Studiengangsbeschreibung

Inhalt

Chemische Verfahrenstechnik und Bioverfahrenstechnik beschäftigen sich mit der Entwicklung und der Durchführung von Verfahren, bei denen Stoffe in ihrer Art, Eigenschaft und Zusammensetzung verändert werden. Die Vielfalt solcher Stoffänderungsverfahren ist enorm. Sie reicht von der Herstellung von Treibstoffen, Düngemitteln, anorganischen und organischen Chemikalien über Materialien und Pharmazeutika bis hin zu Lebensmitteln. Neben wissenschaftlichen, technischen und wirtschaftlichen Aspekten spielen bei der Verfahrensentwicklung und Durchführung auch rechtliche Aspekte, Umweltschutz und Nachhaltigkeit eine entscheidende Rolle.

Chemische Verfahrenstechnik und Bioverfahrenstechnik sind ingenieurwissenschaftliche Disziplinen die auf physikalischen, chemischen und mathematischen Grundlagen aufbauen. Darüber hinaus beschäftigt sich die Bioverfahrenstechnik mit der Nutzung von biologischen Systemen wie Enzymen, Zellen und ganzen Organismen in technischen Anwendungen.

Der Internationale Masterstudiengang „Chemical and Bioprocess Engineering“ mit Abschluss „Master of Science“ an der TUHH bereitet seine Absolventinnen und Absolventen auf anspruchsvolle ingenieurwissenschaftliche Tätigkeiten in der verfahrenstechnischen und biotechnologischen Industrie und auf selbstständiges Arbeiten in der Forschung vor. Die inhaltlichen Schwerpunkte des Masterstudiengangs bauen im Sinne eines konsekutiven Gesamtstudiengangs auf den Kernfächern entsprechender Bachelorstudiengänge auf (z.B. Verfahrenstechnik, Bioverfahrenstechnik, Energie- und Umwelttechnik). Ob das Bachelorstudium dabei an der TUHH oder an einer anderen international anerkannten Universität im In- oder Ausland absolviert wurde spielt keine Rolle. Der Masterstudiengang ist gekennzeichnet durch eine wissenschaftliche Ausrichtung, inhaltliche Schwerpunktbildung und die Vermittlung von effektiven, strukturierten, interdisziplinären Arbeitsmethoden. Die inhaltlichen Schwerpunkte sind eng verknüpft mit den Forschungsthemen der Institute des Studiendekanats Verfahrenstechnik und spiegeln die Einheit von Forschung und Lehre wider. Dies gewährleistet stets aktuelle Vorlesungsinhalte und Möglichkeiten zur Mitarbeit in der Forschung an der TUHH (z.B. im Rahmen von Abschlussarbeiten, Seminarbeiträgen und Projektarbeiten).

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

Ziel des Masterstudiengangs Chemical and Bioprocess Engineering ist es, Bachelor-Ingenieurinnen und -ingenieuren  mit den Schwerpunkten Verfahrenstechnik oder Industrielle Biotechnologie die Kenntnisse und Fähigkeiten zu vermitteln, die sie auf eine wissenschaftliche Weiterqualifizierung (Promotion) oder eine anschließende Berufstätigkeit in verschiedenen Branchen der Chemieindustrie und/oder Biotechnologie und des Anlagenbaus vorbereiten. Der künftige Tätigkeitsbereich der Absolventinnen und Absolventen kann sich von der Forschung und Entwicklung über Planung, Projektierung und Betrieb verfahrenstechnischer bzw. bioverfahrenstechnischer Anlagen erstrecken.

Ein erfolgreicher Abschluss des Masterstudienganges Chemical and Bioprocess Engineering ermöglicht den Absolventinnen und Absolventen führende Positionen im ingenieurwissenschaftlichen Arbeitsmarkt. Prinzipiell steht den Absolventinnen und Absolventen eine Vielzahl von Tätigkeitsfeldern offen.

In der Industrie :

  • Entwicklung und Verbesserung von chemischen, biotechnischen oder umwelttechnischen Verfahren
  • Projektierung, Anlagenbau und Betrieb entsprechender Anlagen

Erarbeitung von Grundlagen und Entwicklung neuer Apparate und Prozesse:

  • Management in Produktionsbetrieben
  • Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik
  • Dokumentation und Patentbearbeitung
  • Marketing und Vertrieb

Im öffentlichen Dienst:

  • Forschung und Lehre an wissenschaftlichen Hochschulen oder Instituten
  • Technische Administration und Überwachung
  • Mitarbeit in Bundes- und Landesämtern, z. B. Patentamt, Gewerbeaufsichtsamt, Materialprüfungsamt, Umweltbundesamt

Freiberufliche Perspektiven:

  • Ingenieurbüros
  • Patentanwaltskanzleien
  • Gutachter, Industrieberater
  • Eigene Firmengründung

Zudem erlangen die Studentinnen und Studenten grundlegende fachliche und personale Kompetenzen im dualen Studium, die sowohl zu einem frühen Einstieg in die Berufspraxis als auch zu einem wissenschaftlich vertiefenden Studium befähigen. Darüber hinaus werden berufspraktische Erfahrungen durch die integrierten Praxismodule erweitert. Die Absolventinnen und Absolventen des dualen Studiengangs verfügen über ein breites Grundlagenwissen, grundlegende Fähigkeiten des wissenschaftlichen Arbeitens und über anwendungsbezogene personale Kompetenzen.


Lernziele

Der Internationale Masterstudiengang „Chemical and Bioprocess Engineering“ vermittelt den Absolventinnen und Absolventen vertiefte theoretische und praktische  Fachkenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen um als Verfahrensingenieurin oder Verfahrensingenieur in Industrie und Forschung erfolgreich zu sein. Durch die Kombination von Studieninhalten aus der klassischen Verfahrenstechnik, der Bioverfahrenstechnik sowie vertiefenden Grundlagen (z. B. numerische Methoden, angewandte Statistik, angewandte Thermodynamik) erlangen die Absolventen eine ausgewogene Ausbildung in beiden Bereichen und eine ausgezeichnete Berufsperspektive. Sie sind befähigt, selbstständig zu arbeiten und sie sind in der Lage, die für die Lösung technischer Fragestellungen benötigten Methoden und Verfahren sowie neue Erkenntnisse anzuwenden, kritisch zu hinterfragen und weiterzuentwickeln. 

Wissen

  • Die Absolventinnen und Absolventen können vertiefte mathematisch-naturwissenschaftliche Kenntnisse wiedergeben und diese mit einem breiten theoretischen und methodischen Fundament untermauern.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können die Prinzipien, Methoden und Anwendungsgebiete der Vertiefungsrichtungen der Verfahrens- und Bioverfahrenstechnik sowie des Chemieingenieurwesens im Detail erklären.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können die Grundlagen im Bereich Betrieb und Management und angrenzenden Fächern wie Patentwesen benennen und in Beziehung zu ihrem Fach setzen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können die Elemente wissenschaftlicher Arbeit und Forschung anführen und können einen Überblick über deren Anwendung im Bereich der Verfahrens- und Bioverfahrenstechnik sowie des Chemieingenieurwesens geben.

Fertigkeiten

  • Die Absolventinnen und Absolventen beherrschen das theoriegeleitete Anwenden sehr anspruchsvoller theoretischer und experimenteller Methoden und Verfahren ihrer Vertiefungsrichtung. Sie können komplexere Probleme geeignet zergliedern auch wenn diese unsicher definiert sind, Lösungsverfahren für die Teilprobleme anwenden und daraus eine Gesamtlösung erstellen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können für verfahrenstechnische Problemstellungen aus der Praxis unterschiedliche Lösungsansätze vorschlagen, bewerten, diskutieren und unter Beachtung außerfachlicher Randbedingungen (z. B. gesellschaftliche, ökologische und ökonomische) verantwortungsbewusst beurteilen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können Daten und Informationen problembezogen aufarbeiten, kritisch bewerten und Schlüsse ziehen. Sie können außerdem interdisziplinäre Zusammenhänge einer verfahrenstechnischen Problemstellung erkennen, analysieren und in ihrer Bedeutung bewerten bzw. ihr Fachgebiet in einen interdisziplinären Zusammenhang bringen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können zukünftige Technologien und wissenschaftliche Entwicklungen untersuchen bzw. einschätzen und sind befähigt, nach den Regeln guter wissenschaftlicher Praxis eigenständig forschend tätig zu werden (Befähigung zur Promotion).

Sozialkompetenz

  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, Vorgehensweise und Ergebnisse ihrer Arbeit schriftlich und mündlich auf Deutsch und Englisch verständlich darzustellen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können über fortgeschrittene Inhalte und Probleme der Verfahrenstechnik und Bioverfahrenstechnik mit Fachleuten und Laien auf Deutsch und Englisch kommunizieren. Sie können auf Nachfragen, Ergänzungen und Kommentare geeignet reagieren.
  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage in Gruppen zu arbeiten. Sie können Teilaufgaben definieren, verteilen und integrieren. Sie können zeitliche Vereinbarungen treffen und sozial interagieren. Sie haben die Fähigkeit und Bereitschaft Führungsverantwortung zu übernehmen.

Selbstständigkeit

  • Die Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage, notwendige Informationen zu beschaffen und in den Kontext ihres Wissens zu setzen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können ihre vorhandenen Kompetenzen realistisch einschätzen, Defizite selbstständig kompensieren und sinnvolle Erweiterungen vornehmen.
  • Die Absolventinnen und Absolventen können selbstorganisiert und -motiviert Forschungsgebiete erarbeiten und neue Problemstellungen finden bzw. definieren (lebenslanges Lernen und Forschen).

Der kontinuierliche Wechsel der Lernorte im dualen Studium ermöglicht es, dass Theorie und Praxis zueinander in Beziehung gesetzt werden können. Die individuellen berufspraktischen Erfahrungen werden von den Studierenden theoretisch reflektiert und in neue Formen der Praxis überführt, wie auch die praktische Erprobung theoretischer Elemente als Anregung für die theoretische Auseinandersetzung genutzt wird.


Studiengangsstruktur

Das Curriculum des Masterstudiengangs Chemical and Bioprocess Engineering ist wie folgt gegliedert: 

  • Kernqualifikation: 17 Pflichtmodule, 102 LP, 1. - 3. Semester inkl. der Praxisphasen im dualen Studium (30 LP)
  • Vertiefung: drei Module im Umfang von 18 LP, 2. und 3. Semester
  • Masterarbeit: 30 LP, 4. Semester

Damit ergibt sich ein Gesamtaufwand von 150 LP. 

Die Wahl einer Vertiefung ist obligatorisch. Es werden folgende Vertiefungen angeboten:

  • Allgemeine Verfahrenstechnik
  • Bioverfahrenstechnik
  • Chemische Verfahrenstechnik

Innerhalb ihrer Vertiefung wählen die Studierenden drei Module im Umfang von insgesamt 18 LP aus. Da das dritte Semester laut Studienplan nur für die Belegung von Fächern im Wahlpflichtbereich vorgesehen ist, kann das dritte Semester als Mobilitätsfenster genutzt werden.

Das Strukturmodell der dualen Studienvariante folgt einem moduldifferenzierenden Ansatz. Aufgrund des praxisorientierten Teils weist das Curriculum der dualen Studienvariante Unterschiede im Vergleich zum regulären Bachelorstudium auf. Die fünf Praxismodule sind in entsprechenden Praxisphasen in der vorlesungsfreien Zeit verortet und finden im Kooperationsunternehmen der dual Studierenden statt.

Fachmodule der Kernqualifikation

Modul M0523: Betrieb & Management

Modulverantwortlicher Prof. Matthias Meyer
Zulassungsvoraussetzungen Keine
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 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. Sven Jakobtorweihen (alt)
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
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
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 Dr. Sven Jakobtorweihen (alt), Prof. Ralf Dohrn, Dr. Sven Jakobtorweihen
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. Sven Jakobtorweihen (alt), Prof. Ralf Dohrn, Dr. Sven Jakobtorweihen
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

exercises in computer pool, see lecture description for more details

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 Prof. 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: Kernqualifikation: Pflicht
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. Monika Johannsen
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 Prof. 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 Prof. 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: Kernqualifikation: Pflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Biotechnologie: 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 M1018: Process Systems Engineering and Transport Processes

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mehrphasenströmungen (L0104) Vorlesung 2 2
Systemverfahrenstechnik (L1243) Integrierte Vorlesung 2 2
Wärme- und Stofftransport in der Verfahrenstechnik (L0103) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Michael Schlüter
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Fundamentals in Fluid Dynamics
  • Fundamentals of Heat & Mass Transport
  • Particle Technology
  • Separation Technology
  • Reactor Design and Operation
  • Fundamentals of Process Control
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

The students are able to decribe the transport processes in single- and multiphase flows. They are able to explain the analogy between heat- and mass transfer as well as the limits of this analogy. The students are able to write down the main transport laws and their application as well as the limits of application.

Students are able to:

  • describe how transport coefficients for heat- and mass transfer can be derived experimentally, 
  • define fundamentals of process synthesis and proces control,
  • present and explain the hierarchical method of Douglas regarding process synthesis,
  • interpret heat recovery systems,
  • explain the pinch point method,
  • illustrate the interactions in process control systems.
Fertigkeiten

Students are able to: 

  • use transport processes for the design of technical processes.
  • utilize methods of process synthesis to develop a whole production process
  • conduct a themal analysis of a process regarding the heat and cooling demands
  • utilize the pinch  point method
  • develop ans evaluate a process control system
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 get new knowledge from existing knowledge as well as to find ways to use the knowledge in practice. They are able to organize their own team and to define priorities.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: 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 L1243: Process Systems Engineering
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Introduction

Process Synthesis

Synthesis of Heat Recovery Systems

Process Control

Literatur

J. M. Douglas, Conceptual Design of Chemical Processes, McGraw-Hill, 1988
J.L.A. Koolen, Design of Simple and Robust Process Plants, Wiley-VCH, Weinheim, 2001
T. McAvoy, Interaction Analysis, Instrument Society of Amerika, 1983
B.A. Ogunnaike, W.H. Ray, Process Dynamics, Modeling and Control, Oxford University Press, 1994

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 M1038: Particle Technology for International Master Programs

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Hörsaalübung Partikeltechnologie für Internationale Masterstudiengänge (L1928) Hörsaalübung 1 1
Partikeltechnologie für IMP (L1289) Vorlesung 2 3
Praktikum Partikeltechnologie für IMP (L1290) Laborpraktikum 3 2
Modulverantwortlicher Prof. Stefan Heinrich
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse none
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students are able
- to list and to describe processes and unit-operations of solids process engineering,
- to describe the characterization of particles and explain particle distributions and their bulk properties.

Fertigkeiten

students are able to

  • choose and design apparatuses and processes for solids processing according to the desired solids properties of the product
  • assess solids with respect to their behavior in solids processing steps
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz students are able to analyze and orally discuss problems in a scientific way.
Selbstständigkeit students are able to analyze and solve problems regarding solid particles independently
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja Keiner Schriftliche Ausarbeitung sechs Berichte (pro Versuch ein Bericht) à 5-10 Seiten
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L1928: Excercise Particle Technology for International Master Program
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
Literatur
Lehrveranstaltung L1289: Particle Technology for IMP
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Description of particles and particle distributions
  • Description of a separation process
  • Description of a particle mixture
  • Particle size reduction
  • Agglomeration, particle size enlargement
  • Storage and flow of bulk solids
  • Basics of fluid/particle flows
  • classifying processes
  • Separation of particles from fluids
  • Basic fluid mechanics of fluidized beds
  • Pneumatic and hydraulic transport


Literatur
  • M. Rhodes: Introduction to Particle Technology, John Wiley & Sons, 1998
  • M.E. Fayed & L. Otten: Handbook of Powder Science & Technology, 2nd Ed., Chapman & Hall, 1997
  • M. Stieß: Mechanische Verfahrenstechnik 1, 2.Auflage, Springer-Verlag, 1995 (German)
  • M. Stieß: Mechanische Verfahrenstechnik 2, Springer-Verlag, 1994 (German)


Lehrveranstaltung L1290: Practicle Course Particle Technology for IMP
Typ Laborpraktikum
SWS 3
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 18, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Stefan Heinrich
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Following experiments have to be carried out:

  • Sieving
  • Bulk properties
  • Size reduction
  • Mixing
  • Gas cyclone
  • Blaine-test, filtration
  • Sedimentation


Literatur
  • M. Rhodes: Introduction to Particle Technology, John Wiley & Sons, 1998
  • M.E. Fayed & L. Otten: Handbook of Powder Science & Technology, 2nd Ed., Chapman & Hall, 1997
  • M. Stieß: Mechanische Verfahrenstechnik 1, 2.Auflage, Springer-Verlag, 1995 (German)
  • M. Stieß: Mechanische Verfahrenstechnik 2, Springer-Verlag, 1994 (German)



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 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern 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.
Lehrveranstaltungen
Die Informationen zu den Lehrveranstaltungen entnehmen Sie dem separat veröffentlichten Modulhandbuch des Moduls.

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 Ingenieurin bzw. Ingenieur.
  • … reflektieren Lern- und Arbeitsprozesse in ihrem Zuständigkeitsbereich.
  • … reflektieren die Bedeutung von Fachmodulen, Vertiefungsrichtungen und Spezialisierung für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur 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
Computer Science: 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
Materialwissenschaft: 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
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 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. Ralf Pörtner
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
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Ja 20 % Referat
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 120 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Biotechnologie: 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. Ralf Pörtner, Dr. Johannes Möller
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. Ralf Pörtner, Dr. Johannes Möller
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
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) Laborpraktikum 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: Kernqualifikation: Pflicht
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 Laborpraktikum
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 M0914: Technical Microbiology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Angewandte Molekularbiologie (L0877) Vorlesung 2 3
Technische Mikrobiologie (L0999) Vorlesung 2 2
Technische Mikrobiologie (L1000) Hörsaalübung 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Johannes Gescher
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Bachelor with basic knowledge in microbiology and genetics

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

After successfully finishing this module, students are able

  • to give an overview of genetic processes in the cell
  • to explain the application of industrial relevant biocatalysts
  • to explain and prove genetic differences between pro- and eukaryotes


Fertigkeiten

After successfully finishing this module, students are able

  • to explain and use advanced molecularbiological methods
  • to recognize problems in interdisciplinary fields 

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to

  • write protocols and PBL-summaries in teams
  • to lead and advise members within a PBL-unit in a group
  • develop and distribute work assignments for given problems


Selbstständigkeit

Students are able to

  • search information for a given problem by themselves
  • prepare summaries of their search results for the team
  • make themselves familiar with new topics


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 110, Präsenzstudium 70
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 60 min Klausur
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Verfahrenstechnik und Biotechnologie: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0877: Applied Molecular Biology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Lecture and PBL

- Methods in genetics / molecular cloning

- Industrial relevance of microbes and their biocatalysts

- Biotransformation at extreme conditions

- Genomics

- Protein engineering techniques

- Synthetic biology

Literatur

Relevante Literatur wird im Kurs zur Verfügung gestellt.

Grundwissen in Molekularbiologie, Genetik, Mikrobiologie und Biotechnologie erforderlich.

Lehrbuch: Brock - Mikrobiologie / Microbiology (Madigan et al.)

Lehrveranstaltung L0999: Technical Microbiology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • History of microbiology and biotechnology
  • Enzymes
  • Molecular biology
  • Fermentation
  • Downstream Processing
  • Industrial microbiological processes
  • Technical enzyme application
  • Biological Waste Water treatment 
Literatur

Microbiology,  2013, Madigan, M., Martinko, J. M., Stahl, D. A., Clark, D. P. (eds.), formerly „Brock“, Pearson

Industrielle Mikrobiologie, 2012, Sahm, H., Antranikian, G., Stahmann, K.-P., Takors, R. (eds.) Springer Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo. 

Angewandte Mikrobiologie, 2005, Antranikian, G. (ed.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo.

Lehrveranstaltung L1000: Technical Microbiology
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Johannes Gescher
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

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 Ingenieurin bzw. Ingenieur.
  • … reflektieren Lern- und Arbeitsprozesse in ihrem Zuständigkeitsbereich.
  • … reflektieren die Bedeutung von Fachmodulen, Vertiefungsrichtungen und Spezialisierung für die Arbeit als Ingenieurin bzw. Ingenieur 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
Computer Science: 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
Materialwissenschaft: 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
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 M0904: Projektierungskurs

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Projektierungskurs (L1050) Projektierungskurs 6 6
Modulverantwortlicher Dozenten des SD V
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Partikeltechnologie und Feststoffverfahrenstechnik  
  • Transportprozesse  
  • Prozess- und Anlagentechnik II  
  • Strömungsmechanik in der Verfahrenstechnik  
  • Chemische Reaktionstechnik - Vertiefung  
  • Bioprozess- und Biosystemstechnik  


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

Nach erfolgreicher Teilnahme am Projektierungskurs wissen die Studierenden:

  • wie ein Team zur Bearbeitung einer komplexen verfahrenstechnischen Aufgabe zusammenarbeitet
  • welche Planungswerkzeuge für die zur Auslegung eines verfahrenstechnischen Prozesses benötigt werden
  • welche Hindernisse und Schwierigkeiten bei der Auslegung eines verfahrenstechnischen Prozesses auftreten


Fertigkeiten

Studierende sind nach erfolgreicher Teilnahme in der Lage:

  • Auslegungswerkzeuge auf eine konkrete verfahrenstechnische Aufgabenstellung anzuwenden,
  • Verfahrenstechnische Anlagenkomponenten für ein Gesamtsystem auszuwählen und zu verknüpfen,
  • Alle wesentlichen Daten für die ökonomische und ökologische Bewertung eines Anlagenkonzeptes zusammenzustellen,
  • Methoden des Projektmanagements auf verfahrenstechnische Vorhaben anzuwenden.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

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

Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage, eigenständig Aufgaben zu definieren, hierfür notwendiges Wissen aufbauend auf dem vermittelten Wissen selbst zu erarbeiten sowie geeignete Mittel zur Umsetzung einzusetzen. Sie können sich selbst im Team organisieren und Prioritäten vergeben.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang .
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L1050: Projektierungskurs
Typ Projektierungskurs
SWS 6
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Dozenten NN
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Im Projektierungskurs sollen die Studierenden in Arbeitsgruppen den Gesamtkomplex einer energie- oder verfahrenstechnischen Anlage planen, die einzelnen Anlagenkomponenten auslegen und berechnen sowie eine vollständige Kostenkalkulation erarbeiten. Bei der Projektierung sind sicherheitstechnische Aspekte zu berücksichtigen sowie das Genehmigungsverfahren/Behördenengineering.

Literatur

Modul M1047: Forschungsprojekt IMP Chemical and Bioprocess Engineering

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Forschungsprojekt IMP Chemical and Bioprocess Engineering (L1388) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 6 6
Modulverantwortlicher Dozenten des SD V
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Fortgeschrittener Kenntnisstand im Internationalen Master-Studium Chemical and Bioprocess Engineering 





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. 
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz Studierende sind in der Lage, mit Mitarbeitern 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 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Studienarbeit
Prüfungsdauer und -umfang laut ASPO
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Kernqualifikation: Pflicht
Lehrveranstaltung L1388: Forschungsprojekt IMP Chemical and Bioprocess Engineering
Typ Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung
SWS 6
LP 6
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Dozenten Dozenten des SD V
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe/SoSe
Inhalt

Die Studierenden bearbeiten ein Teilprojekt in einem aktuell laufenden Forschungsprojekt eines Instituts der Vertiefungsrichtung.

Der Inhalt dieses Teilprojekts kann theoretischer Natur oder experimenteller Natur sein bzw. Theorie und Experiment miteinander verbinden. Das Forschungsprojekt kann auch dazu dienen, eine nachfolgende Masterarbeit vorzubereiten, z.B. durch Durchführung einer Literaturrechereche oder von Vorexperimenten.   

Literatur

Bücher, Zeitschriften und Patentliteratur des jeweiligen Forschungsgebiets.

Books, journals and patent literature of the respective field of research. 


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 Ingenieurin bzw. Ingenieur 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
Computer Science: 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
Materialwissenschaft: 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
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 Allgemeine Verfahrenstechnik

In dieser Vertiefung können die Studierenden den Wahlpflichtbereich frei gestalten.

Für Studenten mit entsprechender guten Deutschkenntnissen stehen die auf Deutsch gehaltenen Module von den Masters Bioverfahrenstechnik und Verfahrenstechnik zur Verfügung.



Modul M0875: Nexus Engineering - Water, Soil, Food and Energy

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Entwurf von ökologischen Dörfern - Wasser, Energie, Boden und Nahrungsmittelnexus (L1229) Seminar 2 2
Wasser- & Abwassersysteme im globalen Kontext (L0939) Vorlesung 2 4
Modulverantwortlicher Prof. Ralf Otterpohl
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic knowledge of the global situation with rising poverty, soil degradation, migration to cities, lack of water resources and sanitation

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

Students can describe the facets of the global water situation. Students can judge the enormous potential of the implementation of synergistic systems in Water, Soil, Food and Energy supply.

Fertigkeiten

Students are able to design ecological settlements for different geographic and socio-economic conditions for the main climates around the world.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to develop a specific topic in a team and to work out milestones according to a given plan.

Selbstständigkeit

Students are in a position to work on a subject and to organize their work flow independently. They can also present on this subject.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Semesterbegleitend werden Meilensteine erarbeitet, vorgetragen und schrfitlich festgehalten. Genaueres findet man ab jeweiligem Semesterbeginn im Stud Ip Kurs im herunterladbarem Modulhandbuch.
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1229: Ecological Town Design - Water, Energy, Soil and Food Nexus
Typ Seminar
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Ralf Otterpohl
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt
  • Participants Workshop: Design of the most attractive productive Town
  • Keynote lecture and video
  • The limits of Urbanization / Green Cities
  • The tragedy of the Rural: Soil degradation, agro chemical toxification, migration to cities
  • Global Ecovillage Network: Upsides and Downsides around the World
  • Visit of an Ecovillage
  • Participants Workshop: Resources for thriving rural areas, Short presentations by participants, video competion
  • TUHH Rural Development Toolbox
  • Integrated New Town Development
  • Participants workshop: Design of New Towns: Northern, Arid and Tropical cases
  • Outreach: Participants campaign
  • City with the Rural: Resilience, quality of live and productive biodiversity


Literatur
  • Ralf Otterpohl 2013: Gründer-Gruppen als Lebensentwurf: "Synergistische Wertschöpfung in erweiterten Kleinstadt- und Dorfstrukturen", in „Regionales Zukunftsmanagement Band 7: Existenzgründung unter regionalökonomischer Perspektive, Pabst Publisher, Lengerich
  • http://youtu.be/9hmkgn0nBgk (Miracle Water Village, India, Integrated Rainwater Harvesting, Water Efficiency, Reforestation and Sanitation)
  • TEDx New Town Ralf Otterpohl: http://youtu.be/_M0J2u9BrbU
Lehrveranstaltung L0939: Water & Wastewater Systems in a Global Context
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 92, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Ralf Otterpohl
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt


  • Keynote lecture and video
  • Water & Soil: Water availability as a consequence of healthy soils
  • Water and it’s utilization, Integrated Urban Water Management
  • Water & Energy, lecture and panel discussion pro and con for a specific big dam project
  • Rainwater Harvesting on Catchment level, Holistic Planned Grazing, Multi-Use-Reforestation
  • Sanitation and Reuse of water, nutrients and soil conditioners, Conventional and Innovative Approaches
  • Why are there excreta in water? Public Health, Awareness Campaigns
  • Rehearsal session, Q&A


Literatur
  • Montgomery, David R. 2007: Dirt: The Erosion of Civilizations, University of California Press
  • Liu, John D.: http://eempc.org/hope-in-a-changing_climate/ (Integrated regeneration of the Loess Plateau, China, and sites in Ethiopia and Rwanda)
  • http://youtu.be/9hmkgn0nBgk (Miracle Water Village, India, Integrated Rainwater Harvesting, Water Efficiency, Reforestation and Sanitation)

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. Ralf Pörtner
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 Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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. Ralf Pörtner, Prof. An-Ping Zeng
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
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. Ralf Pörtner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
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 M0714: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0576) Vorlesung 2 3
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0582) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Daniel Ruprecht
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik I, II, III für Ingenieurstudierende (deutsch oder englisch) oder Analysis & Lineare Algebra I + II sowie Analysis III für Technomathematiker
  • Grundkenntnisse in MATLAB, Python oder einer vergleichbaren Programmiersprache
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • numerische Verfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen benennen und deren Kernideen erläutern,
  • Konvergenzaussagen (inklusive der an das zugrundeliegende Problem gestellten Voraussetzungen) zu den behandelten numerischen Verfahren wiedergeben,

  • Aspekte der praktischen Durchführung numerischer Verfahren erklären,
  • passende numerische Methoden für konkrete Probleme auswählen, implementieren und die numerischen Ergebnisse interpretieren


Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  • numerische Methoden zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen zu implementieren, anzuwenden und zu vergleichen,
  • das Konvergenzverhalten numerischer Methoden in Abhängigkeit vom gestellten Problem und des verwendeten Lösungsalgorithmus zu begründen,
  • zu gegebener Problemstellung einen geeigneten Lösungsansatz zu entwickeln, gegebenenfalls durch Zusammensetzen mehrerer Algorithmen, diesen durchzuführen und die Ergebnisse kritisch auszuwerten.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten, sich theoretische Grundlagen erklären sowie bei praktischen Implementierungsaspekten der Algorithmen unterstützen.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen,
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung III. Mathematik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energiesystemtechnik: Wahlpflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Interdisciplinary Mathematics: Vertiefung II. Numerical - Modelling Training: Pflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0576: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Daniel Ruprecht
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Numerische Verfahren für Anfangswertprobleme

  • Einschrittverfahren
  • Mehrschrittverfahren
  • Steife Probleme
  • Differentiell-algebraische Gleichungen vom Index 1

Numerische Verfahren für Randwertaufgaben

  • Mehrzielmethode
  • Differenzenverfahren
Literatur
  • E. Hairer, S. Noersett, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems.
  • E. Hairer, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations II: Stiff and Differential-Algebraic Problems.
  • D. Griffiths, D. Higham: Numerical Methods for Ordinary Differential Equations.
Lehrveranstaltung L0582: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Daniel Ruprecht
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1702: Process Imaging

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessbildgebung (L2723) Vorlesung 3 3
Prozessbildgebung (L2724) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Penn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse No special prerequisites needed
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

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 but 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.


Fertigkeiten
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 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 Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: 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
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: 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
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: 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 M0906: Numerical Simulation and Lagrangian Transport

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 Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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 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. Ralf Pörtner
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 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 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 Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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: Development of bioprocess engineering processes in industrial practice
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Stephan Freyer
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

This course gives an insight into the methodology used in the development of industrial biotechnology processes. Important aspects of this are, for example, the development of the fermentation and the work-up steps for the respective target molecule, the integration of the partial steps into an overall process, and the cost-effectiveness of the process.

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 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 Kommilitonen vertreten und

die Leistungen der Kommilitonen 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 Allgemeine Verfahrenstechnik: 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 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
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 Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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 Prof. Arne Pietsch
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 M1709: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik

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 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen im Bereich der mathematischen Modellierung und numersichen Mathematik, sowie ein grundlegendes Verständniss verfahrenstechnsicher Prozesse.

Insbesondere die Inhalte des Moduls Prozess- und Anlagentechnik II

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

Das Modul bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

•Einführung in die angewandte Optimierung

• Formulierung von Optimierungsproblemen

• Lineare Optimierung

• Nichtlineare Optimierung

• Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

• Mehrkriterielle Optimierung

• Globale Optimierung

Fertigkeiten Studierende können nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Angeandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik" die unterschiedlichen Arten von Optimierungsproblemen formulieren und in dafür geeigneiter Software wie Matlab und GAMS entsprechende Lösungsverfahren auszuwählen und weiterführende Lösungsstrategien zu entwickeln. Daüber hinaus sind Sie in der Lage die Ergebnisse entsprechend zu interpretieren und kritisch zu prüfen.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage:

•in heterogenen Kleingruppen gemeinsam Lösungswege zu erarbeiten
Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage:

•sich anhand weiterführender Literatur zum Thema daraus Wissen zu erschließen
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 35 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Windenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2693: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Die Vorlesung bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

- Einführung in die angewandte Optimierung

- Formulierung von Optimierungsproblemen

- Lineare Optimierung

- Nichtlineare Optimierung

- Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

- Mehrkriterielle Optimierung

- Globale Optimierung

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: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0897: CAPE - Computergestützte Auslegung Verfahrenstechnischer Prozesse

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 Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Inhalte der Module: Prozess- und Anlagentechnik I und II

Thermische Grundoperationen

Wärme- und Stoffübertragung
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können nach der Teilnahme am Modul CAPE "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse":

- Typen von Simulationstools benennen

- die Prinzipien von Flowsheetsimulatoren und gleichungsorientierten Simulatoren wiedergeben

- den prinzipiellen Aufbau eines Flowsheetsimulators angeben

- den Unterschied zwischen stationären und dynamischen Simulatoren erklären

- die Grundlagen der Toxikologie&Gefahstoffe wiedergeben

- die wesentlichen Grundzüge und Methoden der Sicherheitstechnik aufzählen und deren Funktionsweise erklären

- die Begriffe der gesetzlichen Unfallversicherung wiedergeben und deren Bedeutung erklären

- die Bedeutung der Sicherheitsbetrachtungen bei der Anlagenauslegung wiedergeben

Fertigkeiten

Studierende können nach der Teilnahme am Modul CAPE "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse":

- sowohl stationäre als auch dynamische Simulationen durchführen

- Simulationsergebnisse auszuwerten und in der Praxis umzusetzen

- geeignete Simulationsmodelle auszuwählen  und miteinander so zu verknüpfen, dass eine funktionierende Produktionsanlage dabei entsteht

- Ergebnisse exp. Messmethoden der Sicherheitstechnik bewerten und anwenden

- Ergebnisse der Sicherheitsbetrachtungen bewerten, gegenüberstellen und kritisch hinsichtlich der Anwendung bei der Anlagenauslegung anwenden




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse" in der Lage:

- in Gruppen zusammenarbeiten, um über die Simulationen von Einzelelementen des Gesamtprozesses schliesslich den intergralen Prozess zu entwickeln

- in Gruppen das entwickelte Sicherheitskonzept zu präsentieren

Selbstständigkeit

Studierende sind in nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse" in der Lage:

- eigenständig und verantwortlich bezüglich Mensch und Umwelt zu handeln
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 B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1039: CAPE inkl. Computerübung
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

I. Einführung

       1. Grundlagen der stationären Prozesssimulation
       1.1. Klassen von Simulationsprogrammen
       1.2. Sequentiell-modularer Ansatz
       1.3. Funktionsweise ASPEN PLUS
       2. Einführung in ASPEN PLUS
       2.1. Benutzeroberfläche
       2.2. Stoffdatenberechnungsmodelle
       2.3. Einsatz vorhandener Werkzeuge (z.B. Designspezifikationen)
       2.4. Konvergenzproblematik

II. Rechnerübung mit ASPEN PLUS und ACM

            Umfang, Möglichkeiten, Grenzen von ASPEN PLUS
            Praktische Nutzung der ASPEN Datenbank
            Abschätzungsmethoden nicht vorhandener Daten
            Anwendung der Modellbibliothek, Prozesssynthese
            Designspezifikationen
            Sensitivitätsanalysen
            Optimierungsprobleme
            Industrielle Fallstudien


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: Methoden der Prozesssicherheit und Gefahrstoffe
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski, Dr. Thomas Waluga
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Praktische Durchführung von Sicherheitsanalysen (Methoden)

Sicherheitstechnische Kenngrößen und Methoden zu ihrer Bestimmung

Gefährlichkeitsmerkmale nach dem Chemikaliengesetz

GHS (Global harmonisiertes System) zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien

Gefahrstoffe


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 M0633: Industrial Process Automation

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessautomatisierungstechnik (L0344) Vorlesung 2 3
Prozessautomatisierungstechnik (L0345) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

mathematics and optimization methods
principles of automata 
principles of algorithms and data structures
programming skills

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

The students can evaluate and assess discrete event systems. They can evaluate properties of processes and explain methods for process analysis. The students can compare methods for process modelling and select an appropriate method for actual problems. They can discuss scheduling methods in the context of actual problems and give a detailed explanation of advantages and disadvantages of different programming methods. The students can relate process automation to methods from robotics and sensor systems as well as to recent topics like 'cyberphysical systems' and 'industry 4.0'.


Fertigkeiten

The students are able to develop and model processes and evaluate them accordingly. This involves taking into account optimal scheduling, understanding algorithmic complexity, and implementation using PLCs.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students can independently define work processes within their groups, distribute tasks within the group and develop solutions collaboratively.



Selbstständigkeit

The students are able to assess their level of knowledge and to document their work results adequately.



Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Nein 10 % Übungsaufgaben
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung II. Intelligenz-Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energiesystemtechnik: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Produktentwicklung und Produktion: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0344: Industrial Process Automation
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- foundations of problem solving and system modeling, discrete event systems
- properties of processes, modeling using automata and Petri-nets
- design considerations for processes (mutex, deadlock avoidance, liveness)
- optimal scheduling for processes
- optimal decisions when planning manufacturing systems, decisions under uncertainty
- software design and software architectures for automation, PLCs

Literatur

J. Lunze: „Automatisierungstechnik“, Oldenbourg Verlag, 2012
Reisig: Petrinetze: Modellierungstechnik, Analysemethoden, Fallstudien; Vieweg+Teubner 2010
Hrúz, Zhou: Modeling and Control of Discrete-event Dynamic Systems; Springer 2007
Li, Zhou: Deadlock Resolution in Automated Manufacturing Systems, Springer 2009
Pinedo: Planning and Scheduling in Manufacturing and Services, Springer 2009

Lehrveranstaltung L0345: Industrial Process Automation
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0902: Abwasserreinigung und Luftreinhaltung

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Biologische Abwasserreinigung (L0517) Vorlesung 2 3
Technologie der Luftreinhaltung (L0203) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Dr. Swantje Pietsch-Braune
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Biologie und Chemie

Grundlagen der Feststoffverfahrenstechnik und der Trenntechnik

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,

  • biologische Verfahren der Abwasserbehandlung zu benennen und zu erklären,
  • Abwasser und Schlamm zu charakterisieren,
  • gesetzliche Vorgaben im Bereich der Emission und Immission zu erläutern,
  • den Einfluss verschiedener Emissionen auf die Umwelt zu erklären,
  • Verfahren zur Abgasreinigung zu benennen und zu erklären und deren Einsatzbereich zu benennen
Fertigkeiten

Studenten sind in der Lage

  • Prozesschritte zur Abwasserbehandlung auszuwählen und auszulegen,
  • Anlagen zur Behandlung in Abhängigkeit der Schadkomponenten zusammenzustellen und auszulegen
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 Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Abfall und Energie: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Energie- und Umwelttechnik: Wahlpflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Pflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Pflicht
Lehrveranstaltung L0517: Biologische Abwasserreinigung
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Joachim Behrendt
Sprachen DE/EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

Charakterisierung von Abwasser
Stoffwechseltypen von Mikroorganismen
Kinetik biologischer Stoffumwandlung
Berechnung von Bioreaktoren zur Abwasserreinigung
Konzepte in der biologischen Abwasserreinigung
Design WWTP
Exkursion zur Kläranlage Seevetal Klüsing
Biofilme
Biofilmreaktoren
Anaerobe Verfahren
Resoursen orientierte Sanitärtechnik
Zukünftige Herausforderungen in der Abwasserforschung

Literatur

Gujer, Willi
Siedlungswasserwirtschaft : mit 84 Tabellen
ISBN: 3540343296 (Gb.) URL: http://www.gbv.de/dms/bs/toc/516261924.pdf URL: http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2842122&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm
Berlin [u.a.] : Springer, 2007
TUB_HH_Katalog
Henze, Mogens
Wastewater treatment : biological and chemical processes
ISBN: 3540422285 (Pp.)
Berlin [u.a.] : Springer, 2002
TUB_HH_Katalog
Imhoff, Karl (Imhoff, Klaus R.;)
Taschenbuch der Stadtentwässerung : mit 10 Tafeln
ISBN: 3486263331 ((Gb.))
München [u.a.] : Oldenbourg, 1999
TUB_HH_Katalog
Lange, Jörg (Otterpohl, Ralf; Steger-Hartmann, Thomas;)
Abwasser : Handbuch zu einer zukunftsfähigen Wasserwirtschaft
ISBN: 3980350215 (kart.) URL: http://www.gbv.de/du/services/agi/52567E5D44DA0809C12570220050BF25/000000700334
Donaueschingen-Pfohren : Mall-Beton-Verl., 2000
TUB_HH_Katalog
Mudrack, Klaus (Kunst, Sabine;)
Biologie der Abwasserreinigung : 18 Tabellen
ISBN: 382741427X URL: http://www.gbv.de/du/services/agi/94B581161B6EC747C1256E3F005A8143/420000114903
Heidelberg [u.a.] : Spektrum, Akad. Verl., 2003
TUB_HH_Katalog
Tchobanoglous, George (Metcalf & Eddy, Inc., ;)
Wastewater engineering : treatment and reuse
ISBN: 0070418780 (alk. paper) ISBN: 0071122508 (ISE (*pbk))
Boston [u.a.] : McGraw-Hill, 2003
TUB_HH_Katalog
Henze, Mogens
Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3
ISBN: 1900222248
London : IWA Publ., 2002
TUB_HH_Katalog
Kunz, Peter
Umwelt-Bioverfahrenstechnik
Vieweg, 1992
Bauhaus-Universität., Arbeitsgruppe Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall, ;)
Abwasserbehandlung : Gewässerbelastung, Bemessungsgrundlagen, Mechanische Verfahren, Biologische Verfahren, Reststoffe aus der Abwasserbehandlung, Kleinkläranlagen
ISBN: 3860682725 URL: http://www.gbv.de/dms/weimar/toc/513989765_toc.pdf URL: http://www.gbv.de/dms/weimar/abs/513989765_abs.pdf
Weimar : Universitätsverl, 2006
TUB_HH_Katalog
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall
DWA-Regelwerk
Hennef : DWA, 2004
TUB_HH_Katalog
Wiesmann, Udo (Choi, In Su; Dombrowski, Eva-Maria;)
Fundamentals of biological wastewater treatment
ISBN: 3527312196 (Gb.) URL: http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?id=2774611&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm
Weinheim : WILEY-VCH, 2007
TUB_HH_Katalog

Lehrveranstaltung L0203: Air Pollution Abatement
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Swantje Pietsch-Braune, Christian Eichler
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
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 M0949: Rural Development and Resources Oriented Sanitation for different Climate Zones

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Ländliche Entwicklung und Ressourcen Orientierte Sanitärsysteme für verschiedene Klimate (L0942) Seminar 2 3
Ländliche Entwicklung und Ressourcen Orientierte Sanitärsysteme für verschiedene Klimate (L0941) Vorlesung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Ralf Otterpohl
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic knowledge of the global situation with rising poverty, soil degradation, lack of water resources and sanitation

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

Students can describe resources oriented wastewater systems mainly based on source control in detail. They can comment on techniques designed for reuse of water, nutrients and soil conditioners.

Students are able to discuss a wide range of proven approaches in Rural Development from and for many regions of the world.


Fertigkeiten

Students are able to design low-tech/low-cost sanitation, rural water supply, rainwater harvesting systems, measures for the rehabilitation of top soil quality combined with food and water security. Students can consult on the basics of soil building through “Holisitc Planned Grazing” as developed by Allan Savory.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students are able to develop a specific topic in a team and to work out milestones according to a given plan.

Selbstständigkeit

Students are in a position to work on a subject and to organize their work flow independently. They can also present on this subject.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Fachtheoretisch-fachpraktische Arbeit
Prüfungsdauer und -umfang Semesterbegleitend werden Meilensteine erarbeitet, vorgetragen und schriftlich festgehalten. Genaueres zum jeweiligen Semesterbeginn.
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Energie- und Umwelttechnik: Wahlpflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0942: Rural Development and Resources Oriented Sanitation for different Climate Zones
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Ralf Otterpohl
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt


  • Central part of this module is a group work on a subtopic of the lectures. The focus of these projects will be based on an interview with a target audience, practitioners or scientists.
  • The group work is divided into several Milestones and Assignments. The outcome will be presented in a final presentation at the end of the semester.



Literatur
  • J. Lange, R. Otterpohl 2000: Abwasser - Handbuch zu einer zukunftsfähigen Abwasserwirtschaft. Mallbeton Verlag (TUHH Bibliothek)
  • Winblad, Uno and Simpson-Hébert, Mayling 2004: Ecological Sanitation, EcoSanRes, Sweden (free download)
  • Schober, Sabine: WTO/TUHH Award winning Terra Preta Toilet Design: http://youtu.be/w_R09cYq6ys
Lehrveranstaltung L0941: Rural Development and Resources Oriented Sanitation for different Climate Zones
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Ralf Otterpohl
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Living Soil - THE key element of Rural Development
  • Participatory Approaches
  • Rainwater Harvesting
  • Ecological Sanitation Principles and practical examples
  • Permaculture Principles of Rural Development
  • Performance and Resilience of Organic Small Farms
  • Going Further: The TUHH Toolbox for Rural Development
  • EMAS Technologies, Low cost drinking water supply


Literatur
  • Miracle Water Village, India, Integrated Rainwater Harvesting, Water Efficiency, Reforestation and Sanitation: http://youtu.be/9hmkgn0nBgk
  • Montgomery, David R. 2007: Dirt: The Erosion of Civilizations, University of California Press

Modul M0802: Membrane Technology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Membrantechnologie (L0399) Vorlesung 2 3
Membrantechnologie (L0400) Gruppenübung 1 2
Membrantechnologie (L0401) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Mathias Ernst
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic knowledge of water chemistry. Knowledge of the core processes involved in water, gas and steam treatment

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

Students will be able to rank the technical applications of industrially important membrane processes. They will be able to explain the different driving forces behind existing membrane separation processes. Students will be able to name materials used in membrane filtration and their advantages and disadvantages. Students will be able to explain the key differences in the use of membranes in water, other liquid media, gases and in liquid/gas mixtures.

Fertigkeiten

Students will be able to prepare mathematical equations for material transport in porous and solution-diffusion membranes and calculate key parameters in the membrane separation process. They will be able to handle technical membrane processes using available boundary data and provide recommendations for the sequence of different treatment processes. Through their own experiments, students will be able to classify the separation efficiency, filtration characteristics and application of different membrane materials. Students will be able to characterise the formation of the fouling layer in different waters and apply technical measures to control this. 

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students will be able to work in diverse teams on tasks in the field of membrane technology. They will be able to make decisions within their group on laboratory experiments to be undertaken jointly and present these to others. 

Selbstständigkeit

Students will be in a position to solve homework on the topic of membrane technology independently. They will be capable of finding creative solutions to technical questions.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0399: Membrane Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mathias Ernst
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The lecture on membrane technology supply provides students with a broad understanding of existing membrane treatment processes, encompassing pressure driven membrane processes, membrane application in electrodialyis, pervaporation as well as membrane distillation. The lectures main focus is the industrial production of drinking water like particle separation or desalination; however gas separation processes as well as specific wastewater oriented applications such as membrane bioreactor systems will be discussed as well.

Initially, basics in low pressure and high pressure membrane applications are presented (microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis). Students learn about essential water quality parameter, transport equations and key parameter for pore membrane as well as solution diffusion membrane systems. The lecture sets a specific focus on fouling and scaling issues and provides knowledge on methods how to tackle with these phenomena in real water treatment application. A further part of the lecture deals with the character and manufacturing of different membrane materials and the characterization of membrane material by simple methods and advanced analysis.

The functions, advantages and drawbacks of different membrane housings and modules are explained. Students learn how an industrial membrane application is designed in the succession of treatment steps like pre-treatment, water conditioning, membrane integration and post-treatment of water. Besides theory, the students will be provided with knowledge on membrane demo-site examples and insights in industrial practice. 

Literatur
  • T. Melin, R. Rautenbach: Membranverfahren: Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung (2., erweiterte Auflage), Springer-Verlag, Berlin 2004.
  • Marcel Mulder, Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands
  • Richard W. Baker, Membrane Technology and Applications, Second Edition, John Wiley & Sons, Ltd., 2004
Lehrveranstaltung L0400: Membrane Technology
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Mathias Ernst
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0401: Membrane Technology
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Mathias Ernst
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1327: Modeling of Granular Materials

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mehrskalensimulation von granularen Materialien (L1858) Vorlesung 2 2
Mehrskalensimulation von granularen Materialien (L1860) Gruppenübung 2 2
Thermodynamische und kinetische Modellierung von Feststoffprozessen (L1859) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Pavel Gurikov
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Fundamentals in Mathematocs, Physics and Mechanics
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:

  • describe modern modeling approaches which can be applied for simulation of granular materials
  • analyze and evaluate possibility to apply numerical simulations on different time and length scales: from description of single particle properties on micro scale up to process simulation on macro scale
  • list modern simulation system and discuss possibility of their application
  • explain fundamentals of main numerical methods which are used for modeling of particulate materials
  • list experimental methods to characterize granular materials
  • explain fundamental thermodynamic and kinetic relations for the processes with solids
  • explain theoretical background and limitations of the discrete models for the processes with solids
Fertigkeiten

After successful completion of the module the students are able to, 

  • perform flowsheet simulation of solids processes and analyze steady-state or dynamic process behavior
  • simulate behavior of granular materials on the micro scale with Discrete Element Method (DEM)
  • optimize processes of mechanical process engineering (mixing, separation, crushing, …) with DEM
  • apply multiscale simulations for modeling of particulate materials
  • evaluate results of numerical simulations
  • select and apply appropriate thermodynamic and kinetic models for processes with solids
  • select and apply appropriate discrete models for the processes with solids.
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.

Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem independently including a presentation of the results. 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 Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Simulationstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1858: Multiscale simulation of granular materials
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Steady-state flowsheet simulation of solids processes
  • Dynamic flowsheet simulation of solids processes
  • Introduction to Discrete Element Method (DEM)
  • Contact and breakage mechanics of granular materials
  • Extension of DEM
  • Modeling of Gas/Solid streams with coupled DEM and CFD methods
  • Population balance modelling of solids processes
  • Multiscale simulation of particulate materials
Literatur B.V. Babu (2004). Process plant simulation, Oxford Univ. Press, New York.

S.J. Antony, W. Hoyle, Y. Ding (Eds.) (2004). Granular materials: Fundamentals and Applications, RSC,  Cambridge.

T. Pöschel (2010). Computational Granular Dynamics: Models and Algorithms, Springer Verl. Berlin.

Other lecture materials to be distributed  

Lehrveranstaltung L1860: Multiscale simulation of granular materials
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction into simulation frameworks: Aspen Plus (Solids), Dyssol, MUSEN
  • Steady-state flowsheet simulation of solids processes (Aspen Plus)
  • Dynamic flowsheet simulation of solids processes (Dyssol)
  • Implementation of new contact laws and calculation of particle interactions (Matlab)
  • Simulation of granular materials with population balance models (Matlab)
  • Simulation of granular materials with discrete element method (MUSEN)
  • Optimization of several processes with discrete element method (MUSEN)
Literatur

M. Dosta: Lecture notes.

S. Attaway (2013). Matlab: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving, Third Ed.

 Other lecture materials to be distributed  

Lehrveranstaltung L1859: Thermodynamic and kinetic modeling of the solid state
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Thermodynamics of pure solids: melting/crystallization; glassy and amorphous state.
  • Thermodynamics of solid-gas equilibria: adsorption and sublimation.
  • Thermodynamics of solid-liquid equilibria: solubility in aqueous and non-aqueous systems; solid solutions; supercritical fluids as solvents.
  • Kinetics of dissolution/precipitation processes: chemical vapor deposition; drug release; hydrothermal processes.
  • Characterization of solids: contact angle, adsorption techniques, IR spectroscopy, electron microscopy.
  • Discrete models of dissolution/precipitation processes: diffusion limited aggregation; random-like and ballistic-like deposition models
  • Advanced discrete models: surface wettability; adsorption and precipitation of (bio)polymers.
Literatur

Prausnitz, J.M., Lichtenthaler, R.N., and Azevedo, E.G. de (1998). Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, Pearson Education.

Elliott, S., and Elliott, S.R. (1998). The Physics and Chemistry of Solids, Wiley.

Chopard, B., and Droz, M. (2005). Cellular Automata Modeling of Physical Systems, Cambridge University Press.

Modul M1736: Industrial homogeneous catalysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Homogenen Katalyse in der Anwendung (L2804) Laborpraktikum 1 2
Industrielle homogene Katalyse (L2802) Vorlesung 2 2
Industrielle homogene Katalyse (L2803) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Jakob Albert
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Basic knowledge from the Bachelor's degree course in process engineering
  • Chemical reaction engineering
  • Process and plant engineering
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can:

  • explain the principle of homogeneous catalysis,
  • give an overview of the versatile applications of homogeneous catalysis in industry
  • evaluate different homogeneously catalysed reactions with regard to their technical challenges and economic significance.
Fertigkeiten

The students are able to

  • develop concepts for the technical implementation of homogeneously catalysed reactions,
  • evaluate practical aspects of homogeneous catalysis using laboratory experiments,
  • apply the acquired knowledge to different homogeneously catalysed reactions.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students:

  • are able to work out the practical aspects of homogeneous catalysis on the basis of laboratory experiments, to carry out and evaluate the analytics of the products and to precisely summarise the results of the experiments in a protocol.
  • are able to independently discuss approaches to solutions and problems in the field of homogeneous catalysis in an interdisciplinary small group,
  • are able to work together in small groups on subject-specific tasks,
    Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)
Selbstständigkeit

The students

  • are able to independently obtain extensive literature on the topic and to gain knowledge from it,
  • are able to independently solve tasks on the topic and assess their learning status based on the feedback given,
  • are able to independently conduct experimental studies on the topic.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2804: Homogeneous catalysis in application
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Jakob Albert
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In the laboratory practical course, practical experiments are carried out with reference to industrial application of homogeneous catalysis. The hurdles to the technical implementation of homogeneously catalysed reactions are made clear to the students. The associated analysis of the experimental samples is also part of the laboratory practical course and is carried out and evaluated by the students themselves. The results are precisely summarised and scientifically presented in an experimental protocol.

Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008
Lehrveranstaltung L2802: Industrial homogeneous catalysis
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Jakob Albert
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction to homogeneous catalysis
  • Elementary steps of catalysis
  • Homogeneous transition metal catalysis
  • Hydroformylation
  • Wacker process
  • Monsanto process
  • Shell higher olefin process (SHOP)
  • Extractive-oxidative desulphurisation (ECODS)
  • Phase transfer catalysis
  • Liquid-liquid two-phase catalysis
  • Catalyst recycling
  • Reactor concepts
Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008
Lehrveranstaltung L2803: Industrial homogeneous catalysis
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Jakob Albert, Dr. Maximilian Poller
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this exercise the contents of the lecture are further deepened and transferred into practical application. This is done using example tasks from practice, which are made available to the students. The students are to solve these tasks independently or in groups with the help of the lecture material. The solution is then discussed with students under scientific guidance, with parts of the task being presented on the blackboard.

Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008

Fachmodule der Vertiefung Bioverfahrenstechnik

In dieser Vertiefungsrichtung sind die Kompetenzen im Bereich der Bioprozesstechnik und Biotechnologie vorgesehen.

Für Studenten mit entsprechender guten Deutschkenntnissen stehen die auf Deutsch gehaltenen Module von dem Master Bioverfahrenstechnik zur Verfügung.


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. Ralf Pörtner
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 Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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. Ralf Pörtner, Prof. An-Ping Zeng
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
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. Ralf Pörtner
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
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 M1709: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik

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 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen im Bereich der mathematischen Modellierung und numersichen Mathematik, sowie ein grundlegendes Verständniss verfahrenstechnsicher Prozesse.

Insbesondere die Inhalte des Moduls Prozess- und Anlagentechnik II

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

Das Modul bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

•Einführung in die angewandte Optimierung

• Formulierung von Optimierungsproblemen

• Lineare Optimierung

• Nichtlineare Optimierung

• Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

• Mehrkriterielle Optimierung

• Globale Optimierung

Fertigkeiten Studierende können nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Angeandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik" die unterschiedlichen Arten von Optimierungsproblemen formulieren und in dafür geeigneiter Software wie Matlab und GAMS entsprechende Lösungsverfahren auszuwählen und weiterführende Lösungsstrategien zu entwickeln. Daüber hinaus sind Sie in der Lage die Ergebnisse entsprechend zu interpretieren und kritisch zu prüfen.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage:

•in heterogenen Kleingruppen gemeinsam Lösungswege zu erarbeiten
Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage:

•sich anhand weiterführender Literatur zum Thema daraus Wissen zu erschließen
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 35 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Windenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2693: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Die Vorlesung bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

- Einführung in die angewandte Optimierung

- Formulierung von Optimierungsproblemen

- Lineare Optimierung

- Nichtlineare Optimierung

- Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

- Mehrkriterielle Optimierung

- Globale Optimierung

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: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1702: Process Imaging

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessbildgebung (L2723) Vorlesung 3 3
Prozessbildgebung (L2724) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Penn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse No special prerequisites needed
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

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 but 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.


Fertigkeiten
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 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 Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: 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
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: 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
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: 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. Ralf Pörtner
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 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 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 Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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: Development of bioprocess engineering processes in industrial practice
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Stephan Freyer
Sprachen EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

This course gives an insight into the methodology used in the development of industrial biotechnology processes. Important aspects of this are, for example, the development of the fermentation and the work-up steps for the respective target molecule, the integration of the partial steps into an overall process, and the cost-effectiveness of the process.

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 M0897: CAPE - Computergestützte Auslegung Verfahrenstechnischer Prozesse

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 Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Inhalte der Module: Prozess- und Anlagentechnik I und II

Thermische Grundoperationen

Wärme- und Stoffübertragung
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können nach der Teilnahme am Modul CAPE "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse":

- Typen von Simulationstools benennen

- die Prinzipien von Flowsheetsimulatoren und gleichungsorientierten Simulatoren wiedergeben

- den prinzipiellen Aufbau eines Flowsheetsimulators angeben

- den Unterschied zwischen stationären und dynamischen Simulatoren erklären

- die Grundlagen der Toxikologie&Gefahstoffe wiedergeben

- die wesentlichen Grundzüge und Methoden der Sicherheitstechnik aufzählen und deren Funktionsweise erklären

- die Begriffe der gesetzlichen Unfallversicherung wiedergeben und deren Bedeutung erklären

- die Bedeutung der Sicherheitsbetrachtungen bei der Anlagenauslegung wiedergeben

Fertigkeiten

Studierende können nach der Teilnahme am Modul CAPE "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse":

- sowohl stationäre als auch dynamische Simulationen durchführen

- Simulationsergebnisse auszuwerten und in der Praxis umzusetzen

- geeignete Simulationsmodelle auszuwählen  und miteinander so zu verknüpfen, dass eine funktionierende Produktionsanlage dabei entsteht

- Ergebnisse exp. Messmethoden der Sicherheitstechnik bewerten und anwenden

- Ergebnisse der Sicherheitsbetrachtungen bewerten, gegenüberstellen und kritisch hinsichtlich der Anwendung bei der Anlagenauslegung anwenden




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse" in der Lage:

- in Gruppen zusammenarbeiten, um über die Simulationen von Einzelelementen des Gesamtprozesses schliesslich den intergralen Prozess zu entwickeln

- in Gruppen das entwickelte Sicherheitskonzept zu präsentieren

Selbstständigkeit

Studierende sind in nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse" in der Lage:

- eigenständig und verantwortlich bezüglich Mensch und Umwelt zu handeln
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 B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1039: CAPE inkl. Computerübung
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

I. Einführung

       1. Grundlagen der stationären Prozesssimulation
       1.1. Klassen von Simulationsprogrammen
       1.2. Sequentiell-modularer Ansatz
       1.3. Funktionsweise ASPEN PLUS
       2. Einführung in ASPEN PLUS
       2.1. Benutzeroberfläche
       2.2. Stoffdatenberechnungsmodelle
       2.3. Einsatz vorhandener Werkzeuge (z.B. Designspezifikationen)
       2.4. Konvergenzproblematik

II. Rechnerübung mit ASPEN PLUS und ACM

            Umfang, Möglichkeiten, Grenzen von ASPEN PLUS
            Praktische Nutzung der ASPEN Datenbank
            Abschätzungsmethoden nicht vorhandener Daten
            Anwendung der Modellbibliothek, Prozesssynthese
            Designspezifikationen
            Sensitivitätsanalysen
            Optimierungsprobleme
            Industrielle Fallstudien


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: Methoden der Prozesssicherheit und Gefahrstoffe
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski, Dr. Thomas Waluga
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Praktische Durchführung von Sicherheitsanalysen (Methoden)

Sicherheitstechnische Kenngrößen und Methoden zu ihrer Bestimmung

Gefährlichkeitsmerkmale nach dem Chemikaliengesetz

GHS (Global harmonisiertes System) zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien

Gefahrstoffe


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 M1125: Bioresources and Biorefineries

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Bioraffinerietechnologie (L0895) Vorlesung 2 2
Bioraffinerietechnologie (L0974) Gruppenübung 1 1
Bioressourcenmanagement (L0892) Vorlesung 2 2
Bioressourcenmanagement (L0893) Gruppenübung 1 1
Modulverantwortlicher Dr. Ina Körner
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basics on engineering;
Basics of waste and energy management

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

Students can give on overview on principles and theories in the field’s bioresource management and biorefinery technology and can explain specialized terms and technologies.

Fertigkeiten

Students are capable of applying knowledge and know-how in the field’s bioresource management and biorefinery technology
in order to perform technical and regional-planning tasks.  They are also able to discuss the links to waste management, energy management and biotechnology.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students can work goal-oriented with others and communicate and document their interests and knowledge in acceptable way.

Selbstständigkeit

Students are able to solve independently, with the aid of pointers, practice-related tasks bearing in mind possible societal consequences.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 96, Präsenzstudium 84
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Abfall und Energie: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Biotechnologie: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Energie- und Umwelttechnik: Wahlpflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Vertiefung Energie: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0895: Biorefinery Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Ina Körner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The Europe 2020 strategy calls for bioeconomy as the key for smart and green growth of today. Biorefineries are the fundamental part on the way to convert the use of fossil-based society to bio-based society. For this reason, agriculture and forestry sectors are increasingly deliver bioresources. It is not only for their traditional applications in the food and feed sectors such as pulp or paper and construction material productions, but also to produce bioenergy and bio-based products such as bio-plastics. However although bioresources are renewable, they are considered as limited resources as well. The bioeconomy’s limitation factor is the availability land on our world. In the context of the development of the bioeconomy, the sustainable and reliable supply of noon-food biomass feedstock is a critical success factor for the long-term perspective of bioenergy and other bio-based products production. Biorefineries are complex of technologies and process cascades using the available primary, secondary and tertiary bioresources to produce a multitude of products - a product mix from material and energy products.

The lecture gives an overview on biorefinery technology and shall contribute to promotion of international biorefinery developments.

Lectures:

  • What is a biorefinery: Overview on basic organic substrates and processes which lead to material and energy products
  • The way from a fossil based to a biobased economy in the 21st century
  • The worlds most advanced biorefinery
  • Presentation of various biorefinery systems and their products (e.g. lignocellulose biorefinery, green biorefinery, whole plant biorefinery, civilization biorefinery)
  • Example projects (e.g. combination of anaerobic digestion and composting in practice; demonstration project in Hamburgs city quarter Jenfelder Au)

The lectures will be accompanied by technical tours. Optional it is also possible to visit more biorefinery lectures in the University of Hamburg (lectures in German only).

In the exercise students have the possibility to work in groups on a biorefinery project or to work on a student-specific task.

Literatur

Biorefineries - Industrial Process and Products - Status Qua and Future directions by Kamm, Gruber and Kamm (2010); Wiley VCH, available on-line in TUHH-library

Powerpoint-Präsentations / selected Publications / further recommendations depending on the actual developments

Industrial Biorefineries and White Biorefinery, by Pandey, Höfer, Larroche, Taherzadeh, Nampoothiri (Eds.); (2014 book development in progress)

Lehrveranstaltung L0974: Biorefinery Technologie
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Ina Körner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

1. ) Selection of a topic within the thematic area  "Biorefinery Technologie" from a given list or self-selected.

2.) Self-dependent recherches to the topic.

3.) Preparation of a written elaboration.

4.) Presentation of the results in the group.
Literatur

Vom Thema abhängig. Eigene Recherchen nötig.

Depending on the topic. Own recheches necassary.

Lehrveranstaltung L0892: Bioresource Management
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Ina Körner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In the context of limited fossil resources, climate change mitigation and increasing population growth, Bioresources has a special role. They have to feed the population and in the same time they are important for material production such as pulp and paper or construction materials. Moreover they become more and more important in chemical industry and in energy provision as fossil substitution. Although Bioresources are renewable, they are also considered as limited resources.   The availability of land on our planet is the main limitation factor. The sustainable and reliable supply of non-food biomass feedstock is a critical for successful and long term perspective on production of bioenergy and other bio-based products. As the consequence, the increasing competition and shortages continue to happen at the traditional sectors.  On the other side, huge unused but potentials residue on waste and wastewater sector exist.  Nowadays, a lot of activities to develop better processes, to create new bio-based products in order to become more efficient, the inclusion of secondary and tertiary bio-resources in the valorisation chain are going on.

The lecture deals with the current state-of-the-art of bioresource management. It shows deficits and potentials for improvement especially in the sector of utilization of organic residues for material and energy generation:

Lectures on:

  • Bioresource generation and utilization including lost potentials today
  • Basic biological, mechanical, physico-chemical and logistical processes
  • The conflict of material vs. energy generation from wood / waste wood
  • The basics of pulp & paper production including waste paper recycling
  • The Pros and Cons from biogas and compost production

Special lectures by invited guests from research and practice:

  • Pathways of waste organics on the example of Hamburg`s City Cleaning Company
  • Utilization options of landscaping materials on the example of grass
  • Increase of process efficiency of anaerobic digestions
  • Decision support tools on the example of an municipality in Indonesia

Optional: Technical visits

Literatur

Power-Point presentations in STUD-IP

Lehrveranstaltung L0893: Bioresource Management
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Dr. Ina Körner
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1736: Industrial homogeneous catalysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Homogenen Katalyse in der Anwendung (L2804) Laborpraktikum 1 2
Industrielle homogene Katalyse (L2802) Vorlesung 2 2
Industrielle homogene Katalyse (L2803) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Jakob Albert
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Basic knowledge from the Bachelor's degree course in process engineering
  • Chemical reaction engineering
  • Process and plant engineering
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can:

  • explain the principle of homogeneous catalysis,
  • give an overview of the versatile applications of homogeneous catalysis in industry
  • evaluate different homogeneously catalysed reactions with regard to their technical challenges and economic significance.
Fertigkeiten

The students are able to

  • develop concepts for the technical implementation of homogeneously catalysed reactions,
  • evaluate practical aspects of homogeneous catalysis using laboratory experiments,
  • apply the acquired knowledge to different homogeneously catalysed reactions.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students:

  • are able to work out the practical aspects of homogeneous catalysis on the basis of laboratory experiments, to carry out and evaluate the analytics of the products and to precisely summarise the results of the experiments in a protocol.
  • are able to independently discuss approaches to solutions and problems in the field of homogeneous catalysis in an interdisciplinary small group,
  • are able to work together in small groups on subject-specific tasks,
    Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)
Selbstständigkeit

The students

  • are able to independently obtain extensive literature on the topic and to gain knowledge from it,
  • are able to independently solve tasks on the topic and assess their learning status based on the feedback given,
  • are able to independently conduct experimental studies on the topic.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2804: Homogeneous catalysis in application
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Jakob Albert
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In the laboratory practical course, practical experiments are carried out with reference to industrial application of homogeneous catalysis. The hurdles to the technical implementation of homogeneously catalysed reactions are made clear to the students. The associated analysis of the experimental samples is also part of the laboratory practical course and is carried out and evaluated by the students themselves. The results are precisely summarised and scientifically presented in an experimental protocol.

Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008
Lehrveranstaltung L2802: Industrial homogeneous catalysis
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Jakob Albert
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction to homogeneous catalysis
  • Elementary steps of catalysis
  • Homogeneous transition metal catalysis
  • Hydroformylation
  • Wacker process
  • Monsanto process
  • Shell higher olefin process (SHOP)
  • Extractive-oxidative desulphurisation (ECODS)
  • Phase transfer catalysis
  • Liquid-liquid two-phase catalysis
  • Catalyst recycling
  • Reactor concepts
Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008
Lehrveranstaltung L2803: Industrial homogeneous catalysis
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Jakob Albert, Dr. Maximilian Poller
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this exercise the contents of the lecture are further deepened and transferred into practical application. This is done using example tasks from practice, which are made available to the students. The students are to solve these tasks independently or in groups with the help of the lecture material. The solution is then discussed with students under scientific guidance, with parts of the task being presented on the blackboard.

Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008

Modul M0975: Industrial Bioprocesses in Practice

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Industrielle Biotechnologie in der Chemischen Industrie (L2276) Seminar 2 3
Praxis in der Bioverfahrenstechnik (L2275) Seminar 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 the module    

  • the students can outline the current status of research on the specific topics discussed
  • the students can explain the basic underlying principles of the respective industrial biotransformations
Fertigkeiten

After successful completion of the module students are able to

  • analyze and evaluate current research approaches
  • plan industrial biotransformations basically
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students are able to work together as a team with several students to solve given tasks and discuss their results in the plenary and to defend them.

Selbstständigkeit

The students are able independently to present the results of their subtasks in a presentation

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Referat
Prüfungsdauer und -umfang je Veranstaltung 15 min Vortrag and 15 min Diskussion
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
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung C - Bioökonomische Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Management und Controlling: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2276: Industrial biotechnology in Chemical Industriy
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Stephan Freyer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

This course gives an insight into the applications, processes, structures and boundary conditions in industrial practice. Various concrete applications of the technology, markets and other questions that will significantly influence the plant and process design will be shown.

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

Lehrveranstaltung L2275: Practice in bioprocess engineering
Typ Seminar
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Dr. Wilfried Blümke
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Content of this course is a concrete insight into the principles, processes and structures of an industrial biotechnology company. In addition to practical illustrative examples, aspects beyond the actual process engineering area are also addressed, such as e.g. Sustainability and engineering.

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

Fachmodule der Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik

In dieser Vertiefungsrichtung sind die Kompetenzen im Bereich der prozessorientirten bzw. chemischen Verfahrenstechnik vorgesehen.

Für Studenten mit entsprechender guten Deutschkenntnissen stehen die auf Deutsch gehaltenen Module von dem Master Verfahrenstechnik zur Verfügung.


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
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 Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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 Prof. Arne Pietsch
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 M0714: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0576) Vorlesung 2 3
Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen (L0582) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Daniel Ruprecht
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Mathematik I, II, III für Ingenieurstudierende (deutsch oder englisch) oder Analysis & Lineare Algebra I + II sowie Analysis III für Technomathematiker
  • Grundkenntnisse in MATLAB, Python oder einer vergleichbaren Programmiersprache
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können

  • numerische Verfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen benennen und deren Kernideen erläutern,
  • Konvergenzaussagen (inklusive der an das zugrundeliegende Problem gestellten Voraussetzungen) zu den behandelten numerischen Verfahren wiedergeben,

  • Aspekte der praktischen Durchführung numerischer Verfahren erklären,
  • passende numerische Methoden für konkrete Probleme auswählen, implementieren und die numerischen Ergebnisse interpretieren


Fertigkeiten

Studierende sind in der Lage,

  • numerische Methoden zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen zu implementieren, anzuwenden und zu vergleichen,
  • das Konvergenzverhalten numerischer Methoden in Abhängigkeit vom gestellten Problem und des verwendeten Lösungsalgorithmus zu begründen,
  • zu gegebener Problemstellung einen geeigneten Lösungsansatz zu entwickeln, gegebenenfalls durch Zusammensetzen mehrerer Algorithmen, diesen durchzuführen und die Ergebnisse kritisch auszuwerten.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende können

  • in heterogen zusammengesetzten Teams (d.h. aus unterschiedlichen Studiengängen und mit unterschiedlichem Hintergrundwissen) zusammenarbeiten, sich theoretische Grundlagen erklären sowie bei praktischen Implementierungsaspekten der Algorithmen unterstützen.
Selbstständigkeit

Studierende sind fähig,

  • selbst einzuschätzen, ob sie die begleitenden theoretischen und praktischen Übungsaufgaben besser allein oder im Team lösen,
  • ihren Lernstand konkret zu beurteilen und gegebenenfalls gezielt Fragen zu stellen und Hilfe zu suchen.
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung III. Mathematik: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energiesystemtechnik: Wahlpflicht
Energietechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Interdisciplinary Mathematics: Vertiefung II. Numerical - Modelling Training: Pflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Technomathematik: Vertiefung I. Mathematik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Kernqualifikation: Pflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0576: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Daniel Ruprecht
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Numerische Verfahren für Anfangswertprobleme

  • Einschrittverfahren
  • Mehrschrittverfahren
  • Steife Probleme
  • Differentiell-algebraische Gleichungen vom Index 1

Numerische Verfahren für Randwertaufgaben

  • Mehrzielmethode
  • Differenzenverfahren
Literatur
  • E. Hairer, S. Noersett, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems.
  • E. Hairer, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations II: Stiff and Differential-Algebraic Problems.
  • D. Griffiths, D. Higham: Numerical Methods for Ordinary Differential Equations.
Lehrveranstaltung L0582: Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Daniel Ruprecht
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1702: Process Imaging

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessbildgebung (L2723) Vorlesung 3 3
Prozessbildgebung (L2724) Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung 3 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Penn
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse No special prerequisites needed
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

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 but 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.


Fertigkeiten
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 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 Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: 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
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: 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
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: 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 M0906: Numerical Simulation and Lagrangian Transport

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 Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: 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 M1709: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik

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 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Mirko Skiborowski
Zulassungsvoraussetzungen Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen im Bereich der mathematischen Modellierung und numersichen Mathematik, sowie ein grundlegendes Verständniss verfahrenstechnsicher Prozesse.

Insbesondere die Inhalte des Moduls Prozess- und Anlagentechnik II

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

Das Modul bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

•Einführung in die angewandte Optimierung

• Formulierung von Optimierungsproblemen

• Lineare Optimierung

• Nichtlineare Optimierung

• Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

• Mehrkriterielle Optimierung

• Globale Optimierung

Fertigkeiten Studierende können nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Angeandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik" die unterschiedlichen Arten von Optimierungsproblemen formulieren und in dafür geeigneiter Software wie Matlab und GAMS entsprechende Lösungsverfahren auszuwählen und weiterführende Lösungsstrategien zu entwickeln. Daüber hinaus sind Sie in der Lage die Ergebnisse entsprechend zu interpretieren und kritisch zu prüfen.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in der Lage:

•in heterogenen Kleingruppen gemeinsam Lösungswege zu erarbeiten
Selbstständigkeit

Studierende sind in der Lage:

•sich anhand weiterführender Literatur zum Thema daraus Wissen zu erschließen
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 35 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Bioenergiesysteme: Wahlpflicht
Regenerative Energien: Vertiefung Windenergiesysteme: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2693: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt

Die Vorlesung bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

- Einführung in die angewandte Optimierung

- Formulierung von Optimierungsproblemen

- Lineare Optimierung

- Nichtlineare Optimierung

- Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

- Mehrkriterielle Optimierung

- Globale Optimierung

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: Angewandte Optimierung in der Energie- und Verfahrenstechnik
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE/EN
Zeitraum SoSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0897: CAPE - Computergestützte Auslegung Verfahrenstechnischer Prozesse

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 Keine
Empfohlene Vorkenntnisse

Inhalte der Module: Prozess- und Anlagentechnik I und II

Thermische Grundoperationen

Wärme- und Stoffübertragung
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Studierende können nach der Teilnahme am Modul CAPE "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse":

- Typen von Simulationstools benennen

- die Prinzipien von Flowsheetsimulatoren und gleichungsorientierten Simulatoren wiedergeben

- den prinzipiellen Aufbau eines Flowsheetsimulators angeben

- den Unterschied zwischen stationären und dynamischen Simulatoren erklären

- die Grundlagen der Toxikologie&Gefahstoffe wiedergeben

- die wesentlichen Grundzüge und Methoden der Sicherheitstechnik aufzählen und deren Funktionsweise erklären

- die Begriffe der gesetzlichen Unfallversicherung wiedergeben und deren Bedeutung erklären

- die Bedeutung der Sicherheitsbetrachtungen bei der Anlagenauslegung wiedergeben

Fertigkeiten

Studierende können nach der Teilnahme am Modul CAPE "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse":

- sowohl stationäre als auch dynamische Simulationen durchführen

- Simulationsergebnisse auszuwerten und in der Praxis umzusetzen

- geeignete Simulationsmodelle auszuwählen  und miteinander so zu verknüpfen, dass eine funktionierende Produktionsanlage dabei entsteht

- Ergebnisse exp. Messmethoden der Sicherheitstechnik bewerten und anwenden

- Ergebnisse der Sicherheitsbetrachtungen bewerten, gegenüberstellen und kritisch hinsichtlich der Anwendung bei der Anlagenauslegung anwenden




Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Studierende sind in nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse" in der Lage:

- in Gruppen zusammenarbeiten, um über die Simulationen von Einzelelementen des Gesamtprozesses schliesslich den intergralen Prozess zu entwickeln

- in Gruppen das entwickelte Sicherheitskonzept zu präsentieren

Selbstständigkeit

Studierende sind in nach erfolgreicher Teilnahme am Modul "Computergestützte  Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse" in der Lage:

- eigenständig und verantwortlich bezüglich Mensch und Umwelt zu handeln
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 B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1039: CAPE inkl. Computerübung
Typ Integrierte Vorlesung
SWS 3
LP 4
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 78, Präsenzstudium 42
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

I. Einführung

       1. Grundlagen der stationären Prozesssimulation
       1.1. Klassen von Simulationsprogrammen
       1.2. Sequentiell-modularer Ansatz
       1.3. Funktionsweise ASPEN PLUS
       2. Einführung in ASPEN PLUS
       2.1. Benutzeroberfläche
       2.2. Stoffdatenberechnungsmodelle
       2.3. Einsatz vorhandener Werkzeuge (z.B. Designspezifikationen)
       2.4. Konvergenzproblematik

II. Rechnerübung mit ASPEN PLUS und ACM

            Umfang, Möglichkeiten, Grenzen von ASPEN PLUS
            Praktische Nutzung der ASPEN Datenbank
            Abschätzungsmethoden nicht vorhandener Daten
            Anwendung der Modellbibliothek, Prozesssynthese
            Designspezifikationen
            Sensitivitätsanalysen
            Optimierungsprobleme
            Industrielle Fallstudien


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: Methoden der Prozesssicherheit und Gefahrstoffe
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mirko Skiborowski, Dr. Thomas Waluga
Sprachen DE
Zeitraum SoSe
Inhalt

Praktische Durchführung von Sicherheitsanalysen (Methoden)

Sicherheitstechnische Kenngrößen und Methoden zu ihrer Bestimmung

Gefährlichkeitsmerkmale nach dem Chemikaliengesetz

GHS (Global harmonisiertes System) zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien

Gefahrstoffe


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 M0633: Industrial Process Automation

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Prozessautomatisierungstechnik (L0344) Vorlesung 2 3
Prozessautomatisierungstechnik (L0345) Gruppenübung 2 3
Modulverantwortlicher Prof. Alexander Schlaefer
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

mathematics and optimization methods
principles of automata 
principles of algorithms and data structures
programming skills

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

The students can evaluate and assess discrete event systems. They can evaluate properties of processes and explain methods for process analysis. The students can compare methods for process modelling and select an appropriate method for actual problems. They can discuss scheduling methods in the context of actual problems and give a detailed explanation of advantages and disadvantages of different programming methods. The students can relate process automation to methods from robotics and sensor systems as well as to recent topics like 'cyberphysical systems' and 'industry 4.0'.


Fertigkeiten

The students are able to develop and model processes and evaluate them accordingly. This involves taking into account optimal scheduling, understanding algorithmic complexity, and implementation using PLCs.

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students can independently define work processes within their groups, distribute tasks within the group and develop solutions collaboratively.



Selbstständigkeit

The students are able to assess their level of knowledge and to document their work results adequately.



Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung
Verpflichtend Bonus Art der Studienleistung Beschreibung
Nein 10 % Übungsaufgaben
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 Minuten
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Computer Science: Vertiefung II. Intelligenz-Engineering: Wahlpflicht
Elektrotechnik: Vertiefung Regelungs- und Energiesystemtechnik: Wahlpflicht
Flugzeug-Systemtechnik: Kernqualifikation: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Mechatronik: Wahlpflicht
Internationales Wirtschaftsingenieurwesen: Vertiefung II. Produktentwicklung und Produktion: Wahlpflicht
Mechanical Engineering and Management: Vertiefung Mechatronik: Wahlpflicht
Mechatronics: Vertiefung Intelligente Systeme und Robotik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Robotik und Informatik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0344: Industrial Process Automation
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

- foundations of problem solving and system modeling, discrete event systems
- properties of processes, modeling using automata and Petri-nets
- design considerations for processes (mutex, deadlock avoidance, liveness)
- optimal scheduling for processes
- optimal decisions when planning manufacturing systems, decisions under uncertainty
- software design and software architectures for automation, PLCs

Literatur

J. Lunze: „Automatisierungstechnik“, Oldenbourg Verlag, 2012
Reisig: Petrinetze: Modellierungstechnik, Analysemethoden, Fallstudien; Vieweg+Teubner 2010
Hrúz, Zhou: Modeling and Control of Discrete-event Dynamic Systems; Springer 2007
Li, Zhou: Deadlock Resolution in Automated Manufacturing Systems, Springer 2009
Pinedo: Planning and Scheduling in Manufacturing and Services, Springer 2009

Lehrveranstaltung L0345: Industrial Process Automation
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Alexander Schlaefer
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M0802: Membrane Technology

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Membrantechnologie (L0399) Vorlesung 2 3
Membrantechnologie (L0400) Gruppenübung 1 2
Membrantechnologie (L0401) Laborpraktikum 1 1
Modulverantwortlicher Prof. Mathias Ernst
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse

Basic knowledge of water chemistry. Knowledge of the core processes involved in water, gas and steam treatment

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

Students will be able to rank the technical applications of industrially important membrane processes. They will be able to explain the different driving forces behind existing membrane separation processes. Students will be able to name materials used in membrane filtration and their advantages and disadvantages. Students will be able to explain the key differences in the use of membranes in water, other liquid media, gases and in liquid/gas mixtures.

Fertigkeiten

Students will be able to prepare mathematical equations for material transport in porous and solution-diffusion membranes and calculate key parameters in the membrane separation process. They will be able to handle technical membrane processes using available boundary data and provide recommendations for the sequence of different treatment processes. Through their own experiments, students will be able to classify the separation efficiency, filtration characteristics and application of different membrane materials. Students will be able to characterise the formation of the fouling layer in different waters and apply technical measures to control this. 

Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

Students will be able to work in diverse teams on tasks in the field of membrane technology. They will be able to make decisions within their group on laboratory experiments to be undertaken jointly and present these to others. 

Selbstständigkeit

Students will be in a position to solve homework on the topic of membrane technology independently. They will be capable of finding creative solutions to technical questions.

Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bauingenieurwesen: Vertiefung Wasser und Verkehr: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Bioverfahrenstechnik: Vertiefung B - Industrielle Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Environmental Engineering: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Joint European Master in Environmental Studies - Cities and Sustainability: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Umweltverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Wasser: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Umwelt: Wahlpflicht
Wasser- und Umweltingenieurwesen: Vertiefung Stadt: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L0399: Membrane Technology
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 3
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 62, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Mathias Ernst
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

The lecture on membrane technology supply provides students with a broad understanding of existing membrane treatment processes, encompassing pressure driven membrane processes, membrane application in electrodialyis, pervaporation as well as membrane distillation. The lectures main focus is the industrial production of drinking water like particle separation or desalination; however gas separation processes as well as specific wastewater oriented applications such as membrane bioreactor systems will be discussed as well.

Initially, basics in low pressure and high pressure membrane applications are presented (microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis). Students learn about essential water quality parameter, transport equations and key parameter for pore membrane as well as solution diffusion membrane systems. The lecture sets a specific focus on fouling and scaling issues and provides knowledge on methods how to tackle with these phenomena in real water treatment application. A further part of the lecture deals with the character and manufacturing of different membrane materials and the characterization of membrane material by simple methods and advanced analysis.

The functions, advantages and drawbacks of different membrane housings and modules are explained. Students learn how an industrial membrane application is designed in the succession of treatment steps like pre-treatment, water conditioning, membrane integration and post-treatment of water. Besides theory, the students will be provided with knowledge on membrane demo-site examples and insights in industrial practice. 

Literatur
  • T. Melin, R. Rautenbach: Membranverfahren: Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung (2., erweiterte Auflage), Springer-Verlag, Berlin 2004.
  • Marcel Mulder, Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands
  • Richard W. Baker, Membrane Technology and Applications, Second Edition, John Wiley & Sons, Ltd., 2004
Lehrveranstaltung L0400: Membrane Technology
Typ Gruppenübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Mathias Ernst
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung
Lehrveranstaltung L0401: Membrane Technology
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 1
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 16, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Mathias Ernst
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt Siehe korrespondierende Vorlesung
Literatur Siehe korrespondierende Vorlesung

Modul M1327: Modeling of Granular Materials

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Mehrskalensimulation von granularen Materialien (L1858) Vorlesung 2 2
Mehrskalensimulation von granularen Materialien (L1860) Gruppenübung 2 2
Thermodynamische und kinetische Modellierung von Feststoffprozessen (L1859) Vorlesung 2 2
Modulverantwortlicher Prof. Pavel Gurikov
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse Fundamentals in Mathematocs, Physics and Mechanics
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:

  • describe modern modeling approaches which can be applied for simulation of granular materials
  • analyze and evaluate possibility to apply numerical simulations on different time and length scales: from description of single particle properties on micro scale up to process simulation on macro scale
  • list modern simulation system and discuss possibility of their application
  • explain fundamentals of main numerical methods which are used for modeling of particulate materials
  • list experimental methods to characterize granular materials
  • explain fundamental thermodynamic and kinetic relations for the processes with solids
  • explain theoretical background and limitations of the discrete models for the processes with solids
Fertigkeiten

After successful completion of the module the students are able to, 

  • perform flowsheet simulation of solids processes and analyze steady-state or dynamic process behavior
  • simulate behavior of granular materials on the micro scale with Discrete Element Method (DEM)
  • optimize processes of mechanical process engineering (mixing, separation, crushing, …) with DEM
  • apply multiscale simulations for modeling of particulate materials
  • evaluate results of numerical simulations
  • select and apply appropriate thermodynamic and kinetic models for processes with solids
  • select and apply appropriate discrete models for the processes with solids.
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.

Selbstständigkeit

After completion of this module, participants will be able to solve a technical problem independently including a presentation of the results. 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 Klausur
Prüfungsdauer und -umfang 90 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Theoretischer Maschinenbau: Vertiefung Simulationstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L1858: Multiscale simulation of granular materials
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Steady-state flowsheet simulation of solids processes
  • Dynamic flowsheet simulation of solids processes
  • Introduction to Discrete Element Method (DEM)
  • Contact and breakage mechanics of granular materials
  • Extension of DEM
  • Modeling of Gas/Solid streams with coupled DEM and CFD methods
  • Population balance modelling of solids processes
  • Multiscale simulation of particulate materials
Literatur B.V. Babu (2004). Process plant simulation, Oxford Univ. Press, New York.

S.J. Antony, W. Hoyle, Y. Ding (Eds.) (2004). Granular materials: Fundamentals and Applications, RSC,  Cambridge.

T. Pöschel (2010). Computational Granular Dynamics: Models and Algorithms, Springer Verl. Berlin.

Other lecture materials to be distributed  

Lehrveranstaltung L1860: Multiscale simulation of granular materials
Typ Gruppenübung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction into simulation frameworks: Aspen Plus (Solids), Dyssol, MUSEN
  • Steady-state flowsheet simulation of solids processes (Aspen Plus)
  • Dynamic flowsheet simulation of solids processes (Dyssol)
  • Implementation of new contact laws and calculation of particle interactions (Matlab)
  • Simulation of granular materials with population balance models (Matlab)
  • Simulation of granular materials with discrete element method (MUSEN)
  • Optimization of several processes with discrete element method (MUSEN)
Literatur

M. Dosta: Lecture notes.

S. Attaway (2013). Matlab: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving, Third Ed.

 Other lecture materials to be distributed  

Lehrveranstaltung L1859: Thermodynamic and kinetic modeling of the solid state
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Pavel Gurikov
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Thermodynamics of pure solids: melting/crystallization; glassy and amorphous state.
  • Thermodynamics of solid-gas equilibria: adsorption and sublimation.
  • Thermodynamics of solid-liquid equilibria: solubility in aqueous and non-aqueous systems; solid solutions; supercritical fluids as solvents.
  • Kinetics of dissolution/precipitation processes: chemical vapor deposition; drug release; hydrothermal processes.
  • Characterization of solids: contact angle, adsorption techniques, IR spectroscopy, electron microscopy.
  • Discrete models of dissolution/precipitation processes: diffusion limited aggregation; random-like and ballistic-like deposition models
  • Advanced discrete models: surface wettability; adsorption and precipitation of (bio)polymers.
Literatur

Prausnitz, J.M., Lichtenthaler, R.N., and Azevedo, E.G. de (1998). Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, Pearson Education.

Elliott, S., and Elliott, S.R. (1998). The Physics and Chemistry of Solids, Wiley.

Chopard, B., and Droz, M. (2005). Cellular Automata Modeling of Physical Systems, Cambridge University Press.

Modul M1736: Industrial homogeneous catalysis

Lehrveranstaltungen
Titel Typ SWS LP
Homogenen Katalyse in der Anwendung (L2804) Laborpraktikum 1 2
Industrielle homogene Katalyse (L2802) Vorlesung 2 2
Industrielle homogene Katalyse (L2803) Hörsaalübung 1 2
Modulverantwortlicher Prof. Jakob Albert
Zulassungsvoraussetzungen None
Empfohlene Vorkenntnisse
  • Basic knowledge from the Bachelor's degree course in process engineering
  • Chemical reaction engineering
  • Process and plant engineering
Modulziele/ angestrebte Lernergebnisse Nach erfolgreicher Teilnahme haben die Studierenden die folgenden Lernergebnisse erreicht
Fachkompetenz
Wissen

Students can:

  • explain the principle of homogeneous catalysis,
  • give an overview of the versatile applications of homogeneous catalysis in industry
  • evaluate different homogeneously catalysed reactions with regard to their technical challenges and economic significance.
Fertigkeiten

The students are able to

  • develop concepts for the technical implementation of homogeneously catalysed reactions,
  • evaluate practical aspects of homogeneous catalysis using laboratory experiments,
  • apply the acquired knowledge to different homogeneously catalysed reactions.
Personale Kompetenzen
Sozialkompetenz

The students:

  • are able to work out the practical aspects of homogeneous catalysis on the basis of laboratory experiments, to carry out and evaluate the analytics of the products and to precisely summarise the results of the experiments in a protocol.
  • are able to independently discuss approaches to solutions and problems in the field of homogeneous catalysis in an interdisciplinary small group,
  • are able to work together in small groups on subject-specific tasks,
    Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)
Selbstständigkeit

The students

  • are able to independently obtain extensive literature on the topic and to gain knowledge from it,
  • are able to independently solve tasks on the topic and assess their learning status based on the feedback given,
  • are able to independently conduct experimental studies on the topic.


Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 124, Präsenzstudium 56
Leistungspunkte 6
Studienleistung Keine
Prüfung Mündliche Prüfung
Prüfungsdauer und -umfang 30 min
Zuordnung zu folgenden Curricula Bioverfahrenstechnik: Vertiefung A - Allgemeine Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Bioverfahrenstechnik: Wahlpflicht
Chemical and Bioprocess Engineering: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Allgemeine Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Verfahrenstechnik: Vertiefung Chemische Verfahrenstechnik: Wahlpflicht
Lehrveranstaltung L2804: Homogeneous catalysis in application
Typ Laborpraktikum
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Jakob Albert
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In the laboratory practical course, practical experiments are carried out with reference to industrial application of homogeneous catalysis. The hurdles to the technical implementation of homogeneously catalysed reactions are made clear to the students. The associated analysis of the experimental samples is also part of the laboratory practical course and is carried out and evaluated by the students themselves. The results are precisely summarised and scientifically presented in an experimental protocol.

Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008
Lehrveranstaltung L2802: Industrial homogeneous catalysis
Typ Vorlesung
SWS 2
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 32, Präsenzstudium 28
Dozenten Prof. Jakob Albert
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt
  • Introduction to homogeneous catalysis
  • Elementary steps of catalysis
  • Homogeneous transition metal catalysis
  • Hydroformylation
  • Wacker process
  • Monsanto process
  • Shell higher olefin process (SHOP)
  • Extractive-oxidative desulphurisation (ECODS)
  • Phase transfer catalysis
  • Liquid-liquid two-phase catalysis
  • Catalyst recycling
  • Reactor concepts
Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008
Lehrveranstaltung L2803: Industrial homogeneous catalysis
Typ Hörsaalübung
SWS 1
LP 2
Arbeitsaufwand in Stunden Eigenstudium 46, Präsenzstudium 14
Dozenten Prof. Jakob Albert, Dr. Maximilian Poller
Sprachen EN
Zeitraum WiSe
Inhalt

In this exercise the contents of the lecture are further deepened and transferred into practical application. This is done using example tasks from practice, which are made available to the students. The students are to solve these tasks independently or in groups with the help of the lecture material. The solution is then discussed with students under scientific guidance, with parts of the task being presented on the blackboard.

Literatur
  1. A. Jess, P. Wasserscheid, „Chemical Technology“, Wiley VCH, 2013
  2. A. Behr, „Angewandte homogene Katalyse“, Wiley-VCH, 2008

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
Computer Science: Abschlussarbeit: Pflicht
Elektrotechnik: 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
Materialwissenschaft: Abschlussarbeit: Pflicht
Mechanical Engineering and Management: Abschlussarbeit: Pflicht
Mechatronics: Abschlussarbeit: Pflicht
Mediziningenieurwesen: Abschlussarbeit: Pflicht
Microelectronics and Microsystems: 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