidigen


Selbstständigkeit
  • Die Studierenden sind in der Lage, eigenständige Recherchen anzustellen und sich notwendiges  fachspezifisches Wissen selbstständig zu erschließen.
  • Die Studierenden sind in der Lage, selbstständig ein Thema zu erarbeiten, dieses zu präsentieren und in wissenschaftlicher Weise zu diskutieren.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja 15 % Referat
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1278: Hochdruckanlagenbau
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Hans Häring
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  1. Rechtliche Grundlagen (Gesetz, Verordnung, Richtlinie, Standard/Norm)
  2. Berechnungsgrundlagen Druckgeräte (AD-Regelwerk, ASME-Regelwerk, GL Vorschriften, weitere Berechungsmethoden)
  3. Spannungshypothesen
  4. Werkstoffauswahl, Fertigungsverfahren
  5. Dünnwandige Behälter
  6. Dickwandige Behälter
  7. Sicherheitseinrichtungen
  8. Sicherheitsanalysen
     
    Anwendungsschwerpunkte
           
  9. Unterwassertechnik (bemannte und unbemannte Druckbehälter, PVHO Code)
  10. Dampfkessel
  11. Wärmetauscher
  12. LPG, LEG Transport-tanks (Bilobe Bauart, IMO Type C tanks)
Literatur Apparate und Armaturen in der chemischen Hochdrucktechnik, Springer Verlag
Spain and Paauwe: High Pressure Technology, Vol. I und II, M. Dekker Verlag
AD-Merkblätter, Heumanns Verlag
Bertucco; Vetter: High Pressure Process Technology, Elsevier Verlag
Sherman; Stadtmuller: Experimental Techniques in High-Pressure Research, Wiley & Sons Verlag
Klapp: Apparate- und Anlagentechnik, Springer Verlag
Lehrveranstaltung L0116: Industrial Processes Under High Pressure
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Carsten Zetzl
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Part I : Physical Chemistry and Thermodynamics

1.      Introduction: Overview, achieving high pressure, range of parameters.

2.       Influence of pressure on properties of fluids: P,v,T-behaviour, enthalpy, internal energy,     entropy, heat capacity, viscosity, thermal conductivity, diffusion coefficients, interfacial tension.

3.      Influence of pressure on heterogeneous equilibria: Phenomenology of phase equilibria

4.      Overview on calculation methods for (high pressure) phase equilibria).
Influence of pressure on transport processes, heat and mass transfer.

Part II : High Pressure Processes

5.      Separation processes at elevated pressures: Absorption, adsorption (pressure swing adsorption), distillation (distillation of air), condensation (liquefaction of gases)

6.      Supercritical fluids as solvents: Gas extraction, cleaning, solvents in reacting systems, dyeing, impregnation, particle formation (formulation)

7.      Reactions at elevated pressures. Influence of elevated pressure on biochemical systems: Resistance against pressure

Part III :  Industrial production

8.      Reaction : Haber-Bosch-process, methanol-synthesis, polymerizations; Hydrations, pyrolysis, hydrocracking; Wet air oxidation, supercritical water oxidation (SCWO)

9.      Separation : Linde Process, De-Caffeination, Petrol and Bio-Refinery

10.  Industrial High Pressure Applications in Biofuel and Biodiesel Production

11.  Sterilization and Enzyme Catalysis

12.  Solids handling in high pressure processes, feeding and removal of solids, transport within the reactor.

13.   Supercritical fluids for materials processing.

14.  Cost Engineering

Learning Outcomes:  

After a successful completion of this module, the student should be able to

-         understand of the influences of pressure on properties of compounds, phase equilibria, and production processes.

-         Apply high pressure approches in the complex process design tasks

-         Estimate Efficiency of high pressure alternatives with respect to investment and operational costs


Performance Record:

1.  Presence  (28 h)

2. Oral presentation of original scientific article (15 min) with written summary

3. Written examination and Case study 

    ( 2+3 : 32 h Workload)

Workload:

60 hours total

Literatur

Literatur:

Script: High Pressure Chemical Engineering.
G. Brunner: Gas Extraction. An Introduction to Fundamentals of Supercritical Fluids and the Application to Separation Processes. Steinkopff, Darmstadt, Springer, New York, 1994.

Lehrveranstaltung L0094: Advanced Separation Processes
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Monika Johannsen
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction/Overview on Properties of Supercritical Fluids (SCF)and their Application in Gas Extraction Processes
  • Solubility of Compounds in Supercritical Fluids and Phase Equilibrium with SCF
  • Extraction from Solid Substrates: Fundamentals, Hydrodynamics and Mass Transfer
  • Extraction from Solid Substrates: Applications and Processes (including Supercritical Water)
  • Countercurrent Multistage Extraction: Fundamentals and Methods, Hydrodynamics and Mass Transfer
  • Countercurrent Multistage Extraction: Applications and Processes
  • Solvent Cycle, Methods for Precipitation
  • Supercritical Fluid Chromatography (SFC): Fundamentals and Application
  • Simulated Moving Bed Chromatography (SMB)
  • Membrane Separation of Gases at High Pressures
  • Separation by Reactions in Supercritical Fluids (Enzymes)
Literatur

G. Brunner: Gas Extraction. An Introduction to Fundamentals of Supercritical Fluids and the Application to Separation Processes. Steinkopff, Darmstadt, Springer, New York, 1994.

Modul M2002: Waste and Resource Management

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Abfallmanagement (L3261) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Internationale Abfallkonzepte (L3259) Vorlesung 2 2
Internationale Abfallkonzepte (L3260) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Kerstin Kuchta
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basics in process engineering

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students are able to describe waste as a resource as well as advanced technologies for recycling and recovery of resources from waste in detail. This covers collection, transport, treatment and disposal in national and international contexts.

Fertigkeiten

Students are able to select suitable processes for the treatment with respect to the national or cultural and developmental context. They can evaluate the ecological impact and the technical effort of different technologies and management systems.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can work together as a team of 2-5 persons, participate in subject-specific and interdisciplinary discussions, develop cooperated solutions and defend their own work results in front of others and promote the scientific development of colleagues. Furthermore, they can give and accept professional constructive criticisms. 

Selbstständigkeit

Students can independently gain additional knowledge of the subject area and apply it in solving the given course tasks and projects.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja 20 % Schriftliche Ausarbeitung
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang Vortrag mithilfe von Powerpoint-Folien (10-15 Minuten)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Energy and Resources: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Regenerative Energien: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3261: Waste management
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Rüdiger Siechau
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction into the "Waste Management" consisting of:
    • Thermal Process (incinerator, RDF combustion)
    • Biological processes (Wet-/Dryfermentation)
    • technology, energy, emissions, approval , etc.
  • Group work
    • design of systems/plants for energy recovery from waste
    • The following points are to be processed:
      • Input: waste (fraction collection and transportation, current quantity, material flows , possible amount of development)
      • Plant (design, process diagram, technology, energy production)
      • Output (energy quantity / type, by-products)
      • Costs and revenues
      • Climate and resource protection (CO2 balance , substitution of primary raw materials / fossil fuels)
      • Location and approval (infrastructure , expiration authorization procedure)
      • Focus at the whole concept (advantages, disadvantages , risks and opportunities , discussion)



Literatur

Einführung in die Abfallwirtschaft; Martin Kranert, Klaus Cord-Landwehr (Hrsg.); Vieweg + Teubner Verlag; 2010

Powerpoint-Folien in Stud IP

Lehrveranstaltung L3259: International waste concepts
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Waste avoidance and recycling are the focus of this lecture. Additionally, waste logistics ( Collection, transport, export, fees and taxes) as well as international waste shipment solutions are presented.

Other specific wastes, e.g. industrial waste, treatment concepts will be presented and developed by students themselves

Waste composition and production on international level, wast eulogistic, collection and treatment in emerging and developing countries.

Single national projects and studies will be prepared and presented by students

Literatur

Basel convention

Lehrveranstaltung L3260: International waste concepts
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0895: Advanced Chemical Reaction Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Chemische Reaktionstechnik (Vertiefung) (L0222) Vorlesung 2 2
Chemische Reaktionstechnik (Vertiefung) (L0245) Hörsaalübung 2 2
Praktikum Chemische Reaktionstechnik (Vertiefung) (L0287) Laborpraktikum 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Raimund Horn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Content of the bachelor-lecture "basics of chemical reaction engineering".
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After completition of the module, students are able to:

- identify differences between ideal and non-ideal rectors,

- infer fundamental differences in kinetic models for catalyzed reactions,

- name modelling algorithms for non-ideal reactors.

Fertigkeiten

After successfull completition of the module the students are able to

-evaluate properties of non-ideal reactors

-compare kinetic modells of heterogeneous-catalyzed reactions and develop measuring techniques thereof 

-choose instruments for temperature, pressure- concentration and mass-flow measurements regarding process conditions

-develop a concept for design of experiments

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz The students are able to analyze scientific challenges and elaborate suitable solutions in small groups. Moreover they are able to document these approaches according to scientific guidelines.

After successful completition of the lab-course the students have a strong ability to organize themselfes in small groups to solve issues in chemical reaction engineering. The students can discuss their subject related knowledge among each other and with their teachers.

Selbstständigkeit

The students are able to obtain further information for experimental planning and assess their relevance autonomously.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Fachtheoretisch-fachpraktische Studienleistung
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0222: Chemical Reaction Engineering (Advanced Topics)
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

1. Real reactors (residence time distribution E(t), F(t)-curve, measurement of E(t) or F(t), residence time distribution of ideal reactors, modeling of real reactors, segregated flow model, tanks in series model, dispersion model, compartment models)

2. Heterogeneous catalysis (what is a catalyst, operation principle of a catalyst, volcano plot, homogeneous catalysis, heterogeneous catalysis, biocatalysis, physisorption and chemisorption, turn-over frequency (TOF), Sabatier's principle, Bronstedt-Evans-Polyani-relationship, Adsorption isotherms of single and multi-component systems, kinetic models of heterogeneous catalytic reactions, Langmuir-Hinshelwood kinetics, Eley-Rideal kinetics, power law rate equations, kinetic measurements on heterogeneously catalyzed reactions in the laboratory , microkinetic modeling, catalyst characterization)

3. Diffusion in heterogeneous catalysis (diffusion regimes, Knudsen-diffusion, molecular diffusion, surface diffusion, single-file diffusion, reference systems, Stefan-Maxwell-Equations, Fick's law, pore effectiveness factor, impact of diffusion limitations in heterogeneous catalysis, Damköhler-relation, mass- and energy balance of heterogeneous catalytic reactors)

4. Laboratory measurements in heterogeneous catalysis (temperature, pressure, concentration, mass flow controllers, laboratory reactors, experimental design)


Literatur

1. Vorlesungsfolien R. Horn

2. Skript zur Vorlesung F. Keil

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14. M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill 15. G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010                                                        

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

17. C. G. Hill, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley & Sons


Lehrveranstaltung L0245: Chemical Reaction Engineering (Advanced Topics)
Typ Hörsaalübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn, Dr. Oliver Korup
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

1. Real reactors (residence time distribution E(t), F(t)-curve, measurement of E(t) or F(t), residence time distribution of ideal reactors, modeling of real reactors, segregated flow model, tanks in series model, dispersion model, compartment models)

2. Heterogeneous catalysis (what is a catalyst, operation principle of a catalyst, volcano plot, homogeneous catalysis, heterogeneous catalysis, biocatalysis, physisorption and chemisorption, turn-over frequency (TOF), Sabatier's principle, Bronstedt-Evans-Polyani-relationship, Adsorption isotherms of single and multi-component systems, kinetic models of heterogeneous catalytic reactions, Langmuir-Hinshelwood kinetics, Eley-Rideal kinetics, power law rate equations, kinetic measurements on heterogeneously catalyzed reactions in the laboratory , microkinetic modeling, catalyst characterization)

3. Diffusion in heterogeneous catalysis (diffusion regimes, Knudsen-diffusion, molecular diffusion, surface diffusion, single-file diffusion, reference systems, Stefan-Maxwell-Equations, Fick's law, pore effectiveness factor, impact of diffusion limitations in heterogeneous catalysis, Damköhler-relation, mass- and energy balance of heterogeneous catalytic reactors)

4. Laboratory measurements in heterogeneous catalysis (temperature, pressure, concentration, mass flow controllers, laboratory reactors, experimental design)

Literatur

1. Vorlesungsfolien R. Horn

2. Skript zur Vorlesung F. Keil

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14. M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill 15. G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010                                                        

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

17. C. G. Hill, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley & Sons

Lehrveranstaltung L0287: Experimental Course Chemical Engineering (Advanced Topics)
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Execution and evaluation of several experiments in chemical reaction engineering.

* Calculation of error propagation and error analysis
* Steady state Wicke-Kallenbach measurements of diffusivities in a catalyst pellet
* Interaction of reaction and diffusion in a catalyst particle, dissociation of methanol on zinc oxide
* Mass transfer in gas/liquid system
* Stability of a CSTR (hydrolysis of acetic anhydride)

Literatur

Skript zur Vorlesung, als Buch in der TU-Bibliothek

Praktikumsskript

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

Smith, J. M.: Chemical Engineering Kinetics, McGraw Hill, New York, 1981.

Hill, C.: Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley, New York, 1977.

Fogler, H. S. : Elements of Chemical Reaction Engineering , Prentice Hall, 2006

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken: Technische Chemie, VCH , 2006

G. F. Froment, K. B. Bischoff: Chemical Reactor Analysis and Design, Wiley, 1990

Modul M2094: Solid Process Engineering and Air Pollution Abatement in Chemical Industry

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Feststoffverfahrenstechnik in der chemischen Industrie (L2021) Vorlesung 2 3
Technologie der Luftreinhaltung (L0203) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Swantje Pietsch-Braune
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic knowledge of process engineering and chemistry

Basic knowledge of solids process engineering and separation technology



Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After successful completion of the module students are able to 


  • discuss legal regulations in the area of emissions and air quality
  • explain the effects of air pollutants on the environment,
  • name and explan off gas tretament processes and to define their area of application
  • describe and design processes of solid process engineering that are applied on an industrial scale in the chemical industry
  • comprehensively capture process steps and create process chains
Fertigkeiten

Students are able to

  • combine processes for cleaning of off-gases depending on the pollutants contained in the gases
  • design processes of mechanical process engineering on industrial scale
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2021: Solid Matter Process in Chemical Industry
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Frank Kleine Jäger
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L0203: Air Pollution Abatement
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Swantje Pietsch-Braune
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

In the lecture methods for the reduction of emissions from industrial plants are treated. At the beginning a short survey of the different forms of air pollutants is given. In the second part physical principals for the removal of particulate and gaseous pollutants form flue gases are treated. Industrial applications of these principles are demonstrated with examples showing the removal of specific compounds, e.g. sulfur or mercury from flue gases of incinerators.

Literatur

Handbook of air pollution prevention and control, Nicholas P. Cheremisinoff. - Amsterdam [u.a.] : Butterworth-Heinemann, 2002
Atmospheric pollution : history, science, and regulation, Mark Zachary Jacobson. - Cambridge [u.a.] : Cambridge Univ. Press, 2002
Air pollution control technology handbook, Karl B. Schnelle. - Boca Raton [u.a.] : CRC Press, c 2002
Air pollution, Jeremy Colls. - 2. ed. - London [u.a.] : Spon, 2002

Modul M1033: Sondergebiete der Verfahrenstechnik und Bioverfahrenstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Feststoffverfahrenstechnik für Biomassen (L0052) Vorlesung 2 3
Feststoffverfahrenstechnik in der chemischen Industrie (L2021) Vorlesung 2 3
Sicherheit chemischer Reaktionen (L1321) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Die Studierenden sollten die Bachelor-Veranstaltungen "Verfahrenstechnik" erfolgreich absolviert haben.

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden sind in der Lage, ausgewählte verfahrenstechnische Spezialgebiete innerhalb der Verfahrenstechnik zu verorten.
Die Studierenden können in ausgewählten verfahrenstechnischen Teilbereichen grundlegende technische Zusammenhänge und Modelle erklären.

Fertigkeiten

Die Studierenden können in ausgewählten verfahrenstechnischen Teilbereichen grundlegende Methoden anwenden.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können in international besetzten Teams auf englisch diskutieren und unter Zeitdruck einen Lösungsweg erarbeiten.

Selbstständigkeit

Studierende können selbstständig auswählen, welche Kenntnisse und Fähigkeiten sie durch die Wahl der geeigneten Fächer vertiefen.

Arbeitsaufwand in Stunden Abhängig von der Wahl der Lehrveranstaltungen
Leistungspunkte 6
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0052: Feststoffverfahrenstechnik für Biomassen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Prüfungsart Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 min
Dozenten Prof. Werner Sitzmann
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt Die großtechnische Anwendung verfahrenstechnischer Grundoperationen wird an aktuellen Beispielen der Verarbeitung fester Biomassen demonstriert. Hierzu gehören unter anderem: Zerkleinern, Fördern und Dosieren, Trocknen und Agglomerieren nachwachsender Rohstoffe im Rahmen der Herstellung von Brennnstoffen, der Bioethanolerzeugung, der Gewinnung und Veredelung von Pflanzenölen, von Biomass-to-liquid-Prozessen sowie der Herstellung von wood-plasic-composites. Aspekte zum Explosionsschutz und zur Anlagenplanung ergänzen die Vorlesung.
Literatur

Kaltschmitt M., Hartmann H. (Hrsg.): Energie aus Bioamsse, Springer Verlag, 2001, ISBN 3-540-64853-4

Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe,

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. www.nachwachsende-rohstoffe.de

Bockisch M.: Nahrungsfette und -öle, Ulmer Verlag, 1993, ISBN 380000158175


Lehrveranstaltung L2021: Solid Matter Process in Chemical Industry
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Prüfungsart Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang 12 Seiten
Dozenten Prof. Frank Kleine Jäger
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L1321: Sicherheit chemischer Reaktionen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Prüfungsart Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Dozenten Dr. Marko Hoffmann
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt
Literatur

Modul M1308: Modellierung und technische Auslegung von Bioraffinerieprozessen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bioraffinerien - Technische Auslegung und Optimierung (L1832) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
CAPE bei Energieprojekten (L0022) Projektierungskurs 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Martin Kaltschmitt
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Bachelorabschluss in Verfahrenstechnik, Bioverfahrenstechnik oder Energie- und Umwelttechnik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen Studierende können nach der Teilnahme an der Veranstaltung einen verfahrenstechnischen Prozess umfassend auslegen. Dazu gehören die Erstellung von Massen- und Energiebilanzen, die Auslegung verfahrenstechnischer Apparate, die Festlegung von Messtechniken und Regelkreisen für die einzelnen Apparate sowie die Modellierung des Gesamtprozesses.

Des Weiteren können sie die Grundlagen zur allgemeinen Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Modellierungsaufgaben, insbesondere mit ASPEN PLUS® und ASPEN CUSTOM MODELER® beschreiben.

Fertigkeiten Die Studierenden sind in der Lage zur Lösung von Simulations- und Anwendungsaufgaben der erneuerbaren Energietechnik:
  • modulübergreifende Lösungsansätze zur Auslegung und Darstellung von Produktionsprozessen
  • auch bei unvollständiger Information in der zu bearbeitenden Aufgabe alternative Eingangsparameter abzuwägen,
  • die Arbeitsergebnisse durch Ausarbeitung einer schriftlichen Arbeit, durch die Präsentation eines Vortrags und der Verteidigung der Inhalte systematische zu dokumentieren.

Sie können die ASPEN PLUS ® and ASPEN CUSTOM MODELER ® zur Modellierung energetischer Systeme anwenden und die Simulationslösung bewerten.

Durch aktive Diskussionen der verschiedenen Themenschwerpunkte innerhalb der Seminare und Übungen des Moduls verbessern die Studierenden das Verständnis und die Anwendung der theoretischen Grundlagen und sind so in der Lage das Gelernte auf die Praxis zu übertragen.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Die Studierenden können
  • im Team von circa 2-3 Personen zusammenarbeiten, 
  • wissenschaftliche Aufgabenstellungen zur Auslegung von Prozessen fachspezifisch und fachübergreifend diskutieren und gemeinsame Lösungen entwickeln,
  • ihre eigenen Arbeitsergebnisse vor Kommiliton*innen vertreten und

die Leistungen der Kommiliton*innen im Vergleich zu Ihrer eigenen Leistung einschätzen und mit Rückmeldungen zu ihren eigenen Leistungen umgehen.

Selbstständigkeit

Die Studierenden können sich selbstständig Quellen über die zu bearbeitende Fragestellung erschließen, sich das darin enthaltene Wissen aneignen. Sie sind fähig in Rücksprache mit Lehrenden ihren jeweiligen Lernstand konkret zu beurteilen und dieser Basis weitere Fragestellungen und für die Lösung notwendigen Arbeitsschritte zu definieren. 


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Schriftliche Ausarbeitung inkl. Vortrag
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1832: Bioraffinerien - Technische Auslegung und Optimierung
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Oliver Lüdtke
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt Empfohlene Vorkenntnisse:

Prozess- und Anlagentechnik I und II

Thermische Grundoperationen

Wärme- und Stoffübertragung

Strömungsmechanik I und II

I. Wiederholung Grundlagen:

  1. Rohrbündel Wärmeübetrager
  2. Dampfkessel und Kältemaschinen
  3. Pumpen und Turbinen
  4. Strömung in Rohrleitungssystemen
  5. Pumpen und Mischen nicht-newtonscher Fluide
  6. Anforderungen eines detaillierten Anlagen-Aufstellungsplans

II. Selbstständiges Rechnen:

  1. Das Planen und Auslegen eines spezifischen Anlagenteils einer Bioraffinerie in Gruppenarbeit (z.B. Ethanoldestillation oder Fermentation) auf Basis realistischer Annahmen aus der Industrie.
    • Massen- & Energiebilanzen (Aspen)
    • Spezifische Apparate Auslegung (Wärmetauscher/Pumpen/Behälter/Rohre etc.)
    • Isolierungen, Wanddicken und Behälter Material
    • Energie-, Dampf-, Kühlbedarf
    • Armaturen und Messinstrumente sowie Sicherheitseinrichtungen
    • Vorgabe der Hauptregelkreise
  2. Dabei wird der Zusammenhang und die Abhängigkeiten verschiedener Phänomene deutlich und die Beschreibung des Prozesses erfolgt anhand einer tatsächlich existierenden Anlage.
  3. Im Detail Engineering wird besonders auf Aspekte der Anlagenplanung eingegangen, die bei der realen Umsetzung zur Konstruktion entscheidend sind. So kann ein hoher Detailgrad erreicht werden mit dem es möglich ist einen Aufstellungsplan zu konzipieren.
  4. Je nach Zeitbedarf und Gruppengröße werden auch Kostenabschätzung und die Erstellung eines ausführlichen R&I Fließbildes betrachtet
Literatur

Perry, R.;Green, R.: Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8th Edition, McGraw Hill Professional, 2007

Sinnot, R. K.: Chemical Engineering Design, Elsevier, 2014

Lehrveranstaltung L0022: CAPE bei Energieprojekten
Typ Projektierungskurs
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Martin Kaltschmitt
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • CAPE = Computer-Aided-Project-Engineering
  • EINFÜHRUNG IN DIE THEORIE
    • Klassen von Simulationsprogrammen
    • Sequentiell-modularer Ansatz
    • Gleichungsorientierter Ansatz
    • Simultan-modularer Ansatz
    • Allgemeine Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Modellierungsaufgaben
    • Spezielle Vorgehensweise zur Lösung von Modellen mit Rückführungen
  • COMPUTER-ÜBUNGEN zu erneuerbaren Energieprojekten MIT ASPEN PLUS® UND ASPEN CUSTOM MODELER®
    • Anwendungsbereich, Potential und Grenzen von Aspen Plus® und Aspen Custom Modeler®
    • Benutzung der integrierten Datenbanken für Stoffdaten
    • Methoden zur Abschätzung nicht vorhandener physikalischer Stoffdaten
    • Benutzung der Modellbibliotheken und Prozesssynthese
    • Anwendung von Design-Spezifikationen und Sensitivitätsanalysen
    • Lösung von Optimierungsproblemen

Innerhalb des Seminars werden die verschiedenen Aufgabenstellungen aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt.

Literatur
  • Aspen Plus® - Aspen Plus User Guide
  • William L. Luyben; Distillation Design and Control Using Aspen Simulation; ISBN-10: 0-471-77888-5

Modul M1954: Process Simulation and Process Safety

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
CAPE inkl. Computerübung (L1039) Integrierte Vorlesung 3 4
Methoden der Prozesssicherheit und Gefahrstoffe (L1040) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

thermal separation processes

heat and mass transport processes

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

students can:

- outline types of simulation tools

- describe principles of flowsheet  and equation oriented simulation tools

- describe the setting of flowsheet simulation tools

- explain the main differences between steady state and dynamic simulations

- present the fundamentals of toxicology and hazardous materials

- explain the main methods of safety engineering

- present the importance of safety analysis with respect to plant design

- describe the definitions within the legal accident insurance

accident insurance


Fertigkeiten

students can:

- conduct steady state and dynamic simulations

- evaluate simulation results and transform them in the practice

- choose and combine suitable simulation models into a production plant

- evaluate the achieved simulation results regarding practical importance
- evaluate the results of many experimental methods regarding safety aspects

- review, compare and  use results of safety considerations for a plant design

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

students are able to:

- work together in teams in order to simulate process elements  and develop an integral process

- develop in teams a safety concept for a process and present it to the audience


Selbstständigkeit

students are able to

- act responsible with respect to environment and needs of the society

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Klausur 90 Minuten und schriftliche Ausarbeitung
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1039: CAPE with Computer Exercises
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

I. Introduction

       1. Fundamentals of steady state process simulation

       1.1. Classes of simulation tools
       1.2. Sequential-modularer approach
       1.3. Operating mode of ASPEN PLUS
       2. Introduction in ASPEN PLUS
       2.1. GUI
       2.2. Estimation methods of physical properties
       2.3. Aspen tools (z.B. Designspecification)
       2.4. Convergence methods

II. Exercices using ASPEN PLUS and ACM

            Performance and constraints of ASPEN PLUS
            ASPEN datenbank using
            Estimation methods of physical properties

            Application of model databank, process synthesis

            Design specifications

            Sensitivity analysis
            Optimization tasks
            Industrial cases

Literatur

- G. Fieg: Lecture notes
-
Seider, W.D.; Seader, J.D.; Lewin, D.R.: Product and Process Design Principles: Synthesis, Analysis,
  and Evaluation; Hoboken, J. Wiley & Sons, 2010


Lehrveranstaltung L1040: Methods of Process Safety and Dangerous Substances
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski, Dr. Thomas Waluga
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Practical implementation of safety analyses (methods)

Safety-related parameters and methods for their determination

Hazard characteristics according to the Chemicals Act

GHS (Globally Harmonized System) for the classification and labelling of chemicals

Hazardous substances

Toxicology

Personal safety

Safety considerations in plant design

Inherently safe process design

Technical measures for plant safety

Literatur

Bender, H.: Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen; Weinheim (2005)
Bender, H.: Das Gefahrstoffbuch. Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen in der Praxis; Weinheim (2002)
Birett, K.: Umgang mit Gefahrstoffen; Heidelberg (2011)
Birgersson, B.; Sterner, O.; Zimerson, E.: Chemie und Gesundheit; Weinheim (1988)

O. Antelmann, Diss. an der TU Berlin, 2001

R. Dittmeyer, W. Keim, G. Kreysa, A. Oberholz, Chemische Technik, Prozesse und Produkte, Band 1

    Methodische Grundlagen, VCH, 2004-2006, S. 719

H. Pohle, Chemische Industrie, Umweltschutz, Arbeitsschutz, Anlagensicherheit, VCH, Weinheim, 1991

J. Steinbach, Chemische Sicherheitstechnik, VCH, Weinheim, 1995

G. Suter, Identifikation sicherheitskritischer Prozesse, P&A Kompendium, 2004

Modul M1709: Applied Optimization in Energy and Process Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik (L2693) Integrierte Vorlesung 2 3
Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik (L2695) Gruppenübung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Fundamentals in the field of mathematical modeling and numerical mathematics, as well as a basic understanding of process engineering processes.


In particular the contents of the module Process and Plant Engineering II

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The module provides a general introduction to the basics of applied mathematical optimization and deals with application areas on different scales from the identification of kinetic models, to the optimal design of unit operations and the optimization of entire (sub)processes, as well as production planning. In addition to the basic classification and formulation of optimization problems, different solution approaches are discussed and tested during the exercises. Besides deterministic gradient-based methods, metaheuristics such as evolutionary and genetic algorithms and their application are discussed as well.

• Introduction to Applied Optimization

• Formulation of optimization problems

• Linear Optimization

• Nonlinear Optimization

• Mixed-integer (non)linear optimization

• Multi-objective optimization

• Global optimization

Fertigkeiten

After successful participation in the module "Applied Optimization in Energy and Process Engineering", students are able to formulate the different types of optimization problems and to select appropriate solution methods in suitable software such as Matlab and GAMS and to develop improved solution strategies. Furthermore, students will be able to interpret and critically examine the results accordingly.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are capable of:

•develop solutions in heterogeneous small groups
Selbstständigkeit

Students are capable of:

•taping new knowledge on a special subject by literature research
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Nein 10 % Midterm Bonuspunkte
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 35 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Energiesysteme: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Energy and Resources: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Windenergiesysteme: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung III. Ingenieurwissenschaften: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Energietechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2693: Applied optimization in energy and process engineering
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

The lecture offers a general introduction to the basics and possibilities of applied mathematical optimization and deals with application areas on different scales from kinetics identification, optimal design of unit operations to the optimization of entire (sub)processes, and production planning. In addition to the basic classification and formulation of optimization problems, different solution approaches are discussed. Besides deterministic gradient-based methods, metaheuristics such as evolutionary and genetic algorithms and their application are discussed as well.

- Introduction to Applied Optimization

- Formulation of optimization problems

- Linear Optimization

- Nonlinear Optimization

- Mixed-integer (non)linear optimization

- Multi-objective optimization

- Global optimization

Literatur

Weicker, K., Evolutionäre Algortihmen, Springer, 2015

Edgar, T. F., Himmelblau D. M., Lasdon, L. S., Optimization of Chemical Processes, McGraw Hill, 2001

Biegler, L. Nonlinear Programming - Concepts, Algorithms, and Applications to Chemical Processes, 2010

Kallrath, J. Gemischt-ganzzahlige Optimierung: Modellierung in der Praxis, Vieweg, 2002

Lehrveranstaltung L2695: Applied optimization in energy and process engineering
Typ Gruppenübung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0896: Bioprocess and Biosystems Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Auslegung und Betrieb von Bioreaktoren (L1034) Vorlesung 2 2
Bioreaktoren und Biosystemtechnik (L1037) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 1 2
Biosystemtechnik (L1036) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Anna-Lena Heins
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Knowledge of bioprocess engineering and process engineering at bachelor level


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After completion of this module, participants will be able to:

  • differentiate between different kinds of bioreactors and describe their key features
  • identify and characterize the peripheral and control systems of bioreactors
  • depict integrated biosystems (bioprocesses including up- and downstream processing)
  • name different sterilization methods and evaluate those in terms of different applications
  • recall and define the advanced methods of modern systems-biological approaches
  • connect the multiple "omics"-methods and evaluate their application for biological questions
  • recall the fundamentals of modeling and simulation of biological networks and biotechnological processes and to discuss their methods
  • assess and apply methods and theories of genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics in order to quantify and optimize biological processes at molecular and process levels.


Fertigkeiten

After completion of this module, participants will be able to:

  • describe different process control strategies for bioreactors and chose them after analysis of characteristics of a given bioprocess
  • plan and construct a bioreactor system including peripherals from lab to pilot plant scale
  • adapt a present bioreactor system to a new process and optimize it
  • develop concepts for integration of bioreactors into bioproduction processes
  • combine the different modeling methods into an overall modeling approach, to apply these methods to specific problems and to evaluate the achieved results critically
  • connect all process components of biotechnological processes for a holistic system view.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

After completion of this module, participants will be able to debate technical questions in small teams to enhance the ability to take position to their own opinions and increase their capacity for teamwork. 

The students can reflect their specific knowledge orally and discuss it with other students and teachers.

Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem in teams of approx. 8-12 persons independently including a presentation of the results.



Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L1034: Bioreactor Design and Operation
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Design of bioreactors and peripheries:

  • reactor types and geometry
  • materials and surface treatment
  • agitation system design
  • insertion of stirrer
  • sealings
  • fittings and valves
  • peripherals
  • materials
  • standardization
  • demonstration in laboratory and pilot plant

Sterile operation:

  • theory of sterilisation processes
  • different sterilisation methods
  • sterilisation of reactor and probes
  • industrial sterile test, automated sterilisation
  • introduction of biological material
  • autoclaves
  • continuous sterilisation of fluids
  • deep bed filters, tangential flow filters
  • demonstration and practice in pilot plant

Instrumentation and control:

  • temperature control and heat exchange 
  • dissolved oxygen control and mass transfer 
  • aeration and mixing 
  • used gassing units and gassing strategies
  • control of agitation and power input 
  • pH and reactor volume, foaming, membrane gassing

Bioreactor selection and scale-up:

  • selection criteria
  • scale-up and scale-down
  • reactors for mammalian cell culture

Integrated biosystem:

  • interactions and integration of microorganisms, bioreactor and downstream processing
  • Miniplant technologies 

Team work with presentation:

  • Operation mode of selected bioprocesses (e.g. fundamentals of batch, fed-batch and continuous cultivation)


Literatur
  • Storhas, Winfried, Bioreaktoren und periphere Einrichtungen, Braunschweig: Vieweg, 1994
  • Chmiel, Horst, Bioprozeßtechnik; Springer 2011
  • Krahe, Martin, Biochemical Engineering, Ullmann‘s Encyclopedia of Industrial Chemistry
  • Pauline M. Doran, Bioprocess Engineering Principles, Second Edition, Academic Press, 2013
  • Other lecture materials to be distributed  
Lehrveranstaltung L1037: Bioreactors and Biosystems Engineering
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Introduction to Biosystems Engineering (Exercise)


Experimental basis and methods for biosystems analysis

  • Introduction to genomics, transcriptomics and proteomics
  • More detailed treatment of metabolomics
  • Determination of in-vivo kinetics
  • Techniques for rapid sampling
  • Quenching and extraction
  • Analytical methods for determination of metabolite concentrations


Analysis, modelling and simulation of biological networks

  • Metabolic flux analysis
  • Introduction
  • Isotope labelling
  • Elementary flux modes
  • Mechanistic and structural network models
  • Regulatory networks
  • Systems analysis
  • Structural network analysis
  • Linear and non-linear dynamic systems
  • Sensitivity analysis (metabolic control analysis)


Modelling and simulation for bioprocess engineering

  • Modelling of bioreactors
  • Dynamic behaviour of bioprocesses 

Selected projects for biosystems engineering

  • Miniaturisation of bioreaction systems
  • Miniplant technology for the integration of biosynthesis and downstream processin
  • Technical and economic overall assessment of bioproduction processes
Literatur

E. Klipp et al. Systems Biology in Practice, Wiley-VCH, 2006

R. Dohrn: Miniplant-Technik, Wiley-VCH, 2006

G.N. Stephanopoulos et. al.: Metabolic Engineering, Academic Press, 1998

I.J. Dunn et. al.: Biological Reaction Engineering, Wiley-VCH, 2003

Lecture materials to be distributed

Lehrveranstaltung L1036: Biosystems Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Johannes Gescher, Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Introduction to Biosystems Engineering


Experimental basis and methods for biosystems analysis

  • Introduction to genomics, transcriptomics and proteomics
  • More detailed treatment of metabolomics
  • Determination of in-vivo kinetics
  • Techniques for rapid sampling
  • Quenching and extraction
  • Analytical methods for determination of metabolite concentrations


Analysis, modelling and simulation of biological networks

  • Metabolic flux analysis
  • Introduction
  • Isotope labelling
  • Elementary flux modes
  • Mechanistic and structural network models
  • Regulatory networks
  • Systems analysis
  • Structural network analysis
  • Linear and non-linear dynamic systems
  • Sensitivity analysis (metabolic control analysis)


Modelling and simulation for bioprocess engineering

  • Modelling of bioreactors
  • Dynamic behaviour of bioprocesses 


Selected projects for biosystems engineering

  • Miniaturisation of bioreaction systems
  • Miniplant technology for the integration of biosynthesis and downstream processin
  • Technical and economic overall assessment of bioproduction processes


Literatur

E. Klipp et al. Systems Biology in Practice, Wiley-VCH, 2006

R. Dohrn: Miniplant-Technik, Wiley-VCH, 2006

G.N. Stephanopoulos et. al.: Metabolic Engineering, Academic Press, 1998

I.J. Dunn et. al.: Biological Reaction Engineering, Wiley-VCH, 2003

Lecture materials to be distributed


Modul M0898: Heterogeneous Catalysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Analyse und Auslegung Heterogen Katalytischer Reaktoren (L0223) Vorlesung 2 2
Moderne Methoden in der Heterogenen Katalyse (L0533) Vorlesung 2 2
Moderne Methoden in der Heterogenen Katalyse (L0534) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Raimund Horn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Content of the bachelor-modules "process technology", as well as particle technology, fluidmechanics in process-technology and transport processes.
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen The students are able to apply their knowledge to explain industrial catalytic processes as well as indicate different synthesis routes of established catalyst systems. They are capable to outline dis-/advantages of supported and full-catalysts with respect to their application. Students are able to identify anayltical tools for specific catalytic applications.
Fertigkeiten After successfull completition of the module, students are able to use their knowledge to identify suitable analytical tools for specific catalytic applications and to explain their choice. Moreover the students are able to choose and formulate suitable reactor systems for the current synthesis process. Students can apply their knowldege discretely to develop and conduct experiments. They are able to appraise achieved results into a more general context and draw conclusions out of them.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to plan, prepare, conduct and document experiments according to scientific guidelines in small groups.

The students can discuss their subject related knowledge among each other and with their teachers.

Selbstständigkeit

The students are able to obtain further information for experimental planning and assess their relevance autonomously.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Referat
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0223: Analysis and Design of Heterogeneous Catalytic Reactors
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

1. Material- and Energybalance of the two-dimensionsal zweidimensionalen pseudo-homogeneous reactor model

2. Numerical solution of ordinary differential equations (Euler, Runge-Kutta, solvers for stiff problems, step controlled solvers)

3. Reactor design with one-dimensional models (ethane cracker, catalyst deactivation, tubular reactor with deactivating catalyst, moving bed reactor with regenerating catalyst, riser reactor, fluidized bed reactor)

4. Partial differential equations (classification, numerical solution Lösung, finite difference method, method of lines)

5. Examples of reactor design (isothermal tubular reactor with axial dispersion, dehydrogenation of ethyl benzene, wrong-way behaviour)

6. Boundary value problems (numerical solution, shooting method, concentration- and temperature profiles in a catalyst pellet, multiphase reactors, trickle bed reactor)


Literatur

1. Lecture notes R. Horn

2. Lecture notes F. Keil

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

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



Lehrveranstaltung L0533: Modern Methods in Heterogeneous Catalysis
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Heterogeneous Catalysis and Chemical Reaction Engineering are inextricably linked. About 90% of all chemical intermediates and consumer products (fuels, plastics, fertilizers etc.) are produced with the aid of catalysts. Most of them, in particular large scale products, are produced by heterogeneous catalysis viz. gaseous or liquid reactants react on solid catalysts. In multiphase reactors gases, liquids and a solid catalyst are present.

Heterogeneous catalysis plays also a key role in any future energy scenario (fuel cells, electrocatalytic splitting of water) and in environmental engineering (automotive catalysis, photocatalyic abatement of water pollutants).

Heterogeneous catalysis is an interdisciplinary science requiring knowledge of different scientific disciplines such as

  • Materials Science (synthesis and characterization of solid catalysts)
  • Physics (structure and electronic properties of solids, defects)
  • Physical Chemistry (thermodynamics, reaction mechanisms, chemical kinetics, adsorption, desorption, spectroscopy, surface chemistry, theory)
  • Reaction Engineering (catalytic reactors, mass- and heat transport in catalytic reactors, multi-scale modeling, application of heterogeneous catalysis)
The class „Modern Methods in Heterogeneous Catalysis“ will deal with the above listed aspects of heterogeneous catalysis beyond the material presented in the normal curriculum of chemical reaction engineering classes. In the corresponding laboratory will have the opportunity to apply their aquired theoretical knowledge by synthesizing a solid catalyst, characterizing it with a variety of modern instrumental methods (e.g. BET, chemisorption, pore analysis, XRD, Raman-Spectroscopy, Electron Microscopy) and measuring its kinetics. Class and laboratory „Modern Methods in Heterogeneous Catalysis“ in combination with the lecture „Analysis and Design of Heterogeneous Catalytic Reactors“ will give interested students the opportunity to specialize in this vibrant, multifaceted and application oriented field of research.


Literatur
  • J.M. Thomas, W.J. Thomas: Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH
  • I. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, Concepts of Modern Catalysis and Kinetics, WILEY-VCH
  • B.C. Gates: Catalytic Chemistry, John Wiley
  • R.A. van Santen, P.W.N.M. van Leeuwen, J.A. Moulijn, B.A. Averill (Eds.): Catalysis: an integrated approach, Elsevier
  • D.P. Woodruff, T.A. Delchar: Modern Techniques of Surface Science, Cambridge Univ. Press
  • J.W. Niemantsverdriet: Spectrocopy in Catalysis, VCH
  • F. Delannay (Ed.): Characterization of heterogeneous catalysts, Marcel Dekker
  • C.H. Bartholomew, R.J. Farrauto: Fundamentals of Industrial Catalytic Processes (2nd Ed.),Wiley


Lehrveranstaltung L0534: Modern Methods in Heterogeneous Catalysis
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Raimund Horn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M2029: Process Imaging

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessbildgebung (L2723) Vorlesung 3 3
Prozessbildgebung in der Praxis (L2724) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Penn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse No special prerequisites needed. An interest in imaging techniques and image processing is helpful but not mandatory.
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The module focuses primarily on discussing established imaging techniques including (a) optical and infrared imaging, (b) magnetic resonance imaging, (c) X-ray imaging and tomography. Moreover, it presents and discusses a range of more recent imaging modalities. The students will learn:

  1. what these imaging techniques can measure (such as sample density or concentration, material transport, chemical composition, temperature),
  2. how the measurement techniques work (physical measurement principles, hardware requirements, image reconstruction), and
  3. how to determine the most suited imaging methods for a given problem.


Fertigkeiten

After the successful completion of the course, the students shall:

  1. understand the physical principles and practical aspects of the most common imaging methods,
  2. be able to assess the pros and cons of these methods with regard to cost, complexity, expected contrasts, spatial and temporal resolution, and based on this assessment
  3. be able to identify the most suited imaging modality for any specific engineering challenge in the field of chemical and bioprocess engineering.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz In the problem-based interactive course, students work in small teams and set up two process imaging systems and use these systems to measure relevant process parameters in different chemical and bioprocess engineering applications. The teamwork will foster interpersonal communication skills.
Selbstständigkeit Students are guided to work in self-motivation due to the challenge-based character of this module. A final presentation improves presentation skills.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang 70 % schriftlicher Prüfung, 30% aktiver Mitarbeit und Abschlusspräsentation der problembasierten Lerneinheiten mit 5- 10 seitigen Bericht
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung II. Intelligenz-Engineering: Wahlpflicht
Information and Communication Systems: Vertiefung Kommunikationssysteme, Schwerpunkt Signalverarbeitung: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Mechatronics: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2723: Process Imaging
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Alexander Penn
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

The lecture focuses primarily on presenting and discussing established imaging techniques relevant to the field of engineering including (a) optical and infrared imaging, (b) magnetic resonance imaging, (c) X-ray imaging and tomography. Moreover, it presents and discusses a range of more recent imaging modalities. The students will learn:

  1. what these imaging techniques can measure (such as sample density or concentration, material transport, chemical composition, temperature),
  2. how the measurement techniques work (physical measurement principles, hardware requirements, image reconstruction), and
  3. how to determine the most suited imaging methods for a given problem.
Literatur

Wang, M. (2015). Industrial Tomography. Cambridge, UK: Woodhead Publishing. 

Available as e-book in the library of TUHH: https://katalog.tub.tuhh.de/Record/823579395



Lehrveranstaltung L2724: Applied Process Imaging
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Alexander Penn, Dr. Stefan Benders
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Content: The module focuses primarily on discussing established imaging techniques including (a) optical and infrared imaging, (b) magnetic resonance imaging, (c) X-ray imaging and tomography, and (d) ultrasound imaging and also covers a range of more recent imaging modalities. The students will learn:

  1. what these imaging techniques can measure (such as sample density or concentration, material transport, chemical composition, temperature),
  2. how the measurements work (physical measurement principles, hardware requirements, image reconstruction), and
  3. how to determine the most suited imaging methods for a given problem.

Learning goals: After the successful completion of the course, the students shall:

  1. understand the physical principles and practical aspects of the most common imaging methods,
  2. be able to assess the pros and cons of these methods with regard to cost, complexity, expected contrasts, spatial and temporal resolution, and based on this assessment
  3. be able to identify the most suited imaging modality for any specific engineering challenge in the field of chemical and bioprocess engineering.
Literatur

Wang, M. (2015). Industrial Tomography. Cambridge, UK: Woodhead Publishing. 

Available as e-book in the library of TUHH: https://katalog.tub.tuhh.de/Record/823579395



Modul M0952: Industrielle Bioprozesstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bioverfahrenstechnische Produktionsprozesse (L1065) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 2 3
Entwicklung Bioverfahrenstechnischer Prozesse in der industriellen Praxis (L1172) Seminar 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Anna-Lena Heins
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Kenntnisse der Bioverfahrenstechnik oder Verfahrenstechnik auf Bachelorniveau


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls

  • können die Studierenden den aktuellen Stand der Forschung zum jeweils diskutierten Themengebiet wiedergeben
  • können die Studierenden die grundliegenden Prinzipien des jeweils bearbeiteten biotechnologischen Produktionsprozesse benennen



Fertigkeiten

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage,    

  • aktuelle Forschungsansätze zu analysieren und zu bewerten 
  • biotechnologische Produktionsprozesse grundsätzlich auszulegen
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind in der Lage, gemeinsam im Team mit mehreren Studierenden vorgegebene Aufgaben zu lösen und ihre Arbeitsergebnisse im Plenum zu diskutieren und zu verteidigen.



Selbstständigkeit


Nach Abschluss des Moduls sind die Teilnehmer*innen in der Lage, sich eigenständig in Teams von etwa 8-12 Personen zu organisieren, um die Lösung für ein komplexes technisches Problem selbstständig zu erarbeiten und zu präsentieren.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang Vortrag + Diskussion (45 min) + Schriftliche Ausarbeitung (10 Seiten),
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1065: Bioverfahrenstechnische Produktionsprozesse
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Wilfried Blümke
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

In dieser Lehrveranstaltung wird ein Überblick über die wichtigsten biotechnologischen Produktionsprozesse gegeben. Neben den einzelnen Verfahren und deren spezifischen Anforderungen werden auch übergreifende Aspekte der industriellen Realität adressiert wie z.B.

  • Asset Lifecycle
  • Digitalisierung in der Bioprozess-Industrie
  • Grundprinzipien der industriellen Bioverfahrensentwicklung
  • Nachhaltigkeits-Aspekte bei der Entwicklung bioverfahrenstechnischer Prozesse


Literatur

Chmiel H (ed). Bioprozesstechnik, Springer 2011, ISBN: 978-3-8274-2476-1

Bailey, James and David F. Ollis: Biochemical Engineering Fundamentals. ‑2nd ed.; New York: McGraw Hill, 1986. 

Becker, Th. et al. (2008) Biotechnology. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. http://www.mrw.interscience.wiley.com/emrw/9783527306732/ueic/article/a04_107/current/abstract

Doran, Pauline M.: Bioprocess Engineering Principles, Academic Press, 2003

Hass, V. und R. Pörtner: Praxis der Bioprozesstechnik. Spektrum Akademischer Verlag (2011), 2. Auflage

Krahe M (2003) Biochemical Engineering. Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry. http://www.mrw.interscience.wiley.com/ueic/articles/b04_381/frame.html

Schuler, M.L. / Kargi, F.: Bioprocess Engineering - Basic concepts


Lehrveranstaltung L1172: Entwicklung Bioverfahrenstechnischer Prozesse in der industriellen Praxis
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Stephan Freyer
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Diese Lehrveranstaltung gibt einen Einblick in die Methodik bei der Entwicklung von Prozessen der Industriellen Biotechnologie. Wichtige Teilaspekte hierbei sind beispielweise die Entwicklung der Fermentation und der Aufarbeitungsschritte zum jeweiligen Zielmolekül, die Integration der Teilschritte zu einem Gesamtverfahren sowie die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

Literatur

Chmiel H (ed). Bioprozesstechnik, Springer 2011, ISBN: 978-3-8274-2476-1 [Titel anhand dieser ISBN in Citavi-Projekt übernehmen]

Bailey, James and David F. Ollis: Biochemical Engineering Fundamentals. ‑2nd ed.; New York: McGraw Hill, 1986.

Becker, Th. et al. (2008) Biotechnology. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. http://www.mrw.interscience.wiley.com/emrw/9783527306732/ueic/article/a04_107/current/abstract

Doran, Pauline M.: Bioprocess Engineering Principles, Academic Press, 2003

Hass, V. und R. Pörtner: Praxis der Bioprozesstechnik. Spektrum Akademischer Verlag (2011), 2. Auflage

Krahe M (2003) Biochemical Engineering. Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry. http://www.mrw.interscience.wiley.com/ueic/articles/b04_381/frame.html

Schuler, M.L. / Kargi, F.: Bioprocess Engineering - Basic concepts

Modul M2028: Computational Fluid Dynamics in Process Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Lagrangescher Transport in turbulenten Strömungen (L2301) Vorlesung 2 3
Numerische Strömungssimulation - Übung mit OpenFoam (L1375) Gruppenübung 1 1
Numerische Strömungssimulation in der Verfahrenstechnik (L1052) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematics I-IV
  • Basic knowledge in Fluid Mechanics
  • Basic knowledge in chemical thermodynamics
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After successful completion of the module the students are able to

  • explain the the basic principles of statistical thermodynamics (ensembles, simple systems) 
  • describe the main approaches in classical Molecular Modeling (Monte Carlo, Molecular Dynamics) in various ensembles
  • discuss examples of computer programs in detail,
  • evaluate the application of numerical simulations,
  • list the possible start and boundary conditions for a numerical simulation.
Fertigkeiten

The students are able to:

  • set up computer programs for solving simple problems by Monte Carlo or molecular dynamics,
  • solve problems by molecular modeling,
  • set up a numerical grid,
  • perform a simple numerical simulation with OpenFoam,
  • evaluate the result of a numerical simulation.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to

  • develop joint solutions in mixed teams and present them in front of the other students,
  • to collaborate in a team and to reflect their own contribution toward it.




Selbstständigkeit

The students are able to:

  • evaluate their learning progress and to define the following steps of learning on that basis,
  • evaluate possible consequences for their profession.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Energietechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Simulationstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2301: Lagrangian transport in turbulent flows
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Yan Jin
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Contents

- Common variables and terms for characterizing turbulence (energy spectra, energy cascade, etc.)

- An overview of Lagrange analysis methods and experiments in fluid mechanics

- Critical examination of the concept of turbulence and turbulent structures.

-Calculation of the transport of ideal fluid elements and associated analysis methods (absolute and relative diffusion, Lagrangian Coherent Structures, etc.)

- Implementation of a Runge-Kutta 4th-order in Matlab

- Introduction to particle integration using ODE solver from Matlab

- Problems from turbulence research

- Application analytical methods with Matlab.


Structure:

- 14 units a 2x45 min. 

- 10 units lecture

- 4 Units Matlab Exercise- Go through the exercises Matlab, Peer2Peer? Explain solutions to your colleague


Learning goals:

Students receive very specific, in-depth knowledge from modern turbulence research and transport analysis. → Knowledge

The students learn to classify the acquired knowledge, they study approaches to further develop the knowledge themselves and to relate different data sources to each other. → Knowledge, skills

The students are trained in the personal competence to independently delve into and research a scientific topic. → Independence

Matlab exercises in small groups during the lecture and guided Peer2Peer discussion rounds train communication skills in complex situations. The mixture of precise language and intuitive understanding is learnt. → Knowledge, social competence


Required knowledge:

Fluid mechanics 1 and 2 advantageous

Programming knowledge advantageous



Literatur

Bakunin, Oleg G. (2008): Turbulence and Diffusion. Scaling Versus Equations. Berlin [u. a.]: Springer Verlag.

Bourgoin, Mickaël; Ouellette, Nicholas T.; Xu, Haitao; Berg, Jacob; Bodenschatz, Eberhard (2006): The role of pair dispersion in turbulent flow. In: Science (New York, N.Y.) 311 (5762), S. 835-838. DOI: 10.1126/science.1121726.

Davidson, P. A. (2015): Turbulence. An introduction for scientists and engineers. Second edition. Oxford: Oxford Univ. Press.

Graff, L. S.; Guttu, S.; LaCasce, J. H. (2015): Relative Dispersion in the Atmosphere from Reanalysis Winds. In: J. Atmos. Sci. 72 (7), S. 2769-2785. DOI: 10.1175/JAS-D-14-0225.1.

Grigoriev, Roman (2011): Transport and Mixing in Laminar Flows. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Haller, George (2015): Lagrangian Coherent Structures. In: Annu. Rev. Fluid Mech. 47 (1), S. 137-162. DOI: 10.1146/annurev-fluid-010313-141322.

Kameke, A. von; Huhn, F.; Fernández-García, G.; Muñuzuri, A. P.; Pérez-Muñuzuri, V. (2010): Propagation of a chemical wave front in a quasi-two-dimensional superdiffusive flow. In: Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics 81 (6 Pt 2), S. 66211. DOI: 10.1103/PhysRevE.81.066211.

Kameke, A. von; Huhn, F.; Fernández-García, G.; Muñuzuri, A. P.; Pérez-Muñuzuri, V. (2011): Double cascade turbulence and Richardson dispersion in a horizontal fluid flow induced by Faraday waves. In: Physical review letters 107 (7), S. 74502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.074502.

Kameke, A.v.; Kastens, S.; Rüttinger, S.; Herres-Pawlis, S.; Schlüter, M. (2019): How coherent structures dominate the residence time in a bubble wake: An experimental example. In: Chemical Engineering Science 207, S. 317-326. DOI: 10.1016/j.ces.2019.06.033.

Klages, Rainer; Radons, Günter; Sokolov, Igor M. (2008): Anomalous Transport: Wiley.

LaCasce, J. H. (2008): Statistics from Lagrangian observations. In: Progress in Oceanography 77 (1), S. 1-29. DOI: 10.1016/j.pocean.2008.02.002.

Neufeld, Zoltán; Hernández-García, Emilio (2009): Chemical and Biological Processes in Fluid Flows: PUBLISHED BY IMPERIAL COLLEGE PRESS AND DISTRIBUTED BY WORLD SCIENTIFIC PUBLISHING CO.

Onu, K.; Huhn, F.; Haller, G. (2015): LCS Tool: A computational platform for Lagrangian coherent structures. In: Journal of Computational Science 7, S. 26-36. DOI: 10.1016/j.jocs.2014.12.002.

Ouellette, Nicholas T.; Xu, Haitao; Bourgoin, Mickaël; Bodenschatz, Eberhard (2006): An experimental study of turbulent relative dispersion models. In: New J. Phys. 8 (6), S. 109. DOI: 10.1088/1367-2630/8/6/109.

Pope, Stephen B. (2000): Turbulent Flows. Cambridge: Cambridge University Press.

Rivera, M. K.; Ecke, R. E. (2005): Pair dispersion and doubling time statistics in two-dimensional turbulence. In: Physical review letters 95 (19), S. 194503. DOI: 10.1103/PhysRevLett.95.194503.

Vallis, Geoffrey K. (2010): Atmospheric and oceanic fluid dynamics. Fundamentals and large-scale circulation. 5. printing. Cambridge: Cambridge Univ. Press.

Lehrveranstaltung L1375: Computational Fluid Dynamics - Exercises in OpenFoam
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • generation of numerical grids with a common grid generator
  • selection of models and boundary conditions
  • basic numerical simulation with OpenFoam within the TUHH CIP-Pool


Literatur OpenFoam Tutorials (StudIP)
Lehrveranstaltung L1052: Computational Fluid Dynamics in Process Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction into partial differential equations
  • Basic equations
  • Boundary conditions and grids
  • Numerical methods
  • Finite difference method
  • Finite volume method
  • Time discretisation and stability
  • Population balance
  • Multiphase Systems
  • Modeling of Turbulent Flows
  • Exercises: Stability Analysis 
  • Exercises: Example on CFD - analytically/numerically 
Literatur

Paschedag A.R.: CFD in der Verfahrenstechnik: Allgemeine Grundlagen und mehrphasige Anwendungen, Wiley-VCH, 2004 ISBN 3-527-30994-2.

Ferziger, J.H.; Peric, M.: Numerische Strömungsmechanik. Springer-Verlag, Berlin, 2008, ISBN: 3540675868.

Ferziger, J.H.; Peric, M.: Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer, 2002, ISBN 3-540-42074-6


Modul M1777: Introduction to model-based industrial process development for biopharmaceuticals

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Design und Scale-up von belüfteten Bioreaktoren für biopharmazeutische Produkte (L2922) Seminar 2 3
Einblicke in die biopharmazeutische Produktion (L2921) Seminar 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

All lectures from the undergraduate studies, especially mathematics, chemistry, thermodynamics, fluid mechanics, heat- and mass transfer, transport processes


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students will be able to:

  • describe and evaluate pharmaceutical processes from a process engineering perspective.
  • name and use the essential models for process development
  • describe and evaluate bioreactors for pharmaceutical processes, especially gassed stirred tank reactors.
  • describe various pharmaceutical processes and contrast their modes of operation and essential characteristics.
Fertigkeiten

Students will be able to:

  • Describe, optimize and design biopharmaceutical processes using models,
  • Describe, optimize and design gassed stirred reactors as a typical type of apparatus. 
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to discuss in international teams in english and develop an approach under pressure of time.

Selbstständigkeit

Students are able to independently define tasks for working on the overall problem of "Modeling a process for biopharmaceutical production". The knowledge required for this is acquired by the students themselves, building on the knowledge imparted in the lecture, and they decide which equations and models from the lecture are to be used for implementation. They can organize themselves in a team and assign priorities for subtasks.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 20 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2922: Design and Scale up of aerated bioreactors for biopharmaceutical products
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Jürgen Fitschen, Dr. Thomas Wucherpfennig
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction to aerated stirred tank reactors and alternative reactor concepts
  • Mixing and mass transfer performance (example with M-STAR)
  • Energy dissipation rates and shear stress 
  • Gas holdup and bubble size distribution
  • Experimental methods for the characterization of aerated stirred tank reactors
  • Common design and scale up concepts
  • Concept of compartments
  • Design and scale up assisted by Computational Fluid Dynamics 
Literatur
Lehrveranstaltung L2921: Insights into biopharmaceutical production
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Jürgen Fitschen, Dr. Thomas Wucherpfennig
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Introduction to biopharma including biopharmaceutical products (e.g. vaccine)
  • Biopharma market
  • Clinical studies
  • Quality of products
  • Drug substance process development (cell therapy)
  • Drug product development 
  • Insilico process development (equipment, process, digital twin) 
  • Scale-up, transfer and production of biopharmaceutical products 
  • Regulatory topics and market authorization
  • Biopharma lab & production planning
  • Data, handling, statistics, Experiment Planning (DOE)
  • Capacity modeling, Software “Bio-G”
Literatur

Modul M1778: Special Topics on Fluid Mechanics

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Anwendung numerischer Methoden in der Verfahrenstechnik (L2923) Vorlesung 2 2
Nichtinvasive Messtechniken für Mehrphasenströmungen (L2924) Vorlesung 2 2
Nichtinvasive Messtechniken für Mehrphasenströmungen (L2925) Laborpraktikum 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

All lectures from the undergraduate studies, especially mathematics, chemistry, thermodynamics, fluid mechanics, heat- and mass transfer.

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students will be able to:

  • apply numerical simulations to concrete flow problems in process engineering.
  • experimentally analysis of basic parameters in industrial multiphase flows
  • critically assess how reliably numerical methods work and decide which quantities need to be validated with experimental data.
Fertigkeiten

Students are able to:

  • perform numerical simulations in single and multiphase flows especially in technical applications
  • choose and apply experimental methods in multiphase flows especially in industrial aparatuses
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to discuss in international teams in english and develop an approach under pressure of time.

Selbstständigkeit

Students are able to independently define tasks for working on the overall problem "Experimental and numerical analysis of multiphase reactors". The knowledge required for this is acquired by the students themselves, building on the knowledge imparted in the lecture, and they decide which experimental and numerical methods from the lecture and the practical course are to be used for implementation. They can organize themselves in a team and assign priorities for subtasks.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 20 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2923: Application of numerical methods in process engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Yan Jin, Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

This lecture introduces a number of significant research topics in fluid mechanics and their up-to-date progresses. Through the lecture, students will learn how to solve real scientific and engineering flow problems using numerical and experimental methods. The lecture helps the students to prepare for their master thesis. The detailed contents include:

  • Wall bounded flows (channel flows; pipe flows; wall roughness)
  • Convection in porous media (multiscale physics; flow instabilities)
  • Flows in turbomachinery (compressor/turbine cascades; wind turbines)
  • Flows in biological and physiological processes (digestion in stomach; respiratory system
  • Interfacial mass transfer of bubbly flows
  • Comparison between experiments and simulation, experimental validation


  • Combustion in engines (optional)
Literatur

Numerische Strömungsmechanik, Joel H. Ferziger, Milovan Perić  &  Robert L. Street, Springer Vieweg, 2020

Strömungsmechanik, Heinz Herwig & Bastian Schmandt, Springer Vieweg, 2015.

Fundamentals of Multiphase Flow, Christopher E. Brennen, Cambridge University Press, 2005.

OpenFOAM User Guide, version 11, 11th July 2023.

OpenFOAM Programmer’s Guide, Version 3.0.1, 2015


Lehrveranstaltung L2924: Non invasive measurement techniques for Multiphase Flows
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Felix Kexel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Flow measurement techniques (Particle Image Velocimetry, Particle Tracking Velocimetry,...)
  • Concentration measurement techniques (Laser Induced Fluorescence, UV/VIS Imaging, …)
  • Measurement of Particle Size Distribution (Bubbles, Droplets, Particles)
  • Measurement techniques for Microflows
  • Measurement techniques for Multiphase flows in industrial application
Literatur

Raffel, M.; Willert, C.E.; Wereley, S.T.; Kompenhans, J.: Particle Image Velocimetry, Springer Berlin, Heidelberg (2007), ISBN 978-3-642-43166-1, DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-72308-0.

Schlüter, M. (2011). Lokale Messverfahren für Mehrphasenströmungen. Chemie Ingenieur Technik. 83. (7), 1084-1095. https://doi.org/10.1002/cite.201100039

Lehrveranstaltung L2925: Non invasive measurement techniques for Multiphase Flows
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Felix Kexel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Exemplary measurements in the laboratory of the Institute of Multiphase Flows:

  • Flow measurements(Particle Image Velocimetry, Particle Tracking Velocimetry,...)
  • Concentration measurements (Laser Induced Fluorescence, UV/VIS Imaging, …)
  • Particle Size Distribution measurements (Bubbles, Droplets, Particles)
  • Measurements in microflows
Literatur

Raffel, M.; Willert, C.E.; Wereley, S.T.; Kompenhans, J.: Particle Image Velocimetry, Springer Berlin, Heidelberg (2007), ISBN 978-3-642-43166-1, DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-72308-0.

Schlüter, M. (2011). Lokale Messverfahren für Mehrphasenströmungen. Chemie Ingenieur Technik. 83. (7), 1084-1095. https://doi.org/10.1002/cite.201100039




Modul M0537: Applied Thermodynamics: Thermodynamic Properties for Industrial Applications

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Angewandte Thermodynamik: Thermodynamische Größen für industrielle Anwendungen (L0100) Vorlesung 4 3
Angewandte Thermodynamik: Thermodynamische Größen für industrielle Anwendungen (L0230) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Simon Müller
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Thermodynamics III

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students are capable to formulate thermodynamic problems and to specify possible solutions. Furthermore, they can describe the current state of research in thermodynamic property predictions.




Fertigkeiten

The students are capable to apply modern thermodynamic calculation methods to multi-component mixtures and relevant biological systems. They can calculate phase equilibria and partition coefficients by applying equations of state, gE models, and COSMO-RS methods. They can provide a comparison and a critical assessment of these methods with regard to their industrial relevance. The students are capable to use the software COSMOtherm and relevant property tools of ASPEN and to write short programs for the specific calculation of different thermodynamic properties. They can judge and evaluate the results from thermodynamic calculations/predictions for industrial processes.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are capable to develop and discuss solutions in small groups; further they can translate these solutions into calculation algorithms. 


Selbstständigkeit

Students can rank the field of “Applied Thermodynamics” within the scientific and social context.  They are capable to define research projects within the field of thermodynamic data calculation.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 20 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0100: Applied Thermodynamics: Thermodynamic Properties for Industrial Applications
Typ Vorlesung
SWS 4
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 34, Präsenzstudium 56
Dozenten Prof. Ralf Dohrn
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt


  • Phase equilibria in multicomponent systems
  • Partioning in biorelevant systems
  • Calculation of phase equilibria in colloidal systems: UNIFAC, COSMO-RS (exercises in computer pool)
  • Calculation of partitioning coefficients in biological membranes: COSMO-RS (exercises in computer pool)
  • Application of equations of state (vapour pressure, phase equilibria, etc.) (exercises in computer pool) 
  • Intermolecular forces, interaction Potenitials
  • Introduction in statistical thermodynamics
Literatur
Lehrveranstaltung L0230: Applied Thermodynamics: Thermodynamic Properties for Industrial Applications
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Simon Müller
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

exercises in computer pool, see lecture description for more details

Literatur -

Modul M1354: Advanced Fuels

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Biokraftstoffe der 2. Generation und Strombasierte Kraftstoffe (L2414) Vorlesung 2 2
Kohlenstoffdioxid als ökonomische Determinante im Mobilitätssektor (L1926) Vorlesung 1 1
Mobilität und Klimaschutz (L2416) Gruppenübung 2 2
Nachhaltigkeitsaspekte und regulatorischer Rahmen (L2415) Vorlesung 1 1
Modulverantwortlicher Dr. Marvin Scherzinger
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Bachelorabschluss in Verfahrenstechnik, Bioverfahrenstechnik oder Energie- und Umwelttechnik

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden lernen innerhalb des Moduls verschiedene Bereit­stellungspfade zur Herstellung von Advanced Fuels (Biokraftstoffe wie z. B. Alcohol-to-Jet; Strom-basierte Kraftstoffe wie z. B. Power-to-Liquid) kennen. Dazu werden die verschiedenen Verfahrensketten erläutert und die regulatorischen Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Kraftstoff­produktion beleuchtet. Hierzu gehören beispielsweise die Anforde­rungen der Erneuerbare-Energien-Richtlinie II sowie die Voraus­setzungen und Aspekte für einen Markthochlauf dieser Kraftstoffe. Für die ganzheitliche Bewertung der verschiedenen Kraftstoff­optionen werden diese abschließend unter ökologischen und ökonomischen Faktoren betrachtet. 


Fertigkeiten

Die Studierenden sind nach erfolgreicher Teilnahme des Moduls in der Lage zur Lösung von Simulations- und Anwendungsaufgaben der erneuerbaren Energietechnik: 

  • Modulübergreifende Lösungsansätze zur Auslegung und Darstellung von Kraftstoffproduktionsprozessen bzw. den entsprechenden Bereitstellungsketten
  • Umfangreiche Analyse verschiedener Kraftstoffbereit­stellungsoptionen in technischer, ökologischer und ökonomischer Sicht

Durch aktive Diskussionen der verschiedenen Themenschwerpunkte innerhalb der Vorlesungen und Übungen des Moduls verbessern die Studierenden das Verständnis und die Anwendung der theoretischen Grundlagen und sind so in der Lage das Gelernte auf die Praxis zu übertragen.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können wissenschaftliche Aufgabenstellungen fachspezifisch und fachübergreifend diskutieren und gemeinsame Lösungen entwickeln.

Selbstständigkeit

Die Studierenden können sich selbstständig Quellen über die zu bear­beitende Fragestellung erschließen und sich das darin enthaltene Wissen aneignen. Sie sind fähig in Rücksprache mit Lehrenden ihren jeweiligen Lernstand konkret zu beurteilen und auf dieser Basis weitere Fragestellungen und die für die Lösung notwendigen Arbeitsschritte definieren.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja 20 % Schriftliche Ausarbeitung Details werden in der ersten Veranstaltung bekannt gegeben.
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Energy and Resources: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Vertiefung Produktion und Logistik: Wahlpflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Vertiefung Infrastruktur und Mobilität: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Windenergiesysteme: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Solare Energiesysteme: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2414: Biokraftstoffe der 2. Generation und Strombasierte Kraftstoffe
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Marvin Scherzinger
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Allgemeine Übersicht über verschiedene strombasierte Kraftstoffe und deren Prozesspfade, u.a. Power-to-Liquid Prozess (Fischer-Tropsch-Synthese, Methanol Synthese), Power-to-Gas (Sabatier-Prozess)
  • Herkunft, Herstellung und Verwendung der Kraftstoffe
Literatur
  • Vorlesungsskript
Lehrveranstaltung L1926: Kohlenstoffdioxid als ökonomische Determinante im Mobilitätssektor
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Karsten Wilbrand
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Allgemeine Übersicht über verschiedene Advanced Biofuels und deren Prozesspfade (u.a. Gas-to-Liquid, HEFA und Alcohol-to-Jet Prozesse)
  • Herkunft, Herstellung und Verwendung der Kraftstoffe


Literatur
  • Babu, V.: Biofuels Production. Beverly, Mass: Scrivener [u.a.], 2013
  • Olsson, L.: Biofuels. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007
  • William, L. L.: Distillation Design and Control Using Aspen Simulation; ISBN-10: 0-471-77888-5
  • Perry, R.; Green, R.: Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8th Edition, McGraw Hill Professional, 20
  • Sinnot, R. K.: Chemical Engineering Design, Elsevier, 2014
  • Kaltschmitt, M.; Neuling, U. (Ed.): Biokerosene - Status and Prospects; Springer, Berlin, Heidelberg, 2018



Lehrveranstaltung L2416: Mobilität und Klimaschutz
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Benedikt Buchspies, Dr. Karsten Wilbrand
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Anwendung der erlernten theoretischen Kenntnisse aus den jeweiligen Vorlesungen anhand konkreter Aufgaben aus der Praxis

  • Auslegung und Simulation von Teilprozessen der Produktionsprozesse in Aspen Plus ®
  • Ökologische und ökonomische Analyse von Kraftstoffbereitstellungspfaden
  • Einordnung von Fallbeispielen in geltende Regularien
Literatur
  • Skriptum zur Vorlesung
  • Aspen Plus® - Aspen Plus User Guide
Lehrveranstaltung L2415: Nachhaltigkeitsaspekte und regulatorischer Rahmen
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Benedikt Buchspies
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Gesamtheitliche Betrachtung der unterschiedlichen Kraftstoffpfade mit u. a folgenden Themenschwerpunkten:

  • Betrachtung der ökologischen Auswirkungen der verschiedenen Kraftstoffe
  • Ökonomische Betrachtung der verschiedenen alternativen Kraftstoffe
  • Regulatorischer Rahmen alternativer Kraftstoffe
  • Zertifizierung von alternativen Kraftstoffen
  • Markteinführungsmodelle alternativer Kraftstoffe
Literatur
  • European Commission - Joint Research Center (2010): International Reference Life Cycle Data System (ILCD) Handbook - General guide for Life Cycle Assessment - Detailed guidance. Joint Research Center (JRC) Institut for Environment and Sustainability, Luxembourg
  • Richtlinie (EU) 2018/2001 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. Dezember 2018 zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen

Modul M2006: Waste Treatment and Recycling

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Planung von Abfallbehandlungsanlagen (L3267) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Recyclingtechnologien und Thermische Abfallbehandlung (L3265) Vorlesung 2 2
Recyclingtechnologien und Thermische Abfallbehandlung (L3266) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Kerstin Kuchta
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Basics of thermo dynamics
  • Basics of fluid dynamics
  • fluid dynamics chemistry
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students can name, describe current issue and problems in the field of waste treatment (mechanical, chemical and thermal) and contemplate them in the context of their field. 

The industrial application of unit operations as part of process engineering is explained by actual examples of waste  technologies . Compostion, particle sizes, transportation and dosing of wastes are described as important unit operations .

Students will be able to design and  design waste treatment technology equipment.

Fertigkeiten

The students are able to select suitable processes for the treatment of wastes or raw material with respect to their characteristics and the process aims. They can evaluate the efforts and costs for processes and select economically feasible treatment concepts.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can

  • respectfully work together as a team and discuss technical tasks
  • participate in subject-specific and interdisciplinary discussions,
  • develop cooperated solutions 
  •  promote the scientific development and accept professional constructive criticism.
Selbstständigkeit

Students can independently tap knowledge of the subject area and transform it to new questions. They are capable, in consultation with supervisors, to assess their learning level and define further steps on this basis. Furthermore, they can define targets for new application-or research-oriented duties in accordance with the potential social, economic and cultural impact.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Green Energy Technologies: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Energy and Resources: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Regenerative Energien: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3267: Planning of waste treatment plants
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Rüdiger Siechau
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The focus is on getting to know the organization and practice of waste management companies. Topics such as planning, financing and logistics will be discussed and there will be an excursion (waste incineration plant, vehicle fleet and collection systems / containers).

Project based learning: You will be given a task to work on independently in groups of 4 to 6 students. All tools and data needed for the project work will be discussed in the lecture "Recycling Technologies and Thermal Waste Treatment". Course documents can be downloaded from StudIP. Communication during the project work also takes place via StudIP.

Literatur
  • Einführung in die Abfallwirtschaft; Martin Kranert, Klaus Cord-Landwehr (Hrsg.); Vieweg + Teubner Verlag; 2010 
  • PowerPoint Präsentationen in Stud IP
Lehrveranstaltung L3265: Recycling technologies and thermal waste treatment
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction, actual state-of-the-art of waste incineration, aims. legal background, reaction principals
  • basics of incineration processes: waste composition, calorific value, calculation of air demand and flue gas composition 
  • Incineration techniques: grate firing, ash transfer, boiler
  • Flue gas cleaning: Volume, composition, legal frame work and emission limits, dry treatment, scrubber, de-nox techniques, dioxin elimination, Mercury elimination
  • Ash treatment: Mass, quality, treatment concepts, recycling, disposal
Literatur

Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Thermische Abfallbehandlung Bande 1-7. EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik, Berlin, 196 - 2013.

Lehrveranstaltung L3266: Recycling technologies and thermal waste treatment
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1294: Bioenergie

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Biokraftstoffverfahrenstechnik (L0061) Vorlesung 1 1
Biokraftstoffverfahrenstechnik (L0062) Gruppenübung 1 1
Globale Märkte für land- und forstwirtschaftliche Rohstoffe (L1769) Vorlesung 1 1
Thermische Biomassenutzung (L1767) Vorlesung 2 2
Thermische Biomassenutzung (L2386) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Johannes Gescher
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

keine

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden können die Grundlagen der Energiegewinnung aus Biomasse, über aerobe und anaerobe Abfallbehandlungsverfahren, die dabei gewonnenen Produkte und die Behandlung der jeweils entstehenden Emissionen wiedergeben. 

Fertigkeiten

Die Studierenden können das erlernte Wissen über biomasse-basierte Energiebereitstellungsanlagen anwenden, um für unterschiedliche Fragestellungen, beispielsweise bezüglich der Dimensionierung und Auslegung von Anlagen, die Zusammenhänge zu erläutern. In diesem Zusammenhang sind die Studierenden auch in der Lage Berechnungsaufgaben zur Verbrennung, Vergasung und Biogas-, Biodiesel- und Bioethanolnutzung zu lösen. 

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden können wissenschaftliche Aufgabenstellungen zur Auslegung und Bewertung von Energiesystemen zur Biomassenutzung diskutieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden können sich zur Aufarbeitung der Vorlesungsschwerpunkte selbstständig Quellen über das Fachgebiet erschließen, Wissen auswählen und aneignen. Des Weiteren können die Studierenden, unter Hilfestellung der Lehrenden, eigenständig Berechnungen zu biomasse-nutzenden Energiesysteme erfüllen und so ihren jeweiligen Lernstand einschätzen und auf dieser Basis weitere Arbeitsschritte definieren.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Fachtheoretisch-fachpraktische Studienleistung
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 3 Stunden Klausur
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Green Energy Technologies: Pflicht
Energietechnik: Vertiefung Energiesysteme: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Green Energy Technologies: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Regenerative Energien: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0061: Biokraftstoffverfahrenstechnik
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Oliver Lüdtke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Allgemeine Einleitung
  • Was sind Biokraftstoffe?
  • Märkte & Entwicklungen
  • Gesetzliche Rahmenbedingungen
  • Treibhausgaseinsparungen
  • Generationen der Biokraftstoffe
    • Bioethanol der ersten Generation
      • Rohstoffe
      • Fermentation
      • Destillation
    • Biobutanol / ETBE
    • Bioethanol der zweiten Generation
      • Bioethanol aus Stroh
    • Biodiesel der ersten Generation
      • Rohstoffe
      • Produktionsprozess
      • Biodiesel & Rohstoffe
    • HVO / HEFA
    • Biodiesel der zweiten Generation
      • Biodiesel aus Algen
  • Biogas als Kraftstoff
    • Biogas der ersten Generation
      • Rohstoffe
      • Fermentation
      • Reinigung zu Biomethan
    • Biogas der zweiten Generation & Vergasungsverfahren
    • Methanol / DME aus Holz und Tall oil©


Literatur
  • Skriptum zur Vorlesung
  • Drapcho, Nhuan, Walker; Biofuels Engineering Process Technology
  • Harwardt; Systematic design of separations for processing of biorenewables
  • Kaltschmitt; Hartmann; Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren
  • Mousdale; Biofuels - Biotechnology, Chemistry and Sustainable Development
  • VDI Wärmeatlas


Lehrveranstaltung L0062: Biokraftstoffverfahrenstechnik
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Oliver Lüdtke
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Ökobilanzen
    • Exemplarisches Beispiel zur Bewertung von CO2 Einsparungspotentialen durch alternative Kraftstoffe -- Wahl der Systemgrenzen und Datenbanken
  • Bioethanolherstellung
    • Anwendungsaufgabe in der die Grundlagen der thermischen Trennverfahren (Rektifikation, Extraktion) thematisiert werden. Dabei liegt der Fokus auf einer Kolonnenauslegung, inkl. Wärmebedarf, Stufenanzahl, Rücklaufverhältnis...
  • Biodieselherstellung
    • Verfahrenstechnische Optionen der Fest/Flüssigtrennung, inklusive Grundgleichungen zum Abschätzen von Leistung, Energiebedarf, Trennschärfe und Durchsatz
  • Biomethanproduktion
    • Chemische Reaktionen, die bei der Herstellung von Biokraftstoffen relevant sind, inklusive Gleichgewichte, Aktivierungsenergien, shift-Reaktionen


Literatur

Skriptum zur Vorlesung

Lehrveranstaltung L1769: Globale Märkte für land- und forstwirtschaftliche Rohstoffe
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Michael Köhl, Bernhard Chilla
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

1) Markets for Agricultural Commodities
What are the major markets and how are markets functioning
Recent trends in world production and consumption.
World trade is growing fast. Logistics. Bottlenecks.
The major countries with surplus production
Growing net import requirements, primarily of China, India and many other countries.
Tariff and non-tariff market barriers. Government interferences.


2) Closer Analysis of Individual Markets
Thomas Mielke will analyze in more detail the global vegetable oil markets, primarily palm oil, soya oil,
rapeseed oil, sunflower oil. Also the raw material (the oilseed) as well as the by-product (oilmeal) will
be included. The major producers and consumers.
Vegetable oils and oilmeals are extracted from the oilseed. The importance of vegetable oils and
animal fats will be highlighted, primarily in the food industry in Europe and worldwide. But in the past
15 years there have also been rapidly rising global requirements of oils & fats for non-food purposes,
primarily as a feedstock for biodiesel but also in the chemical industry.
Importance of oilmeals as an animal feed for the production of livestock and aquaculture
Oilseed area, yields per hectare as well as production of oilseeds. Analysis of the major oilseeds
worldwide. The focus will be on soybeans, rapeseed, sunflowerseed, groundnuts and cottonseed.
Regional differences in productivity. The winners and losers in global agricultural production.


3) Forecasts: Future Global Demand & Production of Vegetable Oils
Big challenges in the years ahead: Lack of arable land for the production of oilseeds, grains and other
crops. Competition with livestock. Lack of water. What are possible solutions? Need for better
education & management, more mechanization, better seed varieties and better inputs to raise yields.
The importance of prices and changes in relative prices to solve market imbalances (shortage
situations as well as surplus situations). How does it work? Time lags.
Rapidly rising population, primarily the number of people considered “middle class” in the years ahead.
Higher disposable income will trigger changing diets in favour of vegetable oils and livestock products.
Urbanization. Today, food consumption per caput is partly still very low in many developing countries,
primarily in Africa, some regions of Asia and in Central America. What changes are to be expected?
The myth and the realities of palm oil in the world of today and tomorrow.
Labour issues curb production growth: Some examples: 1) Shortage of labour in oil palm plantations in
Malaysia. 2) Structural reforms overdue for the agriculture in India, China and other countries to
become more productive and successful, thus improving the standard of living of smallholders.

Literatur Lecture material
Lehrveranstaltung L1767: Thermische Biomassenutzung
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Marvin Scherzinger
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

Ziel dieses Kurses ist es, die physikalischen, chemischen und biologischen als auch die technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Grundlagen aller Optionen der Energieerzeugung aus Biomasse aus deutscher und internationaler Sicht zu diskutieren. Zusätzlich unterschiedlichen Systemansätze zur Nutzung von Biomasse für die Energieerzeugung, Aspekte der Bioenergie im Energiesystem zu integrieren, technische und wirtschaftliche Entwicklungspotenziale und die aktuelle und erwartete zukünftige Verwendung innerhalb des Energiesystems vorgestellt.
Der Kurs ist wie folgt aufgebaut:

  • Biomasse als Energieträger im Energiesystem, die Nutzung von Biomasse in Deutschland und weltweit, Übersicht über den Inhalt des Kurses
  • Photosynthese , die Zusammensetzung der organischen Stoffe , Pflanzenproduktion , Energiepflanzen , Reststoffen, organischen Abfällen
  • Biomasse Bereitstellung Ketten für holzige und krautige Biomasse , Ernte und Bereitstellung , Transport, Lagerung, Trocknung
    - Thermo - chemische Umwandlung von biogenen Festbrennstoffen
    • Grundlagen der thermo- chemischen Umwandlung
    • Direkte thermo- chemische Umwandlung durch Verbrennung: Verbrennungstechnologien für kleine und Großanlagen , Strom- Erzeugungstechnologien , Abgasbehandlungstechnologien, Asche und ihre Verwendun
    • Vergasung: Vergasungstechnologien, Gasreinigungstechnologien, Optionen zur Nutzung des gereinigten Gases für die Bereitstellung von Wärme, Strom und/oder Brennstoffe
    • Schnelle und langsame Pyrolyse : Technologien für die Bereitstellung von Bio-Öl und / oder für die Bereitstellung von Kohle -, Öl- Reinigungstechnologien , Optionen um die Pyrolyse- Öl und Kohle als Energieträger als auch als Rohstoff verwenden
  • Physikalisch-chemische Umwandlung von Biomasse , die Öle und / oder Fette : Grundlagen , Ölsaaten und Ölfrüchte, Pflanzenölproduktion , die Produktion von Biokraftstoff mit standardisierten Merkmalen ( Umesterung , Hydrierung, Co-Processing in bestehenden Raffinerien) , Optionen der Nutzung dieser Kraftstoffe, Optionen zur Verwendung der Rückstände (d.h. Mehl, Glycerin)
    • Bio-chemische Umwandlung von Biomasse
    • Grundlagen der bio-chemische Umwandlung
    • Biogas: Prozess- Technologien für Anlagen mit landwirtschaftlichen Rohstoffen , Klärschlamm ( Klärgas ), organische Abfallfraktion (Deponiegas ) , Technologien für die Bereitstellung von Biomethan , die Verwendung des aufgeschlossenen Schlamm
    • Ethanol-Produktion: Prozesstechnologien für Einsatzmaterial, Zucker, Stärke oder Cellulose , die Verwendung von Ethanol als Kraftstoff, Verwendung der Schlempe
Literatur

Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse; Springer, Berlin, Heidelberg, 2009, 2. Auflage

Lehrveranstaltung L2386: Thermische Biomassenutzung
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Marvin Scherzinger
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

Die Versuche des Praktikums verdeutlichen die unterschiedlichen Aspekte der Wärmegewinnung aus biogenen Festbrennstoffen. Dazu werden zunächst unterschiedliche Biomassen (wie z.B. Holz, Stroh oder landwirtschaftliche Reststoffe) untersucht; hierbei liegt der Schwerpunkt auf dem Heiz- und Brennwert der Biomasse. Weiterhin wird die verwendete Biomasse pelletiert, die Pelleteigenschaften analysiert und ein Verbrennungsversuch an einer Pellet-Einzelraumfeuerung durchgeführt. Dabei werden die gasförmigen und festen Schadstoffemissionen, besonders der entstehende Feinstaub, gemessen und in einem weiteren Versuch die Zusammensetzung des Feinstaubes untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt des Praktikums liegt auf der Betrachtung von Optionen zur Reduzierung des Feinstaubes aus der Biomasseverbrennung. Im Praktikum wird eine Methode zur Feinstaubreduzierung erarbeitet und getestet. Alle Versuche werden ausgewertet und die Ergebnisse vorgestellt.

Innerhalb des Laborpraktikums diskutieren die Studierenden verschiedene technischwissenschaftliche Aufgabenstellungen, sowohl fachspezifisch und fachübergreifend. Sie
sprechen verschiedene Lösungsansätze der Aufgabenstellung durch und beraten über die theoretische oder praktische Umsetzung.

Literatur

- Kaltschmitt, Martin; Hartmann, Hans; Hofbauer, Hermann: Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren. 3. Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2016. -ISBN 978-3-662-47437-2
- Versuchsskript

Modul M2050: Cellular and Molecular Biotechnology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Anwendungen von Ganzzell-Biokatalysatoren in der Biotechnologie (L3301) Seminar 1 1
Fortgeschrittene mikrobielle Genetik (L3302) Vorlesung 1 1
Herausforderungen für die Gentechnik in der Biotechnologie (L3303) Seminar 1 1
Mikrobielle Vielfalt in Anwendungen (L3300) Vorlesung 1 1
Praktikum: Zellulare und molekulare Biotechnologie (L3304) Laborpraktikum 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Johannes Gescher
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic knowledge in microbiology, molecular biology, and biochemistry. Familiarity with molecular biology methods such as PCR, cloning, and DNA sequencing is required.

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students understand the molecular and cellular basis of biotechnological processes. They know modern genetic engineering methods and their application in industrial biotechnology. They can evaluate microbial diversity in the context of biotechnological applications.

Fertigkeiten

Students can independently plan and conduct molecular biology and microbiology experiments. They master techniques for genetic manipulation of microorganisms and optimization of whole-cell biocatalysts. They can critically analyze and interpret experimental data.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can work effectively in multidisciplinary teams and present scientific results. They are able to conduct professional discussions and give and receive constructive feedback.

Selbstständigkeit

Students can independently research and evaluate scientific literature. They are able to develop research questions and plan experiments independently. They can efficiently organize their time and resources in the laboratory.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Referat Vortrag
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3301: Applications of whole cell biocatalysts in biotechnology
Typ Seminar
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3302: Advanced microbial genetics
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3303: Challenges for genetic engineering in biotechnology
Typ Seminar
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3300: Microbial Diversity in Applications
Typ Vorlesung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L3304: Parctical course: Cellular and molecular biotechnology
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur

Modul M0545: Separation Technologies for Life Sciences

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Chromatographische Trennverfahren (L0093) Vorlesung 2 2
Verfahrenstechnische Grundoperationen für biorelevante Systeme (L0112) Vorlesung 2 2
Verfahrenstechnische Grundoperationen für biorelevante Systeme (L0113) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 2 2
Modulverantwortlicher Dr. Pavel Gurikov
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Fundamentals of Chemistry, Fluid Process Engineering, Thermal Separation Processes, Chemical Engineering, Chemical Engineering, Bioprocess Engineering

Basic knowledge in thermodynamics and in unit operations related to thermal separation processes




Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

On completion of the module, students are able to present an overview of the basic thermal process technology operations that are used, in particular, in the separation and purification of biochemically manufactured products. Students can describe chromatographic separation techniques and classic and new basic operations in thermal process technology and their areas of use. In their choice of separation operation students are able to take the specific properties and limitations of biomolecules into consideration. Using different phase diagrams they can explain the principle behind the basic operation and its suitability for bioseparation problems.



Fertigkeiten

On completion of the module, students are able to assess the separation processes for bio- and pharmaceutical products that have been dealt with for their suitability for a specific separation problem. They can use simulation software to establish the productivity and economic efficiency of bioseparation processes. In small groups they are able to jointly design a downstream process and to present their findings in plenary and summarize them in a joint report.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able in small heterogeneous groups to jointly devise a solution to a technical problem by using project management methods such as keeping minutes and sharing tasks and information.





Selbstständigkeit

Students are able to prepare for a group assignment by working their way into a given problem on their own. They can procure the necessary information from suitable literature sources and assess its quality themselves. They are also capable of independently preparing the information gained in a way that all participants can understand (by means of reports, minutes, and presentations).



Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Referat
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 minuten; Theorie und Rechenaufgaben (schriftlich)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0093: Chromatographic Separation Processes
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Daniel Ohde, Dr. Paul Bubenheim
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction: overview, history of chromatography, LC (HPLC), GC, SFC
  • Fundamentals of linear (analytical) chromatography, retention time/factor, separation factor, peak resolution, band broadening, Van-Deemter equation
  • Fundamentals of nonlinear chromatography, discontinuous and continuous preparative chromatography (annular, true moving bed - TMB, simulated moving bed - SMB)
  • Adsorption equilibrium: experimental determination of adsorption isotherms and modeling
  • Equipment for chromatography, production and characterization of chromatographic adsorbents
  • Method development, scale up methods, process design, modeling of chromatographic processes, economic aspects
  • Applications: e.g. normal phase chromatography, reversed phase chromatography, hydrophobic interaction chromatography, chiral chromatography, bioaffinity chromatography, ion exchange chromatography
Literatur
  • Schmidt-Traub, H.: Preparative Chromatography of Fine Chemicals and Pharmaceutical Agents. Weinheim: Wiley-VCH (2005) - eBook
  • Carta, G.: Protein chromatography: process development and scale-up. Weinheim: Wiley-VCH (2010)
  • Guiochon, G.; Lin, B.: Modeling for Preparative Chromatography. Amsterdam: Elsevier (2003)
  • Hagel, L.: Handbook of process chromatography: development, manufacturing, validation and economics. London ;Burlington, MA Academic (2008) - eBook


Lehrveranstaltung L0112: Unit Operations for Bio-Related Systems
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Contents:
  • Introduction: overview about the separation process in biotechnology and pharmacy
  • Handling of multicomponent systems
  • Adsorption of biologic molecules
  • Crystallization of biologic molecules
  • Reactive extraction
  • Aqueous two-phase systems
  • Micellar systems: micellar extraction and micellar chromatographie
  • Electrophoresis
  •  Choice of the separation process for the specific systems
Learning Outcomes:
  • Basic knowledge of separation processes for biotechnological and pharmaceutical processes
  • Identification of specific features and limitations in bio-related systems
  • Proof of economical value of the process


Literatur

"Handbook of Bioseparations", Ed. S. Ahuja

http://www.elsevier.com/books/handbook-of-bioseparations-2/ahuja/978-0-12-045540-9

"Bioseparations Engineering" M. R. Ladish

http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0471244767.html


Lehrveranstaltung L0113: Unit Operations for Bio-Related Systems
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0973: Biocatalysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Biokatalyse und Enzymtechnologie (L1158) Vorlesung 2 3
Technische Biokatalyse (L1157) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Andreas Liese
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Knowledge of bioprocess engineering and process engineering at bachelor level


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After successful completion of this course, students will be able to

  • reflect a broad knowledge about enzymes and their applications in academia and industry
  • have an overview of relevant biotransformations und name the general definitions
Fertigkeiten

After successful completion of this course, students will be able to

  • understand the fundamentals of biocatalysis and enzyme processes and transfer this to new tasks
  • know the several enzyme reactors and the important parameters of enzyme processes
  • use their gained knowledge about the realisation of processes. Transfer this to new tasks
  • analyse and discuss special tasks of processes in plenum and give solutions
  • communicate and discuss in English
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

After completion of this module, participants will be able to debate technical and biocatalytical questions in small teams to enhance the ability to take position to their own opinions and increase their capacity for teamwork. 

Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem independently including a presentation of the results.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1158: Biocatalysis and Enzyme Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Liese
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

1. Introduction: Impact and potential of enzyme-catalysed processes in biotechnology.

2. History of microbial and enzymatic biotransformations.

3. Chirality - definition & measurement

4. Basic biochemical reactions, structure and function of enzymes.

5. Biocatalytic retrosynthesis of asymmetric molecules

6. Enzyme kinetics: mechanisms, calculations, multisubstrate reactions.

7. Reactors for biotransformations.

Literatur
  • K. Faber: Biotransformations in Organic Chemistry, Springer, 5th Ed., 2004
  • A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006
  • R. B. Silverman: The Organic Chemistry of Enzyme-Catalysed Reactions, Academic Press, 2000
  • K. Buchholz, V. Kasche, U. Bornscheuer: Biocatalysts and Enzyme Technology. VCH, 2005.
  • R. D. Schmidt: Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering, Woley-VCH, 2003
Lehrveranstaltung L1157: Technical Biocatalysis
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Andreas Liese
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

1. Introduction

2. Production and Down Stream Processing of Biocatalysts

3. Analytics (offline/online)

4. Reaction Engineering & Process Control

  • Definitions
  • Reactors
  • Membrane Processes
  • Immobilization

5. Process Optimization

  • Simplex / DOE / GA

6. Examples of Industrial Processes

  • food / feed
  • fine chemicals

7. Non-Aqueous Solvents as Reaction Media

  • ionic liquids
  • scCO2
  • solvent free
Literatur
  •  A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006
  •  H. Chmiel: Bioprozeßtechnik, Elsevier, 2005
  •  K. Buchholz, V. Kasche, U. Bornscheuer: Biocatalysts and Enzyme Technology, VCH, 2005
  •  R. D. Schmidt: Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering, Woley-VCH, 2003

Modul M2003: Biological Waste Treatment

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Abfall- und Umweltchemie (L0328) Laborpraktikum 2 2
Biologische Abfallbehandlung (L0318) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 4
Modulverantwortlicher Prof. Kerstin Kuchta
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse chemical and biological basics
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The module aims possess knowledge concerning the planning of biological waste treatment plants. Students are able to explain the design and layout of anaerobic and aerobic waste treatment plants in detail, describe different techniques for waste gas treatment plants for biological waste treatment plants and explain different methods for waste analytics.


Fertigkeiten

The students are able to discuss the compilation of design and layout of plants. They can critically evaluate techniques and quality control measurements. The students can recherché and evaluate literature and date connected to the tasks given in der module and plan additional tests. They are capable of reflecting and evaluating findings in the group.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can participate in subject-specific and interdisciplinary discussions, develop cooperated solutions and defend their own work results in front of others and promote the scientific development in front of colleagues. Furthermore, they can give and accept professional constructive criticism.


Selbstständigkeit

Students can independently tap knowledge from literature, business or test reports and transform it to the course projects. They are capable, in consultation with supervisors as well as in the interim presentation, to assess their learning level and define further steps on this basis. Furthermore, they can define targets for new application-or research-oriented duties in accordance with the potential social, economic and cultural impact.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Fachtheoretisch-fachpraktische Studienleistung
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang Ausarbeitung und Präsentation (15-25 Minuten in Gruppen)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Hafenbau und Küstenschutz: Wahlpflicht
Bauingenieurwesen: Vertiefung Tiefbau: Wahlpflicht
Bauingenieurwesen: Vertiefung Tragwerke: Wahlpflicht
Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Regenerative Energien: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0328: Waste and Environmental Chemistry
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The participants are divided into groups. Each group prepares a transcript on the experiment performed, which is then used as basis for discussing the results and to evaluate the performance of the group and the individual student.

In some experiments the test procedure and the results are presented in seminar form, accompanied by discussion and results evaluation.

Experiments ar e.g.

Screening  and particle size determination

Fos/Tac

AAS

Chalorific value

Literatur Scripte
Lehrveranstaltung L0318: Biological Waste Treatment
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  1. Introduction
  2. biological basics
  3. determination process specific material characterization
  4. aerobic degradation ( Composting, stabilization)
  5. anaerobic degradation (Biogas production, fermentation)
  6. Technical layout and process design
  7. Flue gas treatment
  8. Plant design practical phase
Literatur

Modul M0636: Cell and Tissue Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Grundlagen von Zell- und Gewebekulturen (L0355) Vorlesung 2 3
Medizinische Bioverfahrenstechnik (L0356) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Anna-Lena Heins
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Knowledge of bioprocess engineering and process engineering at bachelor level

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After successful completion of the module the students 

- know the basic principles of cell and tissue culture

- know the relevant metabolic and physiological properties of animal and human cells

- are able to explain and describe the basic underlying principles of bioreactors for cell and tissue cultures, in contrast to microbial fermentations

- are able to explain the essential steps (unit operations) in downstream

- are able to explain, analyze and describe the kinetic relationships and significant litigation strategies for cell culture reactors

Fertigkeiten

The students are able

- to analyze and perform mathematical modeling to cellular metabolism at a higher level

- are able to to develop process control strategies for cell culture systems

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz


After completion of this module, participants will be able to debate technical questions in small teams to enhance the ability to take position to their own opinions and increase their capacity for teamwork. 

The students can reflect their specific knowledge orally and discuss it with other students and teachers.

Selbstständigkeit


After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem in teams of approx. 8-12 persons independently including a presentation of the results.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0355: Fundamentals of Cell and Tissue Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins, Dr. Lukas Arndt, Dr. Neele Meyer-Heydecke
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Overview of cell culture technology and tissue engineering (cell culture product manufacturing, complexity of protein therapeutics, examples of tissue engineering) (Pörtner, Zeng) Fundamentals of cell biology for process engineering (cells: source, composition and structure. interactions with environment, growth and death - cell cycle, protein glycolysation) (Pörtner) Cell physiology for process engineering (Overview of central metabolism, genomics etc.) (Zeng) Medium design (impact of media on the overall cell culture process, basic components of culture medium, serum and protein-free media) (Pörtner) Stochiometry and kinetics of cell growth and product formation (growth of mammalian cells, quantitative description of cell growth & product formation, kinetics of growth)


Literatur

Butler, M (2004) Animal Cell Culture Technology - The basics, 2nd ed. Oxford University Press

Ozturk SS, Hu WS (eds) (2006) Cell Culture Technology For Pharmaceutical and Cell-Based Therapies. Taylor & Francis Group, New York

Eibl, R.; D. Eibl; R. Pörtner; G. Catapano and P. Czermak: Cell and Tissue Reaction Engineering, Springer (2008). ISBN 978-3-540-68175-5

Pörtner R (ed) (2013) Animal Cell Biotechnology - Methods and Protocols. Humana Press


Lehrveranstaltung L0356: Bioprocess Engineering for Medical Applications
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins, Dr. Lukas Arndt, Dr. Neele Meyer-Heydecke
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Requirements for cell culture processess, shear effects, microcarrier technology Reactor systems for mammalian cell culture (production systems) (design, layout, scale-up: suspension reactors (stirrer, aeration, cell retention), fixed bed, fluidized bed (carrier), hollow fiber reactors (membranes), dialysis reactors, Reactor systems for Tissue Engineering, Prozess strategies (batch, fed-batch, continuous, perfusion, mathematical modelling), control (oxygen, substrate etc.) • Downstream


Literatur

Butler, M (2004) Animal Cell Culture Technology - The basics, 2nd ed. Oxford University Press

Ozturk SS, Hu WS (eds) (2006) Cell Culture Technology For Pharmaceutical and Cell-Based Therapies. Taylor & Francis Group, New York

Eibl, R.; D. Eibl; R. Pörtner; G. Catapano and P. Czermak: Cell and Tissue Reaction Engineering, Springer (2008). ISBN 978-3-540-68175-5

Pörtner R (ed) (2013) Animal Cell Biotechnology - Methods and Protocols. Humana Press


Modul M2084: Scaling of Bioprocesses

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Praktische Skalierung von Bioprozessen (L3357) Laborpraktikum 2 2
Skalierung von Bioprozessen (L3355) Vorlesung 2 2
Skalierung von Bioprozessen (Übung) (L3356) Gruppenübung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Anna-Lena Heins
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Content of the module “Biological and biochemical basics"
  • Content of the module “Bioprocess Engineering I”
  • Content of the module “Bioprocess Engineering II”
  • Content of the module “Bioprocess and Biosystems Engineering”
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After completing the module, participants will be able to

  •     Describe and evaluate microfluidic cultivations and the phenomena to be investigated therein
  •     Define ideally mixed bioprocesses on a laboratory scale as a reference stat
  •     Describe and design different multi-compartment bioreactors (advantages and disadvantages of each setup, process examples and characterization of the setups
  •     Name phenomena at pilot scale and industrial scale (examples of unsuccessful and successful scaling, Gradients of process parameters and mixing insufficiencies that are relevant in industrial scale bioreactors, how to scale today and in the future) in comparison to laboratory scal
  •     Define and objectively quantify phenotypic population heterogeneity
  •     Describe modeling techniques to describe mixing insufficiencies and cell responses
Fertigkeiten

After completing the module, participants will be able to

  •     describe scaling concepts for bioreactors from laboratory scale to industrial scale and select a suitable strategy for a given proces
  •     plan and calculate a bioreactor system including peripherals from laboratory to pilot plant scale
  •     transfer an existing industrial bioprocess to a multi-compartment bioreactor, taking into account the characteristics for detailed investigation of cell physiology
  •     combine the analytical methods covered to investigate heterogeneities and mixed insufficiencies, apply them to specific problems and critically evaluate the results obtained
  •     break down a complex overall problem into sub-problems, paying particular attention to the interface proble
  •     subject the process chain of scaling from bioprocess development to industrial production to a critical overall assessment
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

After completion of this module, participants will be able to debate technical questions in small interdisciplinary teams to enhance the ability to take position to their own opinions and increase their capacity for teamwork. 

The students can reflect their specific knowledge orally and discuss it with other students and teachers.
Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem in teams of approx. up to 5 persons independently including a presentation of the results.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung Protokoll
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Green Energy Technologies: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3357: Practical Scaling of Bioprocesses
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

The multi-compartment bioreactor concept designed in the exercise is to be implemented in practice in the laboratory in small groups.

Subsequently, an experiment on the physiological characterization of cells in the bioreactor system will be carried out.

The results of the various experiments will be presented to the other groups in a final “student conference” and discussed in the plenum

Literatur Aktuelle publizierte Literatur zu den Vorlesungsinhalten
Lehrveranstaltung L3355: Scaling of Bioprocesses
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Microfluidic cultivations and the phenomena investigated therein
  • Ideally mixed bioprocesses on a laboratory scale
  • Different multi-compartment bioreactors (advantages and disadvantages of each setup, bioprocess examples and characterization of the setups)
  • Pilot scale and industrial scale phenomena (examples of unsuccessful and successful scaling, gradients and mixing insufficiencies relevant in
    industrial bioreactors, how to scale today and in the future) compared to laboratory scal
  • Phenotypic population heterogeneity and objective quantificatio
  • Modeling techniques to describe mixing insufficiencies and cell responses in bioreactors at different scales
Literatur

Aktuelle Publikationen zu den Vorlesungsinhalten

Current published studies on the lecture contents

Lehrveranstaltung L3356: Scaling of Bioprocesses (Exercise)
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In-depth exercises (using relevant software tools) on the contents of the reated lecture and application to bioprocess examples

Design of a multi-compartment bioreactor for specific bioprocess examples in small groups

Literatur Aktuelle publizierte Literature zu den Übungsthemen

Modul M1017: Lebensmittelverfahrenstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Lebensmittelverfahrenstechnik (L1216) Vorlesung 2 3
Praxiskurs: Brautechnologie (L1242) Laborpraktikum 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Stefan Heinrich
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Grundkenntnisse auf dem gebiet der Partikeltechnologie
  • Trennverfahren; Wärme-und Stofftransport I
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Abschluss des Moduls in der Lage,

  • die stofflichen Eigenschaften der Lebensmittel zu erkläeren
  • grundlegende Produktionsprozesse für Lebensmittel zu erläutern
  • ausgewählte Herstellprozesse detailiert zu beschreiben.


Fertigkeiten

Studenten sind in der Lage

  • Prozessketten zur Lebensmittelproduktion zusammenzustellen und auszulegen
  • die Auswirkungen einzelner Prozessschritte auf die Lebensmitteleigenschaften zu beurteilen
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Studierende sind in der Lage technische Probleme in einem wissenschaftlichen Umfeld zu diskutieren.
Selbstständigkeit

Studierende sind dazu in der Lage fachspezifisches Wissen selbstständig zu vertiefen und in wissenschaftlicher Weise zu diskutieren.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung 10 - 15 Seiten
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1216: Lebensmittelverfahrenstechnik
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Stefan Heinrich, Prof. Stefan Palzer
Sprachen DE
Zeitraum WiSe
Inhalt

1. Stoffliche Eigenschaften: Rheologie, Transportgrößen, Meßtechnik, Qualitätsaspekte

2. Prozesse bei Umgebungsbedingungen, bei erhöhten Temperaturen und Drücken

3. Energetische Bewertung 

4. Ausgewählte Prozesse: Speiseölherstellung; Röstkaffee

Literatur

M. Bockisch: Handbuch der Lebensmitteltechnologie , Stuttgart, 1993

R. Eggers: Vorlesungsmanuskript

Lehrveranstaltung L1242: Praxiskurs: Brautechnologie
Typ Laborpraktikum
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Stefan Heinrich, Prof. Andreas Liese
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Im Rahmen des Praxiskurses Brautechnologie werden zunächst nochmals die Grundlagen der enzymatischen und mikrobiologischen Fermentation von Lebensmittel wiederholt.

Im Verlauf des Kurses wird den Studierenden die Herstellung von Bier als Beispiel für einen wichtigen Prozess der Lebensmittelherstellung erklärt. Dabei wird die Auswahl und Verarbeitung geeigneter Rohstoffe, die verschiedenen mechanischen und biotechnologischen Unit Operations, Aspekte des Abpacken/Abfüllen des Endproduktes und die abschliessende Sensorik/Qualitätskontrolle behandelt.

Sämtliche Arbeitsschritte  werden von den Studierenden im Pilotmassstab durchgeführt. Ziel ist es das der/die Student*in sich am Beispiel Bier eine holistische Sicht der Lebensmittelherstellung aneignet.

Literatur

Ludwig Narziss: Abriss der Bierbrauerei, 7. Auflage, Wiley VCH

Modul M1955: Process Intensification in Process Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessintensivierung in der Verfahrenstechnik (L1978) Vorlesung 2 2
Prozessintensivierung in der Verfahrenstechnik (L1715) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 4
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Fundamentals of process engineering, in particular reaction engineering, separation technology, process design, process modelling and control

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to recognise potential for intensified processes and to name the type of intensification.

Fertigkeiten

Students are able to design a conceptual design for various intensified processes and evaluate different options against each other.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Students are able to apply the principles of project management for small groups.
Selbstständigkeit

Students are able to acquire and discuss specialized knowledge about intensified processes.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Projektbericht inkl. PM-Dokumente und Klausur (45 Minuten)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1978: Process Intensification in Process Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Thomas Waluga, Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Introduction to integrated and hybrid processes in chemical and biotechnological process engineering; advantages and disadvantages, process windows, differentiation criteria;

Process synthesis and process modeling

Process examples from industry and research: reactive distillation, dividing wall columns, reactive dividing wall columns, SHOP and MerOX, centrifuges, membrane-supported processes

Literatur

- H. Schmidt-Traub; Integrated Reaction and Separation Operations: Modelling and Experimental Validation; Springer 2006
- K. Sundmacher, A. Kienle, A. Seidel-Morgenstern; Integrated Chemical Processes: Synthesis, Operation, Analysis, and Control; Wiley-VCH 2005
- Mexandre C. Dimian (Ed); Integrated Design and Simulation of Chemical Processes; in Computer Aided Chemical Engineering, Volume 13, Pages 1-698 (2003)

Lehrveranstaltung L1715: Process Intensification in Process Engineering
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Dr. Thomas Waluga, Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M2004: Sustainable Circular Economy

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Circular Economy (L3264) Seminar 2 3
Umweltschutz und Nachhaltigkeit (L0319) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Kerstin Kuchta
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse none
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to describe single techniques and to give an overview for the field of safety and risk assessment, Circular Economy  as well as environmental and sustainable engineering, in detail:

  • basics in safety and reliability of technical facilities
  • risk assessment and reliability analysis methods
  • Circularity of material
  • Identification and evaluation of material flows
  • energy production and supply
  • sustainable product design


Fertigkeiten

Students are able apply interdisciplinary system-oriented methods for Circularity and risk assessment as well as sustainability reporting. They can evaluate the effort and costs for processes and select economically feasible treatment concepts.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz
Selbstständigkeit

Students can gain knowledge of the subject area from given sources and transform it to new questions. Furthermore, they can define targets for new application or research-oriented duties in for risk management and sustainability concepts accordance with the potential social, economic and cultural impact.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Ausarbeitung und Präsentation (45 Minuten in Gruppen)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Management und Controlling: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Energy and Resources: Wahlpflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Vertiefung Produktentwicklung: Wahlpflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Vertiefung Produktion: Wahlpflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Vertiefung Werkstoffe: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktentwicklung: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Produktion: Wahlpflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Vertiefung Werkstoffe: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L3264: Circular Economy
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Marco Ritzkowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The seminar deals with the basic idea as well as with core elements, advantages and challenges of the circular economy using concrete examples. The transition from linear to circular material flows is illustrated using the aspects of product design, reuse, recycling, avoidance (resource conservation) and the sharing economy. The concepts and examples presented are discussed with the students, deepened in group work and then presented.


Literatur

Suitable literature will be announced in the course.

Lehrveranstaltung L0319: Environment and Sustainability
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Kerstin Kuchta
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

This course presents actual methodologies and examples of environmental relevant, sustainable technologies, concepts and strategies in the field of energy supply, product design, water supply, waste water treatment or mobility.

The following list shows examples:

  • Production and use of biochar
  • Energy production with algae
  • Environmentally friendly product design
  • Clean development mechanisms
  • Democracy and energy
  • Alternative mobility


Literatur Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben.

Modul M2048: Technischer Ergänzungskurs für Chemie- und Bioingenieurwesen (laut FSPO)

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Penn
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Fertigkeiten

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Selbstständigkeit

Siehe gewähltes Modul laut FSPO

Arbeitsaufwand in Stunden Abhängig von der Wahl der Lehrveranstaltungen
Leistungspunkte 6
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht

Modul M0900: Examples in Solid Process Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Grundlagen der Wirbelschichttechnologie (L0431) Vorlesung 2 2
Praktikum Wirbelschichttechnologie und Trocknungstechnologie (L1369) Laborpraktikum 1 1
Trocknungstechnologie (L3366) Vorlesung 2 2
Übungen zur Wirbelschichttechnologie und Trocknungstechnologie (L1372) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Stefan Heinrich
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Knowledge from the module particle technology
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen After completion of the module the students will be able to describe based on examples the assembly of solids engineering processes consisting of multiple apparatuses and subprocesses. They are able to describe the coaction and interrelation of subprocesses.
Fertigkeiten Students are able to analyze tasks in the field of solids process engineering and to combine suitable subprocesses in a process chain.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Students are able to discuss technical problems in a scientific manner.
Selbstständigkeit Students are able to acquire scientific knowledge independently and discuss technical problems in a scientific manner.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung drei Berichte (pro Versuch ein Bericht) à 5-10 Seiten
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Green Energy Technologies: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0431: Fluidization Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Introduction: definition, fluidization regimes, comparison with other types of gas/solids reactors
Typical fluidized bed applications
Fluidmechanical principle
Local fluid mechanics of gas/solid fluidization
Fast fluidization (circulating fluidized bed)
Entrainment
Solids mixing in fluidized beds
Application of fluidized beds to granulation and drying processes


Literatur

Kunii, D.; Levenspiel, O.: Fluidization Engineering. Butterworth Heinemann, Boston, 1991.


Lehrveranstaltung L1369: Practical Course Fluidization Technology and Drying Technology
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Experiments:

  • Determination of the minimum fluidization velocity
  • Heat transfer in fluidized beds
  • Granulation
  • Spray drying
  • Freeze drying
Literatur

Kunii, D.; Levenspiel, O.: Fluidization Engineering. Butterworth Heinemann, Boston, 1991.


Lehrveranstaltung L3366: Drying Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Swantje Pietsch-Braune
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Fundamental knowledge different drying technologies
  • Understand and calculate heat and mass transfer processes involved in the different drying technologies
  • Learn about most important types of dryers for industrial applications
Literatur
  • Mujumdar, A. S., & Tsotsas, E. (2007). Modern drying technology. Weinheim: Wiley-VCH.
  • Krischer, O., Kast, W., & Kröll, K. (1978). Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik (3., neubearb. Aufl.). Berlin [u.a.]: Springer.
Lehrveranstaltung L1372: Exercises in Fluidization Technology and Drying Technology
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Exercises and calculation examples for the lectures Fluidization Technology and Drying Technology

Literatur

Kunii, D.; Levenspiel, O.: Fluidization Engineering. Butterworth Heinemann, Boston, 1991.


Modul M1796: Magnetic Resonance in Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Grundlagen der Magnetresonanz (L2968) Vorlesung 3 3
Magnetresonanz in den Ingenieurswissenschaften (L2969) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Modulverantwortlicher Dr. Stefan Benders
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

No special previous knowledge is necessary.

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

This module covers the fundamentals of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and magnetic resonance imaging (MRI) and their applications in engineering disciplines. The module consists of a classical lecture complemented by a problem-based learning course that includes practical hands-on experience on magnetic resonance devices. The module will be held in English.



Fertigkeiten

After the successful completion of the course the students shall:

  1. Understand the physical principles and practical aspects of magnetic resonance in engineering.
  2. Know how to safely operate NMR and MRI systems.
  3. Know how to run standard experimental sequences and how to implement more advanced sequence protocols.
  4. Have an overview of the current capabilities and limits of the MR technique
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

In the problem-based course Magnetic Resonance in Engineering, the students will obtain hands-on experience on how to operate NMR spectrometers and high-field and low-field MRI systems. The course will cover safety aspects, pulse sequence design, spectral image analysis, and image reconstruction. The students will work in small groups on practical tasks on different NMR and MRI systems located at the campus of TUHH.


Selbstständigkeit

Through the practical character of the PBL course, the student shall improve their communication skills.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang 120 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Materials Science and Engineering: Vertiefung Engineering Materials: Wahlpflicht
Materials Science and Engineering: Vertiefung Nano and Hybrid Materials: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Implantate und Endoprothesen: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Medizin- und Regelungstechnik: Wahlpflicht
Mediziningenieurwesen: Vertiefung Künstliche Organe und Regenerative Medizin: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2968: Fundamentals of Magnetic Resonance
Typ Vorlesung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Dr. Stefan Benders
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

This lecture covers the fundamentals magnetic resonance imaging (MRI) and magnetic resonance spectroscopy (NMR). It focuses on the following topics:

  1. The fundamentals of magnetic resonance: magnetism, magnetic fields, radiofrequency, spin, relaxation
  2. Hardware for magnetic resonance: magnets (high-field and low-field), radiofrequency coil design, magnetic field gradients
  3. NMR-Spectroscopy: chemical shift, J-Coupling, 2D NMR, solid-state, MAS
  4. Relaxometry: single-sided NMR, contrasts,
  5. Magnetic resonance imaging (MRI): gradients, coils, k-space, imaging sequences, ultrafast Imaging, parallel imaging, velocimetry, CEST
  6. Hyperpolarization techniques: DNP, p-H2, optical pumping with Xe
  7. Applications of magnetic resonance in chemical engineering
  8. Applications of magnetic resonance in material science and engineering
  9. Applications of magnetic resonance in biomedical engineering    
Literatur

Stapf, S., & Han, S. (2006). NMR imaging in chemical engineering. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN: 978-3-527-60719-8

Blümich B., (2003) NMR imaging of materials. Oxford University Press, Online- ISBN: 9780191709524 , doi: https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198526766.001.0001

Brown R. W., Cheng Y. N., Haacke E. M., Thompson M. R., Venkatesan R., (2014) Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Sequence Design, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., doi: 10.1002/9781118633953

Haber-Pohlmeier, Sabina, Bernhard Blumich, and Luisa Ciobanu, (2022) Magnetic Resonance Microscopy: Instrumentation and Applications in Engineering, Life Science, and Energy Research. John Wiley & Sons



Lehrveranstaltung L2969: Magnetic Resonance in Engineering
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Dr. Stefan Benders
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this course, the theoretical basics of magnetic resonance spectroscopy and magnetic resonance tomography are supplemented with practical experiments on the respective devices. The practical handling and operation of the equipment will be learned. 

Literatur

Stapf, S., & Han, S. (2006). NMR imaging in chemical engineering. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN: 978-3-527-60719-8 

Blümich B., (2003) NMR imaging of materials. Oxford University Press, Online- ISBN: 9780191709524, doi: https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198526766.001.0001

Brown R. W., Cheng Y. N., Haacke E. M., Thompson M. R., Venkatesan R., (2014) Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Sequence Design, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., doi: 10.1002/9781118633953



Modul M1970: Process Modelling and Control

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessmodellierung und Prozessführung (L3220) Vorlesung 2 3
Prozessmodellierung und Prozessführung (L3221) Gruppenübung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Engineering fundamentals

Unit operations of mechanical and thermal process engineering as well as chemical reaction engineering

Conceptual Process Design

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to

- classify types of process models and model equations

- explain numerical methods for simulation

- explain the solution system for flow diagram simulation

- classify control structures and present process control concepts for different apparatus and complex process engineering systems

Fertigkeiten

Students are able to

- formulate and implement process control objectives

- design and evaluate control strategies and structures

- analyze model structure and model parameters from the simulation of processes

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are enabled to develop solutions together in groups

Selbstständigkeit

Students are enabled to acquire knowledge on the basis of further literature

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Nein 10 % Midterm
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L3220: Process modeling and control
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Process modeling: introduction, mathematical modeling, model building blocks, structured model development, analysis of model equations

Process simulation: numeric, validation, flow sheet simulation, solution strategies

Process control: process variables, control loops, model-based methods, plant-wide control

Literatur C. Eck, et al., Mathematische Modellierung, Springer, 2017
W. Luyben, Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, 1990
H. Schuler, Prozesssimulation, VCH, 1995
H. Schuler, Prozessführung, Oldenburg, 1999
Lehrveranstaltung L3221: Process modeling and control
Typ Gruppenübung
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M2171: Sustainable Process Design Project

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Projekt zur Entwicklung nachhaltiger Produktionsprozesse (L1048) Integrierte Vorlesung 2 2
Projekt zur Entwicklung nachhaltiger Produktionsprozesse (L1977) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 4
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Process Design and Process Modelling

thermal separation processes

heat and mass transport processes

Process simulation, in particular the use of flow chart simulators, is strongly recommended


Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

students can:

- reproduce the main elements of design of industrial processes

- give an overview and explain the phases of design

- describe and explain energy, mass balances, cost estimation methods and economic evaluation of invest projects

- justify  and discuss process control concepts and fundamentals of process optimization

Fertigkeiten

students are capable of:

-conduction and evaluation of design of unit operations

- combination of unit operation to a complex process plant

- use of cost estimation methods for the prediction of production costs

- carry out the pfd-diagram

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

students are able to discuss and develop in groups the design of an industrial process

Selbstständigkeit

students are able to reflect the consequences of their professional activity


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Schriftliche Ausarbeitung, Präsentation und mündliche Prüfung (30 min)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1048: Sustainable Process Design Project
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski, Dr. Thomas Waluga
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Presentation of the task
Introduction to design and analysis of a chemical processing plant (example chemical processing plants)
Discussion of the process, preparation of process flow diagram
Calculation of material balance
Calculation of energy balance
Designing/Sizing of the equipment
Capital cost estimation
Production cost estimation
Process control & HAZOP Study
Lecture 11 = Process optimization
Lecture 12 = Final Project Presentation

Literatur

Richard Turton; Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes:International Edition

Harry Silla; Chemical Process Engineering: Design And Economics

Coulson and Richardson's Chemical Engineering, Volume 6, Second Edition: Chemical Engineering Design

Lorenz T. Biegler;Systematic Methods of Chemical Process Design

Max S. Peters, Klaus Timmerhaus; Plant Design and Economics for Chemical Engineers

James Douglas; Conceptual Design of Chemical Processes

Robin Smith; Chemical Process: Design and Integration

Warren D. Seider; Process design principles, synthesis analysis and evaluation

Lehrveranstaltung L1977: Sustainable Process Design Project
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski, Dr. Thomas Waluga
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Creation of a flowsheet for an industrial process

Calculation of the mass and energy balance

Calculation of investment and manufacturing costs

Possibilities of process intensification

Comparison of conventional and intensified processes

Literatur

Richard Turton; Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes:International Edition

Harry Silla; Chemical Process Engineering: Design And Economics

Coulson and Richardson's Chemical Engineering, Volume 6, Second Edition: Chemical Engineering Design

Lorenz T. Biegler;Systematic Methods of Chemical Process Design

Max S. Peters, Klaus Timmerhaus; Plant Design and Economics for Chemical Engineers

James Douglas; Conceptual Design of Chemical Processes

Robin Smith; Chemical Process: Design and Integration

Warren D. Seider; Process design principles, synthesis analysis and evaluation

Modul M0519: Partikeltechnologie und Feststoffverfahrenstechnik

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Partikeltechnologie II (L0051) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 1 1
Partikeltechnologie II (L0050) Vorlesung 2 2
Praktikum Partikeltechnologie II (L0430) Laborpraktikum 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Stefan Heinrich
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse Grundkenntnisse der Partikeltechnologie und Feststoffverfahrenstechnik, Kenntnis der grundlegenden Verfahren
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, basierend auf der Kenntnis der Mikroprozesse auf Partikelebene die Prozesse der Feststoffverfahrenstechnik sehr detailliert zu beschreiben und zu erläutern.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Verfahren und Apparate zur gezielten Prozessierung von Feststoffen in Abhängigkeit von den spezifischen Partikeleigenschaften auszuwählen, zu modifizieren und zu modellieren

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die Studierenden sind in der Lage Aufgaben im Bereich der Feststoffverfahrenstechnik in kleinen Gruppen zu bearbeiten und die gesammelten Ergebnisse anschließend mündlichen zu präsentieren. Die Studierenden sind befähigt, fachliches Wissen mit wissenschaftlichen Kollegen zu diskutieren.

Selbstständigkeit

Studierende sind dazu in der Lage Fragestellungen in der Partikeltechnologie selbstständig und in kleinen Gruppen zu analysieren und zu lösen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung fünf Berichte (pro Versuch ein Bericht) à 5-10 Seiten
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Materials Science and Engineering: Vertiefung Nano and Hybrid Materials: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0051: Partikeltechnologie II
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0050: Partikeltechnologie II
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Übung in Form von "Project based Learning": selbstständiges Lösen von Problemstellungen der Feststoffverfahrenstechnik
  • Kontaktkräfte, interpartikuläre Kräfte
  • vertiefte Behandlung von Kornzerkleinerung
  • CFD Methoden zur Beschreibung von Fluid/Feststoffströmungen, Euler/Euler-Methode, Discrete Particle Modeling
  • Behandlung von Problemen mit verteilten Stoffeigenschaften, Lösung von Populationsbilanzen
  • Fließschemasimulation von Feststoffprozessen


Literatur

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.


Lehrveranstaltung L0430: Praktikum Partikeltechnologie II
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Fluidisation
  • Agglomeration
  • Granulation
  • Trocknung
  • Bestimmung der mechanische Eigenschaften von Agglomeraten


Literatur

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.


Modul M0951: Bioprocess Engineering Advanced Practical Course

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bioverfahrenstechnik fortgeschrittenes Praktikum (L1112) Laborpraktikum 3 3
Mikrobiologisches Praktikum für Fortgeschrittene (L0878) Laborpraktikum 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Anna-Lena Heins
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Bioprocess Engineering - Fundamental Practical Course

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

After completing this module, students are able to perform and explain the essential steps of a process for the production of the semi-synthetic beta-lactam antibiotic amoxicillin using microorganisms as well as cell-free enzymes.


Fertigkeiten

The students can perform practical tasks in a chemical / biotechnological laboratory. This especially includes the fermentation of filamentous fungi in submersed culture, the recovery of intermediates from the fermentation broth and the processing of those intermediates using cell-free enzymes. They can record and interpret the results of guided experiments and create an error analysis and present the results.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Sudents can reflect their specific knowledge orally and discuss this with other students and teachers.



Selbstständigkeit

After completing the module the students are able to independently protocol experiments and to discuss, analyze and record the results. They can present those results as a team.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Schriftliche Ausarbeitung
Prüfungsdauer und -umfang Schriftliche Ausarbeitung
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1112: Bioprocess Engineering Advanced Practical Course
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Anna-Lena Heins, Prof. Andreas Liese
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

This experimental course focuses on a complete process from starting material like glucose over several production steps to a valuable final product.

Production of the semi-synthetic beta-lactam antibiotic amoxicillin is investigated and conducted as an example for industrial processes on a laboratory scale involving microorganisms as well as cell free enzymes. The first step - fermentation of Penicillium chrysogenum to produce penicillin G - is carried out in the Institute of Bioprocess and Biosystems Engineering of Prof. Zeng. After recovery of penicillin G it is hydrolysed by penicillin acylase (Escherichia coli) to produce 6-aminopenicillanic acid which is further acylated by the same enzyme to produce amoxicillin. The enzymatic steps are done in the Institute of Technical Biocatalysis of Prof. Liese.

A colloquium is part of the course.

Literatur

Liese A, Seelbach K, Wandrey C, Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006

Chmiel H, Einführung in die Bioverfahrenstechnik, Elsevier Spektrum Akademischer Verlag, 2006

Schügerl K, Bioreaktionstechnik: Bioprozesse mit Mikroorganismen und Zellen. Prozeßüberwachung, Birkhäuser, 1997


Lehrveranstaltung L0878: Advanced Practical Course in Microbiology
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 48, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Johannes Gescher, Dr. Barbara Klippel
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Participation in actual projects:

- From gene to product in heterologous hosts

- Molecular biology

- Enzyme assays

- Taxonomy

Literatur

-Molekulare Biotechnologie: Grundlagen und Anwendungen David Clark.

-Watson Molekularbiologie 6., aktualisierte Auflage. James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick

-Allgemeine Mikrobiologie. Georg Fuchs, Marc Bramkamp, Petra Dersch, Thomas Eitinger, Johann Heider

-Course Script of the respective lecture and practical course script

Modul M2049: Forschungsprojekt Chemie- und Bioingenieurwesen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Forschungsprojekt Chemie- und Bioingenieurwesen (L3299) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 12 12
Modulverantwortlicher Dozenten des SD V
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Masterstudiengang Chemie- und Bioingenieurwesen

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsprojekte der Institute in der Vertiefungsrichtung. Sie können die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden nennen, mit denen an diesen gearbeitet wird. 

Fertigkeiten
 Die Studierenden sind in der Lage, ein eigenständiges Teilprojekt in aktuell laufenden Forschungsprojekten der Institute in der Vertiefungsrichtung durchzuführen. Studierende können ihre Vorgehensweise zur Lösung einer Aufgabe begründen, aus den gewonnenen Ergebnissen Schlussfolgerungen ziehen und wenn nötig neue Arbeitsmethoden finden. Studierende sind in der Lage, alternative Lösungskonzepte mit dem gewählten Ansatz bzgl. vorgegebener Kriterien zu vergleichen und zu beurteilen. Die Studierenden sind in der Lage die gewonnen Erkenntnisse ihrer Arbeit in geeigneter Form wissenschaftlich zu dokumentieren.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage, mit Mitarbeiter*innen der betreuenden Institute fachlich den Fortschritt der Arbeit zu diskutieren und ihre Endergebnisse adressatengerecht zu präsentieren.

Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage, anhand der im bisherigen Studium erworbenen Kompetenzen sich selbstständig aus aktuellen Forschungsprojekten sinnvolle Aufgaben zu definieren, dazu notwendiges Wissen zu erschließen sowie geeignete Lösungsmethoden auszuwählen.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 192, Präsenzstudium 168
Leistungspunkte 12
Studienleistung Keine
Prüfung Studienarbeit
Prüfungsdauer und -umfang ca. 6-15 Seiten
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3299: Forschungsprojekt Chemie- und Bioingenieurwesen
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 12
LP 12
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 192, Präsenzstudium 168
Dozenten Dozenten des SD V
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

In diesem Forschungsprojekt sollen die Studierenden an das eigenständige wissenschaftliche Arbeiten herangeführt werden. Dazu werden aktuelle Forschungsprojekte von den Instituten des Studiendekanats Verfahrenstechnik angeboten und auf deren Homepages veröffentlicht. 

Literatur

Die Betreuungspersonen eines jeden Forschungsprojektes stellen die dazu gehörigen Fachliteratur zur Verfügung. Dies ist vor allem Primärliteratur (peer-reviewed journal publications) sowie Fachbücher im jeweiligen Forschungsgebiet. 

Modul M2175: Transport Processes

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mehrphasenströmungen (L0104) Vorlesung 2 2
Reaktorauslegung unter Berücksichtigung lokaler Transportprozesse (L0105) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 2 2
Wärme- und Stofftransport in der Verfahrenstechnik (L0103) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse All lectures from the undergraduate studies, especially mathematics, chemistry, thermodynamics, fluid mechanics, heat- and mass transfer.
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to:

  • describe transport processes in single- and multiphase flows and they know the analogy between heat- and mass transfer as well as the limits of this analogy.
  • explain the main transport laws and their application as well as the limits of application.
  • describe how transport coefficients for heat- and mass transfer can be derived experimentally.
  • compare different multiphase reactors like trickle bed reactors, pipe reactors, stirring tanks and bubble column reactors.
  • are known. The Students are able to perform mass and energy balances for different kind of reactors. Further more the industrial application of multiphase reactors for heat- and mass transfer are known.
Fertigkeiten

The students are able to:

  • optimize multiphase reactors by using mass- and energy balances,
  • use transport processes for the design of technical processes,
  • to choose a multiphase reactor for a specific application.


Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to discuss in international teams in english and develop an approach under pressure of time.

Selbstständigkeit

Students are able to define independently tasks, to solve the problem "design of a multiphase reactor". The knowledge that s necessary is worked out by the students themselves on the basis of the existing knowledge from the lecture. The students are able to decide by themselves what kind of equation and model is applicable to their certain problem. They are able to organize their own team and to define priorities for different tasks.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Gruppendiskussion Gruppendiskussion
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 15 Minuten Vortrag + 90 Minuten Multiple Choice Klausur
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Energiesysteme: Wahlpflicht
Energietechnik: Vertiefung Green Energy Technologies: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Energie- und Umwelttechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Solare Energiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L0104: Multiphase Flows
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Interfaces in MPF (boundary layers, surfactants)
  • Hydrodynamics & pressure drop in Film Flows
  • Hydrodynamics & pressure drop in Gas-Liquid Pipe Flows
  • Hydrodynamics & pressure drop in Bubbly Flows
  • Mass Transfer in Film Flows
  • Mass Transfer in Gas-Liquid Pipe Flows
  • Mass Transfer in Bubbly Flows
  • Reactive mass Transfer in Multiphase Flows
  • Film Flow: Application Trickle Bed Reactors
  • Pipe Flow: Application Turbular Reactors
  • Bubbly Flow: Application Bubble Column Reactors
Literatur

Brauer, H.: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen. Verlag Sauerländer, Aarau, Frankfurt (M), 1971.
Clift, R.; Grace, J.R.; Weber, M.E.: Bubbles, Drops and Particles, Academic Press, New York, 1978.
Fan, L.-S.; Tsuchiya, K.: Bubble Wake Dynamics in Liquids and Liquid-Solid Suspensions, Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering, Boston, USA, 1990.
Hewitt, G.F.; Delhaye, J.M.; Zuber, N. (Ed.): Multiphase Science and Technology. Hemisphere Publishing Corp, Vol. 1/1982 bis Vol. 6/1992.
Kolev, N.I.: Multiphase flow dynamics. Springer, Vol. 1 and 2, 2002.
Levy, S.: Two-Phase Flow in Complex Systems. Verlag John Wiley & Sons, Inc, 1999.
Crowe, C.T.: Multiphase Flows with Droplets and Particles. CRC Press, Boca Raton, Fla, 1998.

Lehrveranstaltung L0105: Reactor design under consideration of local transport processes
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this Problem-Based Learning unit the students have to design a multiphase reactor for a fast chemical reaction concerning optimal hydrodynamic conditions of the multiphase flow. 

The four students in each team have to:

  • collect and discuss material properties and equations for design from the literature,
  • calculate the optimal hydrodynamic design,
  • check the plausibility of the results critically,
  • write an exposé with the results.

This exposé will be used as basis for the discussion within the oral group examen of each team.

Literatur

Bird, R.B.; Stewart, W.R.; Lightfoot, E.N.: Transport Phenomena, John Wiley & Sons Inc (2007), ISBN 978-0-470-11539-8.

Brauer, H.; Mewes, D.: Stoffaustausch einschließlich chemischer Reaktion; Verlag Sauerländer, Aarau und Frankfurt am Main (1971), ISBN: 3794100085.

Brauer, H.: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen, Sauerländer, 1971, 

Clift, R.; Grace, J.R.; Weber, M.E.: Bubbles, Drops, and Particles, Verlag Academic Press, 1978, ISBN 012176950X, 9780121769505

Deckwer, W.-D.: Reaktionstechnik in Blasensäulen, Salle Verlag und Verlag Sauerländer, Aarau, Frankfurt am Main, Berlin, München, Salzburg (1985), DOI 10.1002/CITE.330590530

Deckwer, W.-D.: Bubble Column Reactors. Wiley, New York (1992), DOI 10.1002/AIC.690380821.

Fan, L.; Tsuchiya, K.: Bubble wake dynamics in liquids and liquid-solid suspension. Butterworth-Heinemann, (1990), DOI 10.1016/c2009-0-24002-5.

Kraume, M., Transportvorgänge in der Verfahrenstechnik, Springer Berlin, 2020, ISBN 978-3-662-60392-5.

Lienhard, J. H. (2019). A Heat Transfer Textbook, Dover Publications. ISBN:9780486837352, 0486837351.




Lehrveranstaltung L0103: Heat & Mass Transfer in Process Engineering
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction - Transport Processes in Chemical Engineering
  • Molecular Heat- and Mass Transfer: Applications of Fourier's and Fick's Law
  • Convective Heat and Mass Transfer: Applications in Process Engineering
  • Unsteady State Transport Processes: Cooling & Drying
  • Transport at fluidic Interfaces: Two Film, Penetration, Surface Renewal
  • Transport Laws & Balance Equations  with turbulence, sinks and sources
  • Experimental Determination of Transport Coefficients
  • Design and Scale Up of Reactors for Heat- and Mass Transfer
  • Reactive Mass Transfer 
  • Processes with Phase Changes – Evaporization and Condensation 
  • Radiative Heat Transfer - Fundamentals
  • Radiative Heat Transfer - Solar Energy

Literatur
  1. Baehr, Stephan: Heat and Mass Transfer, Wiley 2002.
  2. Bird, Stewart, Lightfood: Transport Phenomena, Springer, 2000.
  3. John H. Lienhard: A Heat Transfer Textbook,  Phlogiston Press, Cambridge Massachusetts, 2008.
  4. Myers: Analytical Methods in Conduction Heat Transfer, McGraw-Hill, 1971.
  5. Incropera, De Witt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, 2002.
  6. Beek, Muttzall: Transport Phenomena, Wiley, 1983.
  7. Crank: The Mathematics of Diffusion, Oxford, 1995. 
  8. Madhusudana: Thermal Contact Conductance, Springer, 1996.
  9. Treybal: Mass-Transfer-Operation, McGraw-Hill, 1987.




Modul M2170: SMART Reactors

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Besondere Features smarter Reaktoren (L3475) Seminar 2 2
Einführung in smarte Reaktoren (L3473) Seminar 2 2
Lattice-Boltzmann-Simulationen für smarte Reaktoren (L3474) Seminar 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

lectures from the undergraduate studies, especially mathematics, chemistry, thermodynamics, fluid mechanics, heat- and mass transfer

Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able to experimentally analyse, model and simulate transport processes in SMART Reactors as well as identify and further develop components for SMART Reactors.

Fertigkeiten

The students are able to to describe and optimize SMART Reactors.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to discuss in international teams in english and develop an approach under pressure of time.

Selbstständigkeit

Students are able to independently define tasks for working on the overall problem of “Components for SMART reactors”. Based on the knowledge provided in the lecture, students acquire the necessary knowledge themselves and decide which methods from the lecture are to be used for implementation. They can organise themselves in a team and assign priorities for subtasks.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Posterpräsentation, 1 Stunde
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Energie- und Bioprozesstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L3475: Special Features of SMART Reactors
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter, Weitere Mitarbeiter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Reports from current research in the subprojects of the DFG research field

Literatur

Publikationen aus dem SFB s. https://www.tuhh.de/sfb1615/publications

Lehrveranstaltung L3473: Introduction to SMART Reactors
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Introduction, Influences on yield & selectivity of chemical & biochemical reactions, Demands of chemical & biochemical reactions on SMART reactors, Sensing components, Actuating components, Tailoring Multiscale Transport Processes, Modeling and Simulation of Processes in SMART Reactors, Manufacturing and integration of components, Innovative Reactor Concepts, SMART Reactors LabTour

Literatur

Bird, Stewart, Lightfood, Transport Phenomena Wiley, 2002

Lehrveranstaltung L3474: Lattice Boltzmann Simulations for SMART Reactors
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Christian Weiland
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this lecture, the fundamentals of the Lattice Boltzmann Method (LBM) will be presented. The students will learn the mechanisms of the LBM, how to set up and conduct a simulation, and how to interpret the results. A focus will lie on the simulation of multiphase flows. For this purpose, models describing both, the breakup and coalescence of bubbles will be examined.

Literatur

The Lattice Boltzmann Method - Principles and Practice, Timm Krüger , Halim Kusumaatmaja , Alexandr Kuzmin , Orest Shardt , Goncalo Silva , Erlend Magnus Viggen, Springer, 2017

The Lattice Boltzmann Equation, Sauro Succi, Oxford University Press, 2018

A literature review of theoretical models for drop and bubble breakup in turbulent dispersions, Yixiang Liao, Dirk Lucas, Chemical Engineering Science, 64, 3389-4306, 2009

A literature review on mechanisms and models for the coalescence process of fluid particles, Yixiang Liao, Dirk Lucas, Chemical Engineering Science, 65, 2851-2864, 2010

Hinze, J.O. Fundamentals of the hydrodynamic mechanism of splitting in dispersion processes. AIChE Journal, 1(3):289-295, 1955. ISSN 0001-1541, 1547-5905

Modul M2205: Fluid Dynamics to Face Climate Change

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Fluid Dynamics to Face Climate Change (L3534) Seminar 2 2
Fluid Mechanics to Face Climate Change I (L3535) Vorlesung 2 2
Fluid Mechanics to Face Climate Change II (L3537) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematics I-III
  • Fundamentals in Fluid Mechanics
  • Technical Thermodynamics I-II
  • Heat- and Mass Transfer
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can describe various applications of fluid mechanics in chemical and bioprocess engineering. They can assign the fundamentals of fluid mechanics to the various applications and adapt them for specific calculations. Students can assess which fluid mechanics problems can be calculated using analytical solutions and which alternative options are available (e.g. self-similarity using the example of free jets, empirical solutions using the example of the Forchheimer equation, numerical methods using the example of large eddy simulation). 

Fertigkeiten

Students are able to apply the fundamentals of fluid mechanics to processes in nature and technology. In particular, they can establish momentum and mass balances in order to optimise technical processes in terms of fluid dynamics. They can recognise the connections between fluid mechanics aspects in technical processes and climate change and develop possible solutions. They are able to translate a verbally described connection into abstract formalism.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to discuss a given problem in small groups and to develop an approach. They are able to solve a problem within a team, to prepare a poster with the results and to present the poster.

Selbstständigkeit

Students are able to define independently tasks for problems related to fluid mechanics. They are able to work out the knowledge that is necessary to solve the problem by themselves on the basis of the existing knowledge from the lecture.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Erstellung eines Kurzberichtes (mind. 10 Seiten), Präsentation am Poster (5 Minuten), Diskussion (10 Minuten)
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Vertiefung Chemie- und Bioingenieurwesen: Wahlpflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Regenerative Energien: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Energie- und Umwelttechnik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Kernqualifikation: Pflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Energietechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L3534: Fluid Dynamics to Face Climate Change
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter, Dr. Robinson Peric
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Fluid Dynamics to Face Climate Change’ is a seminar that revisits the basic principles of fluid mechanics and places them in the context of urgent climate-related challenges. It introduces potential flow theory and demonstrates its application to ocean wave energy systems. The course covers the fundamentals of turbulence and turbulence modelling using examples from sustainable industrial processes and flow phenomena in nature. Free convection is explained using basic principles and linked to technical and natural systems that are of immediate relevance to climate change. Other topics include the flow dynamics of wind and hydro turbines, refrigerants in heat pumps, pipelines for natural gas transport, and flows through porous media in technical applications and in nature, e.g. for carbon capture and storage (CCS). The lecture concludes with an introduction to computational fluid dynamics (CFD) as an important tool for the analysis and design of sustainable energy and climate technologies.

Literatur
  • Ward-Smith, J. (2012). Mechanics of Fluids (9th ed.). London: CRC Press/Taylor & Francis.
  • Darby, R., & Chhabra, R. P. (2016). Chemical Engineering Fluid Mechanics (3rd ed.). Boca Raton: CRC Press.
  • Ferziger, J. H., Perić, M., & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics (4th ed.). Cham: Springer Nature Switzerland.
  • White, F. M., & Xue, H. (2021). Fluid Mechanics (9th ed.). McGraw-Hill Education. ISBN-13: 978-1260446555
  • Herwig, H. (2016). Fluid Mechanics: Introduction to the Physics of Technical Flows. Berlin, Heidelberg: Springer.
  • Ward-Smith, J. (2012). Mechanics of Fluids (9th ed.). London: CRC Press/Taylor & Francis.
  • Computing the Climate: How We Know What We Know About Climate Change; Steve M. Easterbrook, Cambridge University Press (ISBN-978-1-107-58992-6 oder 978-1-107-13348-8).
Lehrveranstaltung L3535: Fluid Mechanics to Face Climate Change I
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Michael Schlüter
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Application of fluid mechanics, potential theory and turbulence modelling to climate topics.
  • Flows in heat pumps, efficient industrial processes and carbon capture and storage (CCS).
  • Free convection and flows in porous media.
  • Introduction to CFD for the development of sustainable climate solutions.
Literatur
  • Ward-Smith, J. (2012). Mechanics of Fluids (9th ed.). London: CRC Press/Taylor & Francis.
  • Darby, R., & Chhabra, R. P. (2016). Chemical Engineering Fluid Mechanics (3rd ed.). Boca Raton: CRC Press.
  • Ferziger, J. H., Perić, M., & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics (4th ed.). Cham: Springer Nature Switzerland.
  • White, F. M., & Xue, H. (2021). Fluid Mechanics (9th ed.). McGraw-Hill Education. ISBN-13: 978-1260446555
  • Herwig, H. (2016). Fluid Mechanics: Introduction to the Physics of Technical Flows. Berlin, Heidelberg: Springer.
  • Ward-Smith, J. (2012). Mechanics of Fluids (9th ed.). London: CRC Press/Taylor & Francis.
  • Computing the Climate: How We Know What We Know About Climate Change; Steve M. Easterbrook, Cambridge University Press (ISBN-978-1-107-58992-6 oder 978-1-107-13348-8).
Lehrveranstaltung L3537: Fluid Mechanics to Face Climate Change II
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Moustafa Abdel-Maksoud, Dr. Robinson Peric
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur

Thesis

Modul M1801: Masterarbeit im dualen Studium

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Modulverantwortlicher Professoren der TUHH
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Die dual Studierenden ...

  • ... setzen das Spezialwissen (Fakten, Theorien und Methoden) ihres Studienfaches und das erworbene berufliche Wissen sicher zur Bearbeitung fachlicher und berufspraktischer Fragestellungen ein.
  • ... können in einem oder mehreren Spezialbereichen ihres Faches die relevanten Ansätze und Terminologien in der Tiefe erklären, aktuelle Entwicklungen beschreiben und kritisch Stellung beziehen.
  • ... formulieren für eine berufliche Fragestellung eine eigene Forschungsaufgabe und verorten diese in ihrem Fachgebiet. Sie erheben den aktuellen Forschungsstand und schätzen diesen kritisch ein.
Fertigkeiten

Die dual Studierenden ...

  • ... sind in der Lage, für die jeweilige fachlich-berufspraktische Problemstellung geeignete Methoden auszuwählen, anzuwenden und nach Bedarf weiterzuentwickeln. 
  • ... beurteilen im Studium (inklusive Praxisphasen) erworbenes Wissen und erlernte Methoden und wenden ihre Fachkompetenzen auf komplexe und/oder unvollständig definierte Problemstellungen lösungs- und anwendungsorientiert an. 
  • ... erarbeiten sich in ihrem Fachgebiet neue wissenschaftliche Erkenntnisse und beurteilen diese kritisch.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Die dual Studierenden ...

  • ... können eine berufliche Problemstellung in Form einer wissenschaftlichen Fragestellung sowohl für ein Fachpublikum als auch für berufliche Anspruchsgruppen schriftlich und mündlich strukturiert, verständlich und sachlich richtig darstellen.
  • ... antworten in einer Fachdiskussion Fragen fachkundig und zugleich adressatengerecht. Eigene Standpunkte und Einschätzungen vertreten sie dabei überzeugend.
Selbstständigkeit

Die dual Studierenden ...

  • ... sind in der Lage, ein eigenes Projekt in Arbeitspakete zu strukturieren, auf wissenschaftlichem Niveau abzuarbeiten und hinsichtlich umsetzbarer Handlungsoptionen für die Berufspraxis zu reflektieren.
  • ... arbeiten sich in ein teilweise unbekanntes Arbeitsgebiet des Studienfachs vertieft ein und erschließen sich die dafür benötigten Informationen.
  • ... wenden die Techniken des wissenschaftlichen Arbeitens umfassend in einer eigenen Forschungsarbeit mit einer betrieblichen Problem- und Fragestellung an.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 900, Präsenzstudium 0
Leistungspunkte 30
Studienleistung Keine
Prüfung Abschlussarbeit
Prüfungsdauer und -umfang laut ASPO
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Bioverfahrenstechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Chemie- und Bioingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Computational Methods and Machine Learning in Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Computer Science: Abschlussarbeit: Pflicht
Data Science: Abschlussarbeit: Pflicht
Electrical Engineering and Information Technology: Abschlussarbeit: Pflicht
Energietechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Environmental Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Informatik-Ingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Information and Communication Systems: Abschlussarbeit: Pflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Logistik, Infrastruktur und Mobilität: Abschlussarbeit: Pflicht
Luftfahrttechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Maschinenbau - Produktentwicklung und Produktion: Abschlussarbeit: Pflicht
Materials Science and Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Mechanical Engineering and Management: Abschlussarbeit: Pflicht
Mechatronics: Abschlussarbeit: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Microelectronics and Microsystems: Abschlussarbeit: Pflicht
Naval Architecture and Ocean Engineering: Abschlussarbeit: Pflicht
Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion: Abschlussarbeit: Pflicht
Regenerative Energien: Abschlussarbeit: Pflicht
Schiffbau und Meerestechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Theoretischer Maschinenbau: Abschlussarbeit: Pflicht
Verfahrenstechnik: Abschlussarbeit: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht