TU BRAUNSCHWEIG

 Studentische Arbeiten

Das ICTV bietet stets neue und spannende Themen für Abschlussarbeiten im Rahmen der aktuellen Forschungsprojekte an. Um schnell einen Überblick der jeweiligen Schwerpunkte zu bekommen, erfolgt eine Zuordnung der Arbeiten zu den Arbeitsgruppen:

  Fouling und Reinigung
  Pharmazeutische und Biotechnologische Prozesse
  Nachhaltige Produktionskonzepte
  Innovative Apparate- und Anlagentechnik
  Pharmazeutisch-Chemische Reaktionstechnik
  Sonstiges

Nähere Informationen zu den Themen und auch den jeweiligen Ansprechpartner findet Ihr durch einen Klick auf die Überschriften. Einen kompakten Leitfaden für die Anfertigung einer Forschungsarbeit gibt es hier.

 

Aktuelle studentische Arbeiten

Untersuchung von Zusammenhängen zwischen dem Reaktionsverlauf einer Polymerisationsreaktion und der Wärmeübertragung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Annika Hohlen
Forschungsgebiet: Fouling, Polymere
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Während der Synthese von Polymeren werden die sogenannten Makromoleküle zu Ketten- oder verzweigten Molekülen zusammengesetzt. Durch das Kettenwachstum ändern sich die Stoffeigenschaften, wie z.B. Dichte, Viskosität und Stabilität der Polymerdispersion kontinuierlich. Dies ist bei der Auslegung der Reaktoren sowie der Durchführung der Synthese und der Einstellung von Betriebsparametern zu beachten. Insbesondere das Ablagerungsverhalten der Polymerdispersion auf den wärmeübertragenden Behälterwänden, auch Fouling genannt, ändert sich durch die sich ändernden Stoffeigenschaften. Durch die Foulingablagerung auf den wärmeübertragenden Oberflächen entsteht ein zusätzlicher Wärmedurchgangswiderstand, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmeübertragers verringert wird. Um das Fouling zu verhindern, ist es von Interesse den Zusammenhang zwischen dem Reaktionsverlauf und dem Foulingverhalten der Polymerdispersion zu kennen. Daher sollen im Rahmen einer Bachelor-/ Studien- oder Masterarbeit das Foulingverhalten einer Polymerdispersion während der Synthese zeitlich aufgelöst untersucht werden. Es soll ein Zusammenhang zwischen den jeweiligen stofflichen Eigenschaften der Polymerdispersion und dem abgelagerten Foulingmaterial zu verschiedenen Zeitpunkten hergestellt werden. Hierzu ist es notwendig, zum einen die Polymerdispersion hinsichtlich stofflicher Eigenschaften wie der Dichte, der Viskosität, dem Feststoffgehalt oder dem Restmonomergehalt zu untersuche, aber auch die jeweilige abgelagerte Foulingschicht zu charakterisieren. Hierfür sollen zum Beispiel Schichthöhe, Masse und Festigkeit der Foulingschicht bestimmt sowie optische Untersuchungen durchgeführt werden.

Inbetriebnahme einer kontinuierlichen Anlage – Umsetzung der Bindemittelzugabe zur Lackherstellung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Natalie Schwerdtfeger
Forschungsgebiet: Nachhaltige Produktionstechnologien
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Viele Produkte der spezialchemischen und pharmazeutischen Produktion werden diskontinuierlich oder semi-kontinuierlich hergestellt. Dies ist oft mit einem hohen Einsatz an Personal, Energie sowie Reinigungsmitteln verbunden. Im Verbundprojekt Mi²Pro „Skalierbare Milli- und Mikroproduktionstechnik zur energieeffizienten, kontinuierlichen Fertigung in der Prozessindustrie“ soll in Zusammenarbeit mit der Firma Auro Pflanzenchemie AG ein Batch-Prozess zur Herstellung von Lacken und Lasuren auf eine kontinuierliche Betriebsweise umgestellt werden.

Eine erfolgreiche Pigmentsuspension kann bereits mit der kontinuierlichen Anlage hergestellte werden. Ziel dieser Arbeit soll nun das Hinzufügen der Hauptkomponente des Lacks, das Bindemittel, sein. Besondere Herausforderung dabei sind eine optimale Mischdauer zu finden sowie eine ideale Bereitstellung des Bindemittels zu gewährleisten. Diese Arbeit richtet sich an Studierende der Studiengänge Pharma-, Bio-/ Chemieingenieurwesens, des Maschinenbaus, der Energie- und Verfahrenstechnik oder ähnlichen Vertiefungen.

Der Umfang der Arbeit wird der erforderlichen Leistungspunktzahl entsprechend angepasst. Nach Absprache ist es möglich parallel zur Arbeit Lehrveranstaltungen zu besuchen.

Untersuchung des Ablagerungsverhaltens von Partikeln auf Dellenstrukturen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Hannes Deponte
Forschungsgebiet: Fouling
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Eine Möglichkeit der Effizienzsteigerung bei der Übertragung thermischer Energie in Wärmeübertragern stelle das Einbringen von Strukturierungen, wie z. B. Dellen oder Rippen, auf der wärmeübertragenden Oberfläche dar. Mit der Strukturierung wird potentiell allerdings auch die Ablagerung von suspendierten Partikeln, wie z. B. Sand, Schlamm oder Korrosionsprodukte, aus dem Fluid begünstigt. Das sogenannte Partikelfouling ist eine der häufigsten Ursachen für Belagbildungsprobleme in Wärmeübertragern.

Das Ziel dieser Arbeit ist die experimentelle Untersuchung des Partikelfoulings auf Dellenoberflächen. Die bereits erzielten Ergebnisse sollen um Untersuchungen von Dellenreihen erweitert werden und die bereits Entwickelte Analytik darauf angewendet werden.

Aufbau und Inbetriebnahme einer Technikumsanlage für die Verifizierung von Reinigungssensoren

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Oktober 2019
Betreuer: Niklas Jarmatz
Forschungsgebiet: Fouling und Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Reinigungsvorgänge in der Lebensmittelindustrie werden in der Regel nach dem Cleaning-in-Place (CIP)-Prinzip durchgeführt und sind dabei in Bezug auf die eingesetzten Ressourcen mit hohen Sicherheiten versehen. Diese sind notwendig, da es aktuell keine online-Sensorik gibt, mit welcher der Reinigungsverlauf verfolgt werden kann. Im Verbundprojekt „SensoRein“ soll ein Sensor entwickelt werden, welcher die Überwachung des Reinigungsbedarfs und des Reinigungsergebnisses in geschlossenen Systemen ermöglicht.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll die Technikumsanlage aufgebaut, die benötigte Mess- und Steuerungstechnik angeschlossen sowie das Regelungskonzept im graphischen Programmiersystem LabVIEW etabliert werden. Erste Versuchsläufe an der Anlage gehören ebenso zum Aufgabenportfolio wie analytische Arbeiten im Labor. Wenn du Interesse an einer Arbeit in diesem Themenbereich hast, melde dich bei bei Niklas Jarmatz (n.jarmatz@tu-braunschweig.de).

Empirische Beschreibung der Chemisorption von Chlorwasserstoff und Schwefeloxiden in Müllverbrennungsanlagen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab 01.10.2019
Betreuer: Esther Brepohl
Forschungsgebiet: Nachhaltige Produktionstechnologien
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Die Trockensorption von sauren Schadgasen durch Zugabe von Kalkhydrat oder Natriumhydrogencarbonat ist ein etabliertes Verfahren für die Reinigung von Gasen aus Verbrennungsanlagen. In Hinblick auf die Betriebskosten ist die Menge der Sorptionsmittel relevant. Die notwendige Menge zum Erreichen der vorgegebenen Konzentrationen der Schadkomponenten ist von den Parametern des Gases wie der Zusammensetzung und der Temperatur, dem eingesetzten Reaktionsmittels und dem Anlagenaufbau abhängig. In Hinblick auf die Optimierung der Anlagen- und Prozessauslegung ist es notwendig, die vorhandenen Literaturdaten, Auslegungsdaten und Betriebsdaten zu vergleichen.

In dieser Arbeit soll die Abscheidung von HCl und SO2 in Müllverbrennungsanlagen anhand von Literatur- und Betriebsdaten beschrieben und ein empirisches Modell entwickelt werden. Dieses Modell soll mithilfe von Sorptionsmodellen validiert werden. Die Arbeit richtet sich an alle Studierende der Studiengänge Bio-, Chemie-, und Pharmaingenieurwesen, Maschinenbau, EVT, o.ä. in Bachelor- und Masterstudiengängen. Die Arbeit wird in Kooperation mit der Firma Luehr Filter GmbH aus Stadthagen angeboten. Luehr Filter ist ein Anlagenbauer und Anbieter von Service- und Engineering-Dienstleistungen im Bereich der industriellen Gasreinigung. Das Portfolio umfasst u.a. Schlauchfilter, Systeme für die Trockensorption und SCR-Anlagen. Die Kunden stammen aus verschiedenen Industriebereichen wie der Stahlindustrie, Verbrennungsanlagen oder der Chemieindustrie.

Untersuchung der Stabilität von Polymerdispersionen und dessen Einfluss auf ihr Foulingverhalten

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Annika Hohlen
Forschungsgebiet: Fouling, Polymere
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Die Emulsionspolymerisation ist derzeit das bevorzugte Verfahren für die kommerzielle Herstellung vieler Polymere wie z.B. Vinylacetat oder verschiedener Copolymere mit Butadien. Das Verfahren wird bevorzugt, da das Reaktionsmedium Wasser ist, wodurch der Prozess umweltfreundlicher ist und der Wärme- und stoffaustausch erleichtert wird. Der Polymerisationsprozess wird jedoch häufig durch Ablagerungen auf den Innenwänden der Reaktoren, Leitblechen und Rührern begleitet, welche unerwünscht sind. Begünstigt wird dieser Ablagerungsprozess häufig durch Instabilitäten in der Polymerdispersion. Daher sollen im Rahmen einer Bachelor- oder Studienarbeit mögliche Einflussfaktoren auf das Agglomerationsverhalten von Polymerdispersionen sowie deren Einfluss auf das Ablagerungsverhalten auf wärmeübertragenden Oberflächen untersucht werden. Mit Hilfe einer Literaturrecherche soll ein Messverfahren bezüglich der Charakterisierung der Stabilität von Polymerdispersionen entwickelt werden. Anschließend soll experimentell der Einfluss verschiedener Parameter wie der Feststoffgehalt, die Temperatur oder die Emulgatorkonzentration auf die Stabilität der Dispersion überprüft und Rückschlüsse bezüglich des Ablagerungsverhalten getroffen werden.

Analysieren von Stabilitätsproblemen bei der Naturumlaufverdampfung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Yan Lu
Forschungsgebiet: Analysieren der Stabilitätsprobleme bei der Naturumlaufverdampfung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Naturumlaufverdampfer zeichnen sich durch einen sehr guten Wärmeübergang, einen einfachen Aufbau, sowie einen pumpenlosen Betrieb aus. Hierbei werden in der Industrie die Betriebsbedingungen oft konservativ gewählt, so dass ein stabiler Umlauf sichergestellt wird. In der Literatur sind Stabilitätsprobleme des Naturumlaufes kategorisiert, die mithilfe verschiedener Modelle beschrieben werden können. Bisherige Experimente wurden in der Nähe der Stabilitätsgrenzen durchgeführt. Dabei wurde unter bestimmten Betriebsbedingungen eine zeitliche Veränderung des Umlaufverhaltens beobachtet.

Ziel dieser Arbeit ist eine Zusammenfassung der beobachteten Stabilitätsprobleme sowie eine umfassende Auswertung und Bewertung bereits erhobener Messdaten anhand der bekannten Literatur sowie der aktuellen Stand des Wissens.

Diese Arbeit wird betreut durch Yan Lu (yan.lu@tu-bs.de) und richtet sich an Studierende des Maschinenbaus/EVT, Bio-/Chemieingenieurwesens, Umweltingenieurswesen oder ähnlichen Fachrichtungen. Ein Beginn dieser Arbeit ist ab August möglich.

Digitaler Zwilling: Data Mining und Machine Learning in der Verfahrenstechnik

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab Juli 2019
Betreuer: Katharina Jasch
Forschungsgebiet: Data Mining und Machine Learning
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Naturumlaufverdampfer wurden in den letzten Jahren am ICTV stark beforscht und große Menge an experimentellen Daten gesammelt. Diese Daten wurden bislang dafür verwendet, bestehende physikalische Modelle mit Blick auf eine optimierte Betriebsweise zu ergänzen. Neue Methoden im Bereich Machine Learning und Künstliche Intelligenz eröffnen jedoch neue Möglichkeiten, um basierend auf einer detaillierteren Daten- und Signalanalyse bis hin zu Mustererkennungen und selbstlernenden Algorithmen den Prozessbetrieb auch unter dynamischen Bedingungen zu optimieren.

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden, die Interesse an neuen Methoden zur optimierten Apparate- und Prozesssteuerung kennenlernen möchten. Der Umfang der studentischen Arbeit kann entsprechend der jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Die Daten- und Signalanalyse, Merkmalsextraktion oder Mustererkennung aus historischen Versuchsdaten stehen dabei im Fokus.

Die Arbeit erfolgt in Kooperation mit dem Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InES). Weitere Informationen können gerne bei Katharina Jasch erfragt werden (k.jasch@tu-bs.de oder 0531-3918588).

Reinigungsverhalten einer proteinogenen Modellverschmutzung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Absprache
Betreuer: Hanna Wiese
Forschungsgebiet: Stoffübertragung, Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Der erste Schritt bei der Auflösung von Verschmutzungen in lebensmittelproduzierenden Anlagen (vereinfacht ein polymeres, dreidimensionales Netzwerk) ist der Transport des Reinigungsmediums in die Verschmutzungsschicht. Durch chemische Reaktionen wird dann die Matrix zerstört und es kommt zum Abtrag der Verschmutzung in partikulärer oder gelöster Form. Das komplexe Zusammenspiel der Beschaffenheit der Verschmutzung und die Interaktion mit dem Reinigungsmedium sind nicht hinreichend genau verstanden um Reinigungsprozesse gezielt optimieren zu können.

Um ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen bei der Reinigung zu erhalten, soll im Rahmen dieser Arbeit das Quell- und Auflösungsverhalten der Modellverschmutzung Molkeprotein-Gel an einer Reinigungsanlage im Labormaßstab und in Batch Experimenten umfangreich untersucht werden. Die Reinigungsrate und die Änderung der Dicke der Verschmutzung sind dabei von besonderem Interesse und sollen in Abhängigkeit von Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit untersucht werden.

Strukturänderung eines proteinbasierten Hydrogels während der Reinigung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Absprache
Betreuer: Hanna Wiese
Forschungsgebiet: Stoffübertragung, Rheologie, Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Die Reinigung von Produktionsanlagen ist bei der Herstellung von Lebensmitteln ein ressourcenintensiver Prozess. Aus ökonomischer und ökologischer Sicht ist das ungünstig und eine Minimierung von Chemikalieneinsatz, Menge der Abwasserströme und Energie kann nur erfolgen, wenn der Reinigungsprozess gezielt an die Verschmutzung angepasst – und somit verstanden ist.

Das Zusammenspiel der Stoffübertragungsvorgänge (Diffusion des Reinigungsmedium in die Verschmutzung und Reaktion von Reinigungsmedium und Verschmutzung) und die daraus resultierenden Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Verschmutzung sind dabei von besonderem Interesse: eine Reduzierung der Kohäsionskräfte innerhalb der Verschmutzung ermöglichen dessen Abtrag und somit die Reinigung der verschmutzten Oberfläche. Ziel dieser Arbeit ist es, die visko-elastischen Eigenschaften der Modellverschmutzung Molkeprotein-Gel in Abhängigkeit von der Aggregatbildung des Polymernetzwerkes und der Reinigungsrate zu untersuchen.

Kristallisationsüberwachung mit einem neuartigen Sensorsystem

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Absprache
Betreuer: Conrad Meyer
Forschungsgebiet: Kristallisation
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Kristallisationen spielen in verschiedenen Industriezweigen eine wichtige Rolle. So beinhalten beispielsweise 90 % aller Pharmaprozesse diesen Verfahrensschritt, der unter anderem zur Trennung oder Aufarbeitung von Wirkstoffen genutzt wird. Obwohl Kristallisationen an sich schon lange eingesetzt werden, sind viele Zusammenhänge noch nicht vollständig verstanden. Dazu trägt die Tatsache bei, dass zahlreiche Prozessparameter einen Einfluss auf das Ergebnis haben können. Beispiele sind die Temperatur, Übersättigung, Anwesenheit von Fremdpartikeln oder Impfkristallen, etc. Um eine gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten, ist deshalb eine genaue Kenntnis möglichst vieler dieser Parameter zu jedem Zeitpunkt eines Prozesses erstrebenswert. Aus diesem Grund wird im Rahmen eines ZIM-Projektes ein neuartiges Sensorsystem entwickelt, das verschiedene Messmethoden kombinieren soll, um so in-line ein umfassendes Bild über den Kristallisationsfortschritt in einem Prozess zu bieten.

Ziel dieser Arbeit wird es sein, Erkenntnisse über die Anwendbarkeit eines ersten Prototyps des Sensorsystems zu erhalten. Dazu sollen verschiedene Punkte untersucht werden: Vor allem ist das Verhalten des Messsignals bei Kristallisationen mit verschiedenen Verdampfungs- bzw. Kühlraten, mit/ohne Impfkristallen und bei Über- sowie Untersättigung des Systems von Interesse. Des Weiteren kann die Einbauposition des Sensors einen Einfluss auf die Messsignale haben. Es ist denkbar, dass die Strömung im Kristallisator vom Sensor verändert bzw. gestört wird. Dieser Effekt soll minimiert werden. In diesem Zuge ist auch das Foulingverhalten des Sensors zu betrachten.

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Pharma-, Bio- und Chemieingenieurwesens, Biotechnologie, Chemie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Übertragbarkeit von Ablagerungsproblemen von Labor- auf Pilotanlage

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort, nach Absprache
Betreuer: Lukas Schnöing
Forschungsgebiet: Fouling, Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Die Bildung unerwünschter Ablagerungen (Fouling) bestehend aus komplexen Lebensmittelbestandteilen unterliegt neben einer Ablagerungsbildung und einem strömungsbedingten Abtrag in verfahrenstechnischen Apparaten auch einer Alterung. Dabei handelt es sich um die zeitliche Veränderung der thermischen und mechanischen Eigenschaften von Ablagerungen. Diese Veränderungen führen beispielsweise durch denaturierenden Proteine zwar zu einer Verbesserung der Wärmeleitung durch die Ablagerungsschicht aber auch zu einem erhöhten Druckverlust, einer verminderten Wärmeübertragung und Qualitätseinbußen. Bislang erfolgten am ICTV Foulingexperimente von Milchproteinen in einem laminar betriebenem Strömungskanal in dem die grundlegenden Mechanismen im Labormaßstab untersucht werden. Nun stellt sich die Frage ob lokale und zeitliche Fouling- und Alterungsprobleme in ähnlicher Weise auch in realen Maßstäben auftreten. Aus diesem Grund sollen im Rahmen dieser Arbeit vergleichende Experimente an einer Pilotanlage mit einem Plattenwärmeübertrager durchgeführt werden. Weitere Informationen bekommst du bei Lukas Schnöing (l.schnoeing@tu-bs.de oder 0531/391-2786).

Ablagerungen bei Pasteurisierung oder Sterilisation von Milch - Was ist die beste Reinigungsstrategie

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort, nach Absprache
Betreuer: Lukas Schnöing
Forschungsgebiet: Fouling, Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Zur Haltbarmachung wird Milch thermisch behandelt. Dabei bilden sich unerwünschte Ablagerungen (Fouling) bestehend aus komplexen Lebensmittelbestandteilen auf den wärmeübertragenden Oberflächen. Da sich die Prozesstemperaturen der Pasteurisierung und der Sterilisation deutlich unterschieden, werden in Wärmeübertragern unterschiedliche Ablagerungen erhalten, die sich in Struktur, Festigkeit und thermischen Eigenschaften deutlich unterscheiden. Wichtige Fragestellung die sich daraus ergibt, ist jene nach der optimale Reinigungsstrategie solcher Beläge. Im Rahmen dieser Arbeit sollen unterschiedliche Milchablagerungsschichten bei prozessnahen Pasteurisierungs- und Sterilisationstemperaturen zwischen 70°C und 120°C in einer Batchapparatur erzeugt werden. Anschließend werden die sich in ihren Eigenschaften unterscheidenden Ablagerungen in einem Strömungskanal abgereinigt. Die Effizienz und Effektivität der Reinigung soll anhand verschiedener Parameter bewertet werden. Im Fokus hierbei stehen die Art der Reinigungslösung, deren Konzentration und pH-Wert sowie die Reinigungszeit. Wenn du Interesse an einer experimentellen Arbeit hast, melde dich bei Lukas Schnöing (l.schnoeing@tu-bs.de oder 0531/391-2786).

Festigkeit und Reinigbarkeit von Milchablagerungen - Untersuchungen zur Abhängigkeit

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort, nach Absprache
Betreuer: Lukas Schnöing
Forschungsgebiet: Fouling, Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Eine besondere Voraussetzung in der Milchindustrie ist die Einhaltung von Hygienestandards. Dies schließt insbesondere die rückstandsfreie Entfernung von Lebensmittelresten bei der Reinigung ein. Für ein erfolgreiches Abreinigen von Milchbestandteilen sollten diese eine möglichst geringe Festigkeit aufweisen. Da die Festigkeit stark vom Denaturierungsgrad der Proteine abhängt, der wiederum auf die Temperatur zurückgeführt werden kann, sollte auch die Festigkeit von proteinhaltigen Ablagerungen stark temperaturabhängig sein. An dieser Stelle fehlt jedoch eine systematische Untersuchung, mit der ein solcher Zusammenhang beschrieben werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit sollen proteinhaltige Milchablagerungen a) im Trockenschrank und b) in einem Strömungskanal erzeugt und deren Festigkeit mittels TextureAnayzer durch Eindringversuche ermittelt werden. Dabei kann eine Unterscheidung zwischen homogenen und heterogenen Ablagerungen unternommen und gleichzeitig der Einfluss von verschiedenen Reinigungslösungen untersucht werden. Wenn dein Interesse geweckt ist, melde dich für nähere Informationen bei Lukas Schnöing (l.schnoeing@tu-bs.de oder 0531/391-2786).

Betriebsbereiche und Trennleistungen bei Dünnschichtverdampfern unterschiedlicher Bauart

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: nach Absprache
Betreuer: Stefan Jahnke
Forschungsgebiet: Thermische Verfahrenstechnik
 
Beschreibung:

Aufgrund geringer Verweilzeiten, dem einmaligen Durchlauf und einem Betrieb im Vakuum werden Dünnschichtverdampfer vorzugsweise dort verwendet, wo temperaturempfindliche Stoffe verarbeitet werden müssen. Dies können Anwendung in der Lebensmittel-, Pharma- oder Chemieindustrie sein. Trotz zahlreicher Forschungsarbeiten in den vergangenen Jahrzehnten ist eine Vorausbestimmung der zu erwarteten Trennleistung für eine neue Verfahrensaufgabe erschwert. Grund hierfür sind die hohe Anzahl an Einflussfaktoren (betrieblich, stofflich, apparativ), die unterschiedlichste Auswirkungen, zum Beispiel auf die Verweilzeit, das Benetzungsverhalten oder die Filmausbreitung, hervorrufen.

Am ICTV wurden daher zwei Dünnschichtverdampfer (Laboranlage: Glas, ölbeheizt; Pilotanlage: Edelstahl, dampfbeheizt) unterschiedlicher Baugröße und -art in Betrieb genommen und bereits Verdampfungsversuche von Reinstoffen durchgeführt. In einer nun folgenden Masterarbeit sollen die Apparate weiter fluiddynamisch und wärmetechnisch charakterisiert und verglichen werden. Im Einzelnen beinhaltet die Aufgabenstellung folgende Arbeitspakete:

  • Durchführung von Verdampfungs- und Destillationsversuchen an beiden Apparaten unter gleichen charakteristischen Betriebspunkten
  • Variation der Einflussfaktoren wie Wischerdrehzahl, Wischertyp, Heizmanteltemperatur und Feedaufgabe
  • Quantifizierung der Auswirkungen auf die Verdampferleistung und Ermittlung von Betriebsgrenzen
  • Vergleich und Bewertung der Ergebnisse zu bisherigen Veröffentlichungen

Die Arbeit richtet sich an Studierende der Fachrichtungen MB/EVT, BCI, PI o.ä., die eine Affinität zur thermischen Verfahrenstechnik besitzen und experimentell Arbeiten möchten. Bei Interesse wendet euch an Stefan Jahnke (s.jahnke@tu-bs.de, 0531 391 2785)

Untersuchung des Kondensationsverhaltens neuartiger Turbulenzpromotoren

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Nach Absprache, ab WS 2019/20
Betreuer: Natalie Schwerdtfeger
Forschungsgebiet: Innovative Anlagen- und Apparatekonzepte
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Verdampfung und Kondensation sind zentrale Wärmeübertragungsprozess in vielen Verfahren der stoffumwandelnden Industrie. Als typische Anwendungen sind die Kondensation von Dampf nach einer Rektifikationskolonne, nach einer destillativen Lösungsmittelabtrennung oder das Kondensieren eines Brüden nach einer Eindampfung zu nennen. Meist wird der Dampf durch ein Kühlmedium kondensiert, das heißt beide Medien sind durch eine Wand voneinander getrennt, die Kondensation erfolgt durch eine indirekte Wärmeübertragung. Im Rahmen des Kooperationsprojekts „Turbulenzpromotoren für die Kondensation: Charakterisierung und Leistungsbewertung“ sollen neuartige Einbauten für Rohrbündelwärmeübertrager entwickelt werden, die den Kondensationsprozess in den Rohren verbessern sollen.

Ziel dieser Arbeit ist die Inbetriebnahme und erste Versuche an der Kondensationsanlage. Durch Variation verschiedener Betriebsparameter, wie Absolutdruck, treibende Temperaturdifferenz oder Inertgaszugabe, sollen fluiddynamische und wärmetechnische Erkenntnisse gewonnen werden.

Diese Arbeit richtet sich an Studierende der Studiengänge Bio-/ Chemieingenieurwesens, des Maschinenbaus, der Energie- und Verfahrenstechnik oder ähnlichen Vertiefungen mit Interesse an Apparate- und Anlagentechnik.

Quell-und Auflösungsverhalten eines proteinbasierten Hydrogels

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort, nach Absprache
Betreuer: Hanna Wiese
Forschungsgebiet: Stoffübertragung, Reinigung
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Der erste Schritt bei der Auflösung von Verschmutzungen in lebensmittelproduzierenden Anlagen (vereinfacht ein polymeres, dreidimensionales Netzwerk) ist der Transport des Reinigungsmediums in die Verschmutzungsschicht. Durch chemische Reaktionen wird dann die Matrix zerstört und es kommt zum Abtrag der Verschmutzung in partikulärer oder gelöster Form. Um ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen bei der Reinigung zu erhalten, soll im Rahmen dieser Arbeit das Quell- und Auflösungsverhalten der Modellverschmutzung Molkeprotein-Gel umfangreich untersucht werden.

Je nach Interesse und Umfang der Arbeit können dabei folgende Aspekte fokussiert werden:

  • Diffusion 1) in die Verschmutzungsschicht und 2) im Reinigungsmedium
  • Reaktionskinetik (geschwindigkeitsbestimmende Schritte)
  • 3D-Polymernetzwerkbildung und –zerstörung
  • Änderung der viskoelastischen Eigenschaften

Auswahl und Bewertung von Lösungsmittel für die Synthese pharmazeutisch relevanter Substanzen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Mai 2019
Betreuer: Tobias Sauk
Forschungsgebiet: Pharmaverfahrenstechnik
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Chemische Synthesen finden oft in einer Flüssigkeit statt, dem Lösungsmittels, in welchem einer oder alle Reaktanden gelöst sind. Gut durchmischt, können sich die Reaktanden treffen und reagieren. Darüber hinaus kann ein Lösungsmittel auch starken Einfluss auf die Reaktion selber haben, so erhöhen manche Lösungsmittel abhängig von der jeweiligen Reaktion die Reaktionsgeschwindigkeit, indem Wechselwirkungen mit den Reaktionspartnern stattfinden.

Das Ziel dieser Arbeit ist es für eine Modellsynthese einer pharmazeutisch relevanten Substanz verschiedene Lösungsmittel (Ethanol, Aceton, Acetonitril, DMF, … etc.) in Hinblick auf ihre reaktionsfördernden oder –hemmenden Eigenschaften hin zu untersuchen. Dabei soll nicht nur der Aspekt der Reaktionsgeschwindigkeit betrachtet werden, sondern auch die Löslichkeit der Reaktionspartner, mögliche Nebenreaktionen, Folgeprozesse wie die Aufarbeitung. Letztlich spielen zudem Faktoren wie die Kosten, Umweltverträglichkeit und das Ausmaß der Gesundheitsschädlichkeit eine Rolle. Die Versuche können dabei von einem Laborroboter (Liquid-Handling-System) unterstützt werden. Die Auswertung erfolgt anhand von HPLC.

Die Arbeit richtet sich an Studenten des Bio-/Chemie- und Pharmaingenieurwesens sowie der Biotechnologie oder verwandten Studiengängen. Der Arbeitsumfang kann angepasst werden (Bachelorarbeit, Studienarbeit, Forschungspraktikum).

Entwickeln eines bildgestützten Messverfahrens zur Ermittlung der Verweilzeitverteilung mittels fluoreszierender Farbstoffe

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Vereinbarung
Betreuer: Sven Gutperl
Forschungsgebiet: Fluiddynamik, Messtechnik, Verweilzeit
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Für eine energie- und ressourceneffiziente Auslegung von Trennapparaten sowie zur Auswahl geeigneter Apparatetypen und der verwendeten Einbauten sind Kenntnisse über die erreichbare Trennleistung von grundlegender Bedeutung. Diese hängt jedoch maßgeblich von der vorherrschenden Fluiddynamik ab, sodass Kenntnisse über die innerhalb der Apparate auftretenden Strömungsformen von entscheidender Bedeutung sind. Eine vielversprechende Methode zur Ermittlung der Fluiddynamik stellt die Messung der Verweilzeitverteilung dar, da diese direkt von den vorherrschenden Strömungsformen beeinflusst wird und damit entsprechende Rückschlüsse ermöglicht.

Die Verweilzeitverteilung wird vielfach über eine Messung der Leitfähigkeit ermittelt. Dies führt jedoch zu zusätzlichen Herausforderungen, da die Flüssigkeitsströmung aufgefangen und geeigneten Messsonden zugeführt werden muss, was wiederum die gemessene Verweilzeitverteilung verfälscht und insb. bei komplexeren Versuchsaufbauten nur bedingt möglich ist. Daher soll als Alternative ein bildgestütztes Messverfahren unter Zuhilfenahme von fluoreszierenden Farbstoffen entwickelt und anhand einer Filmströmung auf einer ebenen Platte erprobt werden.

Kompartimentierung von Bio- und Organokatalysatoren zur Optimierung eines Mehrstufen-Eintopfverfahrens

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort möglich
Betreuer: Jun.-Prof. Dr. Julia Großeheilmann und Anett Schallmey
Forschungsgebiet: Bio-, Chemie- und Pharmaverfahrenstechnik, Biochemie
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Die Kompartimentierung ist ein leistungsfähiges Konzept, um Biokatalysatoren in oder hinter (Membran) -Materialien einzuschließen, um entgegengesetzte Reaktionsbedingungen für chemische oder chemische / biokatalytische Reaktionen zu erzeugen. In diesem Projekt sollen Organokatalysatoren und Enzyme in polymerisierte ionische Flüssigkeiten (PILs) eingeschlossen werden, um einen Chemo-Enzymkaskaden-Prozess zur Synthese von enantiomerenreinen Verbindungen zu optimieren. Mithilfe der Kompartimentierung können insbesondere enzymkatalysierte Reaktionen mit inkompatiblen Reaktionsanforderungen kombiniert und für synthetische Zwecke verwendet werden. In solchen Kompartimenten werden sowohl (teilweise) gereinigte Enzympräparate als auch Ganzzellbiokatalysatoren zur Synthese wertvoller Produkte und Zwischenprodukte verwendet.

  • Einbettung von Organo- und Biokatalysatoren in PILs
  • Untersuchung des Einflusses verschiedener Parameter, wie z.B. pH-Wert, Lösungsmittel, Temperatur auf die Katalysatoraktivität und das Gelierungsverhalten
  • Leachingverhalten der Katalysatoren aus den PILs-basierten Hydrogelen
  • Mehrstufen-Eintopf-Synthese mithilfe der immobilisierten Katalysatoren
  • Enzymproduktion
  • Aktivitätsuntersuchungen mit gereinigtem Enzym und Zellextrakt in PILs

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Pharma-, Bio- und Chemieingenieurwesen, Biotechnologie, Biochemie, Chemie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Entwicklung von Spül-und Reinigungsstrategien an einer kontinuierlichen Anlage zur Herstellung von Lacken und Lasuren

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Nach Absprache, ab sofort möglich
Betreuer: Natalie Schwerdtfeger
Forschungsgebiet: Nachhaltige Produktionskonzepte
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Neben der reinen Verfahrensentwicklung gewinnen Aspekte der Nachhaltigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz sowie Umweltschutz zunehmend an Bedeutung für chemische Produktionsprozesse. Im Verbundprojekt Mi²Pro „Skalierbare Milli- und Mikroproduktionstechnik zur energieeffizienten, kontinuierlichen Fertigung in der Prozessindustrie“ soll in Zusammenarbeit mit der Firma Auro Pflanzenchemie AG ein Batch-Prozess zur Herstellung von Lacken und Lasuren auf eine kontinuierliche Betriebsweise umgestellt werden um diesen nachhaltiger zu gestalten

Wirkstofffreisetzung aus Hydrogelen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort möglich
Betreuer: Jun.-Prof. Dr. Julia Großeheilmann und Andrea Mildner
Forschungsgebiet: Bio-, Chemie- und Pharmaverfahrenstechnik
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Der Bedarf an nachhaltigen, leistungsfähigen und zuverlässigen Methoden zur kontrollierten Freisetzung von Arzneistoffen aus Arzneiformen wächst kontinuierlich. Für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung sind verschiedene Lösungsansätze bereits bekannt, wozu auch der Einschluss von Arzneistoffen in Hydrogele gehört. Solche innovativen Systeme ermöglichen die „intelligente“ Abgabe von bioaktiven Molekülen aus Medikamenten. Nachteile bereits existierender intelligenter Hydrogele bestehen in geringer mechanischer Stabilität, begrenztem und nicht vollständig reversiblem Quellvermögen und träge Antwort auf externe Stimuli.

Um diese Eigenschaften zu verbessern, sollen im Rahmen des Projekts neuartige Hydrogele synthetisiert, chemisch modifiziert und als Wirkstoffträger optimiert werden. Das Ziel ist es dabei, Arzneistoffe aus Hydrogelen über einen definierten Zeitraum und an einem bestimmten Ort gezielt freizusetzen, um so die Wirkdauer zu steuern und unerwünschte Wirkungen abseits des Wirkorts zu minimieren. Zunächst soll über die Quellungseigenschaft der Hydrogele eine diffusionsgesteuerte oder chemisch kontrollierte Freisetzung am Beispiel von Modellsubstanzen untersucht werden.

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Pharma-, Bio- und Chemieingenieurwesens, Biotechnologie, Chemie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Synthese neuartiger Hydrogele basierend auf ionischen Flüssigkeiten

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort möglich
Betreuer: Jun.-Prof. Dr. Julia Großeheilmann und Andrea Mildner
Forschungsgebiet: Synthese; Bio-, Chemie- und Pharmaverfahrenstechnik
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Hydrogele eignen sich aufgrund ihrer besonderen Eigenschaft, den Quellungszustand den jeweiligen Umgebungsbedingungen anzupassen, zur Anwendung als Wirkstoffträger. Es gibt viele Medikamente, die nicht mit der höchsten Effizienz verwendet werden können, da das geeignete therapeutische System, das Wirkstofffreisetzungssystem, für eine optimale Anwendung begrenzt ist. Viele pharmazeutische Wirkstoffe werden je nach Anwendung systematisch verabreicht. Um einen therapeutischen Nutzen am Wirkort zu entwickeln, müssen sie daher in ausreichenden Dosen verabreicht werden. Diese Art von Medikation führt zwangsläufig zu stark schwankenden Wirkstoffkonzentrationen in den Zielkompartimenten sowie im gesamten Körper.

Um diese Nachteile zu überwinden, konzentriert sich dieses Projekt auf die Entwicklung neuartiger Wirkstofffreisetzungssysteme auf Basis von ionischen Flüssigkeiten basierten Hydrogelen, indem das Konzept von pH-responsiven Polymeren für eine effektive Wirkstofffreisetzung am Wirkort betrachtet wird. Im Rahmen des Projekts sollen neuartige Hydrogele als Wirkstofffreisetzungssysteme synthetisiert, chemisch modifiziert und als Wirkstoffträger optimiert werden.

Die Arbeit umfasst folgende Schwerpunkte:

  • Synthese von ionischen Flüssigkeiten
  • Umstellung der Synthese von batch to conti
  • Herstellung neuartiger Hydrogele durch Polymerisation
  • Chemische und morphologische Charakterisierung von Hydrogelen
  • Biokompatibilitätsversuche

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Pharma-, Bio- und Chemieingenieurwesens, Biotechnologie, Chemie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Kontinuierliche Aufreinigung von polymerisierten ionischen Flüssigkeiten

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort möglich
Betreuer: Jun.-Prof. Dr. Julia Großeheilmann und Andrea Mildner
Forschungsgebiet: Bio-, Chemie- und Pharmaverfahrenstechnik
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Eine der größten Herausforderungen auf dem Gebiet der Ils ist die Herstellung von polymeren ionischen Flüssigkeiten (engl.: polymeric ionic liquid (PIL)) mit ähnlichen Eigenschaften, wie die monomeren ionischen Flüssigkeiten. PILs, auch als Poly(ionische Flüssigkeiten) bezeichnet, beziehen sich auf eine Unterklasse von Polyelektrolyten und haben in der wissenschaftlichen Literatur zunehmendes Interesse gefunden. PILs werden durch eine radikalische Polymerisation einer ionischen Flüssigkeit hergestellt und vereinen damit die Vorteile einer ionischen Flüssigkeit (z.B. Ionenleitfähigkeit, thermische und chemische Stabilität, einstellbare Lösungseigenschaften) und die Eigenschaften von Polymeren.

Erste Experimente zeigen, dass die meisten IL-Monomere nicht biokompatibel sind. Die auf PILs basierenden Hydrogele zeigen jedoch nach der Polymerisation eine geringe bis keine Toxizität. Dementsprechend muss nach der Synthese das nicht umgesetztes IL-Monomer, das in der PIL zurückbleibt, aufwendig entfernt werden. Um den Waschprozess effizienter zu gestalten, soll nach der PILs-Synthese ein optimierter Downstream-Schritt entwickelt werden. Dies kann z.B. durch eine Festphasenextraktion mit einem Liquid-Handling-System mit integriertem Pipettierroboter (Zinsser Analytics) erreicht werden. Das optimale Lösungsmittel, das Lösungsmittelvolumen und die Anzahl der Waschschritte sollen mittels Auswaschkurven bestimmt werden.

Die Arbeit umfasst folgende Schwerpunkte:

  • Synthese von verschiedenen IL-Monomeren
  • Polymerisation der Ils zu PILs
  • Optimierung der Aufreinigung der PILs
  • Integration eines Liquid-Handling-Systems

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Pharma-, Bio- und Chemieingenieurwesens, Biotechnologie, Chemie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Charakterisierung von Hydrogelen zur Anwendung im medizinischen Bereich

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort möglich
Betreuer: Jun.-Prof. Dr. Julia Großeheilmann und Andrea Mildner
Forschungsgebiet: Bio-, Chemie- und Pharmaverfahrenstechnik
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Hydrogele sind dreidimensionale elastische Polymernetzwerke, die überwiegend aus einer Flüssigkeit bestehen, die vom Polymernetzwerk umschlossen sind. Die Eigenschaften von Hydrogelen liegen zwischen denen einer Flüssigkeit und eines Feststoffs und besitzen daher hohes industrielles Potential, z.B. als Superabsorber in Windeln oder für weiche Kontaktlinsen. Aber auch für technische Anwendungen, z.B. in der Verfahrenstechnik, Biotechnologie oder Medizintechnik gewinnen Hydrogele zunehmend an Bedeutung. Dementsprechend müssen für jede Anwendung spezielle Eigenschaften der Hydrogele durch Synthese und Strukturgebung maßgeschneidert und angepasst werden.

In diesem Projekt sollen polymerisierte ionische Flüssigkeiten (PILs)-basierte Hydrogele chemisch, physikalisch und mechanisch charakterisiert werden. PILs werden durch eine radikalische Polymerisation einer ionischen Flüssigkeit hergestellt und vereinen damit die Vorteile einer ionischen Flüssigkeit (z.B. Ionenleitfähigkeit, thermische und chemische Stabilität, einstellbare Lösungseigenschaften) und die Eigenschaften von Polymeren.

Die Arbeit umfasst folgende Schwerpunkte:

  • Morphologische Charakterisierung (Rasterelektronenmikroskopie)
  • Chemische Charakterisierung (UV/Vis- Spektroskopie, IR, Massenspektrometrie, NMR und FTIR)
  • Mechanische Charakterisierung (Zug- und Druckversuche)
  • Untersuchung des Quell- und Schrumpfverhaltens
  • Verhalten unterschiedlicher Hydrogelgeometrien

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Pharma-, Bio- und Chemieingenieurwesens, Biotechnologie, Chemie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Kontinuierliche Destillation von Mehrkomponentengemischen der Spezialchemie durch Dünnschicht- und Kurzwegverdampfung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: nach Absprache
Betreuer: Stefan Jahnke
Forschungsgebiet: Verdampfung sowie Verfahrens- und Prozessentwicklung
 
Beschreibung:

Im Rahmen des industriegebundenen Forschungsprojekts Mi²Pro werden Batchprozesse hinsichtlich ihrer Umstellung auf eine kontinuierliche und nachhaltige Prozessführung in der Chemieindustrie untersucht. Ein Teilaufgabe sieht dabei vor, ein Mehrkomponentengemisch mit einem mittelsiedenden Wertprodukt aus einer gekoppelten Dünnschicht- und Kurzwegverdampferstufe kontinuierlich abzudestillieren. Allgemein eignen sich diese beiden Verdampfertypen hervorragend zur Auftrennung thermisch sensibler sowie viskoser Medien. In ihnen sind Prozessdrücke ≤ 1 mbar abs realisierbar. Dadurch lässt sich die Siedetemperatur unter die thermische Zersetzungstemperatur absenken und eine produktschonende Verdampfung durchführen. Aufgrund der komplexen apparativen, betrieblichen sowie stofflichen Abhängigkeiten bei der Dünnschicht- und Kurzwegverdampfung sind experimentelle Untersuchungen erforderlich.

Die Arbeit umfasst folgende Schwerpunkte:

  • Durchführung von Verdampfungsversuchen von Mehrkomponentengemischen an einer vollautomatisierten Dünnschicht- und Kurzwegverdampferanlage im Labormaßstab
  • Variation von Prozessparametern wie Prozessdruck, Heizmanteltemperatur, Wischerdrehzahl und Feedbelastung
  • Aufstellen von Massen- und Energiebilanzen
  • Analytische Bestimmung von Ausbeuten und Reinheiten bei den gewählten Prozessbedingungen
  • Inline-Prozessüberwachung durch Raman-Spektroskopie

Cleaning Map for Prediction of Food Fouling Removal

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Start: As soon as possible
Contact: Nathalie Gottschalk
Hannes Deponte
Research Area: Fouling and Cleanaing
Announcement: PDF-Announcement
 
Description:

The design of cleaning protocols for Cleaning-in-Place is generally based on empirical values and cleaning validations. Insufficient cleaning causes high hygienic risks, especially in the food industry and therefore cleaning is often operated too long, too hot and too intensive to be on the safe side. An optimization of the cleaning protocols usually requires many cleaning tests to be carried out directly on the production plant, which leads to high costs. For this reason, the optimization of Cleaning-in-Place has a significant economic and ecological potential. Therefore a cleaning map should be developed to identify beneficial cleaning procedures and parameters to maximize possible savings.

In this project different topics for theses are possible. A focus on laboratory work to determine characteristic soil properties, for example with Fluid Dynamic Gauging or rheometer, is equally possible to theoretical work on modelling or dimensional analysis using software like MODDE and MATLAB. For a master thesis both parts can also be combined, of course.

This research topic is directed to students of pharmaceutical, biological and chemical process engineering, mechanical engineering (specialization: process engineering), biotech-nology, food technology and chemistry.

Entwicklung einer Regelungsmethodik für eine kontinuierlichen Produktionsanlage

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Nach Absprache, ab sofort möglich
Betreuer: Natalie Schwerdtfeger
Forschungsgebiet: Nachhaltige Produktionskonzepte
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Viele Produkte der spezialchemischen und pharmazeutischen Produktion werden diskontinuierlich oder semi-kontinuierlich hergestellt. Dies ist oft mit einem hohen Einsatz an Personal, Energie sowie Reinigungsmitteln verbunden. Im Verbundprojekt Mi²Pro „Skalierbare Milli- und Mikroproduktionstechnik zur energieeffizienten, kontinuierlichen Fertigung in der Prozessindustrie“ soll in Zusammenarbeit mit der Firma Auro Pflanzenchemie AG ein Batch-Prozess zur Herstellung von Lacken und Lasuren auf eine kontinuierliche Betriebsweise umgestellt werden.

Ziel dieser Arbeit ist die Ausarbeitung eines Regelungskonzepts der neuen kontinuierlichen Produktionsanlage. Geeignete Regelungsverfahren werden in einer Literaturrecherche ermittelt. Anschließend folgt das Erstellen und Erproben einer geeigneten Regelung an der kontinuierlichen Laboranlage. Diese Arbeit richtet sich an Studierende der Studiengänge Bio-/ Chemieingenieurwesens, des Maschinenbaus, der Energie- und Verfahrenstechnik oder ähnlichen Vertiefungen mit Interesse an Regelungstechnik.

Inbetriebnahme einer kontinuierlichen Anlage zur Herstellung von Lacken und Lasuren

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Nach Absprache, ab sofort möglich
Betreuer: Natalie Schwerdtfeger
Forschungsgebiet: Nachhaltige Produktionskonzepte
Ausschreibung: PDF-Ansicht
 
Beschreibung:

Viele Produkte der spezialchemischen und pharmazeutischen Produktion werden diskontinuierlich oder semi-kontinuierlich hergestellt. Dies ist oft mit einem hohen Einsatz an Personal, Energie sowie Reinigungsmitteln verbunden. Im Verbundprojekt Mi²Pro „Skalierbare Milli- und Mikroproduktionstechnik zur energieeffizienten, kontinuierlichen Fertigung in der Prozessindustrie“ soll in Zusammenarbeit mit der Firma Auro Pflanzenchemie AG ein Batch-Prozess zur Herstellung von Lacken und Lasuren auf eine kontinuierliche Betriebsweise umgestellt werden.

Ziel dieser Arbeit soll die Inbetriebnahme der Anlage sein. Dazu zählen das Erproben und Kombinieren der einzelnen Anlagenmodule und die Ausarbeitung erster Produktwechsel- und Reinigungsstrategien. Diese Arbeit richtet sich an Studierende der Studiengänge Pharma-, Bio-/ Chemieingenieurwesens, des Maschinenbaus, der Energie- und Verfahrenstechnik oder ähnlichen Vertiefungen.

Methodenentwicklung zur Löslichkeitsbestimmung bei Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab Januar 2019
Betreuer: Tobias Sauk
Forschungsgebiet: Pharmaverfahrenstechnik
 
Beschreibung:

Die Löslichkeit stellt für verfahrenstechnische Prozesse wie der Kristallisation und Extraktion eine entscheidende Größe dar. Darüber hinaus hat die Verfügbarkeit der Reaktanden in der Lösung und damit deren Löslichkeit auch bei chemischen Reaktionen einen maßgeblichen Einfluss. Betrachtet man nun kontinuierliche Verfahren, im speziellen chemische Reaktionsprozesse, wird die Löslichkeit noch bedeutsamer. Hier kann ein mangelndes Verständnis über die Löslichkeit zu Verblockungen und nur geringer Produktivität führen.

Das Ziel der Arbeit soll die Entwicklung von Methoden sein, um vor allem bei schwer oder nur moderat löslichen Substanzen die Löslichkeit zu bestimmen. Große Herausforderungen sind dabei allem voran die Probenentnahme und Vermessung der Proben bei Temperaturen weit oberhalb der Raumtemperatur. Die Durchführung erfolgt am Beispiel einer Auswahl an Substanzen und Lösungsmitteln sollen die Löslichkeiten bestimmt werden. Die Arbeit umfasst sowohl die Recherche zu etablierten Methoden als auch umfassende praktische Versuche zur Löslichkeitsbestimmung.

Die Arbeit richtet sich an Studenten des Bio-/Chemie- und Pharmaingenieurwesens sowie der Biotechnologie oder verwandten Studiengängen. Der Arbeitsumfang kann angepasst werden (Bachelorarbeit, Studienarbeit, Forschungspraktikum).

Kontinuierliche Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen in Mikroreaktoren

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Moritz Rehbein
Forschungsgebiet: Pharmaverfahrenstechnik
 
Beschreibung:

Potentielle Wirkstoffe aus der Molekülklasse der Paullone sind Untersuchungsgegenstand am neuen Zentrum für Pharmaverfahrenstechnik (PVZ) der TU Braunschweig. Viele der 300 bis heute untersuchten Paullone weisen interessante, pharmazeutisch relevante Eigenschaften auf. Traditionell erfolgt die Herstellung von solchen Wirkstoffen absatzweise in sogenannten Batch-Kampagnen. Der Trend in der pharmazeutischen Forschung und Produktion geht allerdings dahin, innovative, kontinuierliche Herstellungsprozesse in Mikroreaktoren zu etablieren, da diese oftmals ressourcenschonender arbeiten, exzellente Massen- und Wärmeübertragungseigenschaften aufweisen und somit eine hervorragende Prozesskontrolle bieten.

Im Rahmen dieser Arbeit soll nun untersucht werden, inwieweit sich verschiedene relevante Paullone mithilfe eines kontinuierlichen Mikroreaktors herstellen lassen. Ein solches, kontinuierliches Prozesskonzept besteht aus Pumpen, Mischern, Verweilzeitstrecken und Katalysatorpackung. Basierend auf einer vorangegangenen Arbeit soll der Reaktoraufbau verbessert und der Einfluss verschiedener Prozessparameter (etwa Temperatur, Verweilzeit, Eduktverhältnis, Konzentration etc.) auf die Produktbildung und -reinheit untersucht werden.

Die Arbeit richtet sich an Studierende des Bio-/Chemie- und Pharmaingenieurwesens sowie der Biotechnologie, Chemie oder verwandter Studiengänge. Der Arbeitsumfang kann an die Art der Arbeit (Bachelor-, Studien-, Masterarbeit) angepasst werden.

Prozesssimulation in ChemCAD (Rektifikation)

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Vereinbarung
Betreuer: Sven Gutperl
Forschungsgebiet: Stofftrennung, Laboranalytik, Rektifikation, Simulation
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Als Zugpferd der thermischen Verfahrenstechnik kann die Rektifikation in den gängigen Prozesssimulatoren (ChemCAD, Aspen Plus …) im allgemeinen sehr gut abgebildet werden, sodass praktisch jeder Rektifikationsprozess im Zuge der Apparate- und Anlagenauslegung auf Grundlage von Simulationen entwickelt und nur noch sporadisch unter Zuhilfenahme experimenteller Untersuchungen ausgelegt wird.

Zur Untersuchung der erreichbaren Trennleistung für solche Trennaufgaben steht im Institut eine Versuchsanlage zur Verfügung, dessen Betrieb durch entsprechende Prozesssimulationen unterstützt werden soll. Ziel dieser Arbeit soll daher zunächst sein, den apparativ umgesetzten Prozess in ChemCAD abzubilden und bereits untersuchte Betriebspunkte nachzubilden. Auf dieser Grundlagen sollen daraufhin aussagekräftige Betriebspunkte vorausberechnet und damit der zu untersuchende Versuchsraum eingeschränkt werden.

Neuartige Stoffsysteme für eine energie-und ressourceneffizientere Stofftrennung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Vereinbarung
Betreuer: Sven Gutperl
Forschungsgebiet: Stofftrennung, Laboranalytik, Rektifikation, Simulation
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Für eine energie- und ressourceneffiziente Auslegung von Trennapparaten sowie zur Auswahl geeigneter Apparatetypen und der verwendeten Einbauten sind Kenntnisse über die erreichbare Trennleistung von grundlegender Bedeutung. Je nach Trennverfahren und Apparatetyp sind unterschiedliche Auslegungs- und Berechnungsmethoden bekannt, welche im Wesentlichen auf eine Abschätzung des erreichbaren Stoffübergangs abzielen. In einigen Fällen, wie etwa der Trennung viskoser Stoffgemische, führen die bekannten Modelle jedoch zu fehlerhaften Ergebnissen und die tatsächlich erzielbare Stofftrennung liegt weit unterhalb des abgeschätzten Werts, sodass hierfür insb. mit Blick auf die Energie- und Ressourceneffizienz neue Modellgleichungen für die Apparateauslegung erforderlich werden.

Die Trennleistung kann zum einen über bekannte Modellgleichungen unter Berücksichtigung von Gemisch- und Apparateeigenschaften vorausberechnet oder experimentell bestimmt werden. Zur experimentellen Bestimmung kommen vor allem niedrig-viskose Stoffgemische zum Einsatz. Die Modelle sind also nicht auf die Trennung höher-viskoser Gemische, welche in realen Prozessen den weitaus größeren Anteil der Trennaufgaben ausmachen, übertragbar. Die standardisierten Stoffgemische sind für entsprechende Trennleistungsmessungen ungeeignet.

Für eine verbesserte Apparate- und Prozessauslegung gilt es im Zuge verschiedener Arbeiten daher, geeignete Stoffgemische zu entwickeln und mit anschließenden Trennleistungsmessungen zu erproben.

Naturumlaufverdampfung mithilfe von hiTRAN®-Elementen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Yan Lu
Forschungsgebiet: Naturumlaufverdampfung mithilfe von hiTRAN®-Elementen
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Naturumlaufverdampfer zeichnen sich durch einen sehr guten Wärmeübergang, einen einfachen Aufbau, sowie einen pumpenlosen Betrieb aus. Der Umlauf stellt sich aufgrund der Dichtedifferenz zwischen dem flüssigen Einlauf und dem Dampf-Flüssigkeits-Gemisch im Verdampferrohr ein. Die enge Kopplung von Fluid- und Thermodynamik schränkt jedoch die Einsatzbereiche von Naturumlaufverdampfern ein, da der Umlauf stark von den Betriebsbedingungen wie Betriebsdruck, Flüssigkeitsstand und treibender Temperaturdifferenz zwischen der Heiz- und Verdampfungsseite beeinflusst wird. Vorarbeiten haben gezeigt, dass mithilfe von Turbulenzpromotoren wie Drahtgestrickeinbauten oder oberflächenstrukturierten Rohren die Einsatzbereiche erweitert werden können.

Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene hiTRAN®-Elemente zur Untersuchung der Einflüsse von der Schlaufendichte und der Bestückungslänge im Verdampferrohr eingesetzt. Experimente werden in der Nähe der Stabilitätsgrenze des Naturumlaufverdampfers mit Glattrohren durchgeführt, damit mögliche Betriebserweiterungen identifiziert werden können. Weitere Schwerpunkte der Arbeit sind die fluiddynamische und wärmetechnische Auswertung der Experimente sowie der Vergleich mit dem Stand des Wissens.

Diese Studien-/Masterarbeit richtet sich an Studierende des Maschinenbaus/EVT, Bio-/Chemieingenieurwesens, Umweltingenieurswesen oder ähnlichen Fachrichtungen. Ein Beginn ist ab sofort möglich.

Optimierung des Herstellungsprozesses eines Polymers anhand von experimentellen Untersuchungen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Annika Hohlen
Forschungsgebiet: Fouling
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Während der Herstellung von Polymeren lagern sich betriebsbedingt vermehrt Polymerrückstände auf den gekühlten Reaktorwänden ab, wodurch die Abfuhr der Reaktionswärme verschlechtert wird. Um diesem entgegen zu wirken, muss die Kühlleistung erhöht werden, was wiederum zu erhöhten Energiekosten führt. Ein neuartiger Ansatzpunkt zur Verringerung dieser Ablagerungen ist der Einsatz von modifizierten Oberflächen, sogenannten Diamond Like Carbon (DLC) Beschichtungen. Damit diese Beschichtungen industriellen Einsatz finden können, muss deren Funktionalität zunächst im Labor erprobt werden. Daher soll im Rahmen einer studentischen Arbeit der Einfluss von verschiedenen DLC-Oberflächen auf das Ablagerungsverhalten einer reagierenden Polymerreaktion untersucht werden. Des Weiteren soll auch der Einfluss der abgeführten Wärme, sowie des Strömungsgeschwindigkeit untersucht werden.

Bestandteil der Arbeit ist zum einen die Durchführung einer Polymersynthese zum anderen die Quantifizierung der Polymerablagerung. Die Quantifizierung der Polymerablagerung erfolgt u.a. optisch mit einem Digitalmikroskop sowie über den Massenzuwachs. Die Arbeit richtet sich an Studierende des Pharma-, Bio-/ Chemieingenieurwesens, der Biotechnologie und der Chemie.

Untersuchung und Charakterisierung des Foulingverhaltens in Mikrokomponenten

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Christoph Spiegel
Forschungsgebiet: Fouling und Reinigung
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Eine vielversprechende Möglichkeit zur Gestaltung innovativer, qualitäts-optimierter sowie ressourcenschonender Produktionsprozesse ist die konse-quente Verwendung von Mikroproduktionstechnik. Trotz aller Vorteile, die mit dem Einsatz von Mikrokomponenten in kontinuierlichen Prozessen verbunden sind, existieren eine Reihe von Besonderheiten bezüglich ihres Betriebs, ihres Foulingverhaltens sowie ihrer Reinigung.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen daher mithilfe eines Modelstoffsystems erste Foulingschichten erzeugt und generelle Erkenntnisse über den Betrieb dieser Versuchsanlage gewonnen werden. Neben der systematischen Untersuchung von Einflussfaktoren, wie beispielsweise Temperatur und Strömungsge-schwindigkeit, steht die Entwicklung einer geeigneten Methode zur Detektion von Fouling in Mikrokomponenten im Fokus dieser Arbeit.

Diese studentische Arbeit ist in das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Forschungsprojekt Mi²Pro eingegliedert und richtet sich insbesondere an Studierende des Maschinenbaus mit der Vertiefung Verfahrenstechnik, des Bioingenieurwesens oder ähnlichen Fachrichtungen. Die konkrete Aufgabenstellung kann nach Art und Umfang der Studienleistung angepasst werden.

Entwicklung von Cleaning in Place (CIP) Reinigungsstrategien für Mikrokomponenten

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Christoph Spiegel
Forschungsgebiet: Fouling und Reinigung
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Der Einsatz und das Betriebsverhalten von Mikrokomponenten in kontinuier-lichen Produktionsprozessen ist nach wie vor Gegenstand vieler Forschungs-vorhaben. Trotz der steigenden Verbreitung von Mikroproduktionstechnik insbesondere zur Herstellung von Feinchemikalien sowie speziellen Lebens-mittelprodukten wird die Reinigung von Mikrokomponenten bisher nicht oder nur unzureichend betrachtet.

Ziel dieser Arbeit ist es daher, erste Reinigungsversuche an zuvor erzeugten Foulingschichten in Mikrokomponenten durchzuführen. Neben der Auswahl geeigneter Reinigungsmittel steht die Charakterisierung der Wirkmechanismen sowie des generellen Reinigungserfolges im Fokus. Darüber hinaus sind bereits bekannte CIP-Strategien aus dem Makromaßstab auf ihre Anwendbarkeit im Mirkomaßstab zu überprüfen, so dass erste Reinigungsstrategien speziell für Mikrokomponenten abgeleitet werden können.

Diese studentische Arbeit ist in das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Forschungsprojekt Mi²Pro eingegliedert und richtet sich insbesondere an Studierende des Maschinenbaus mit der Vertiefung Verfahrenstechnik, des Bioingenieurwesens oder ähnlichen Fachrichtungen. Die konkrete Aufgabenstellung kann nach Art und Umfang der Studienleistung angepasst werden.

Kristallisation chemisch-/pharmazeutischer Wertprodukte in einem Rotating Disc Reactor (RDR)

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: nach Absprache
Betreuer: Marius Meise
Forschungsgebiet: Pharmaverfahrenstechnik
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Bei der Aufarbeitung von chemisch-/pharmazeutischen Wertprodukten dient die Kristallisation neben der Erhöhung der Reinheit, der gezielten Einstellung von Produkteigenschaften wie Kristallgröße, Morphologie, etc. Großtechnisch wird diese Grundoperation in der Regel im Chargenbetrieb in Batch-Reaktoren durchgeführt. Diese weisen bauartbedingt Nachteile wie Temperatur- oder Strömungsgradienten auf. Des Weiteren können die verwendeten Rührorgane zu einer unerwünschten Zerkleinerung des gebildeten Kristallisats führen. Zur Erreichung notwendiger Qualitätskriterien ist daher der Betrieb in ökonomisch oder ökologisch ungünstigen Prozessfenstern nötig. Die Entwicklung neuer Apparatedesigns wird von daher intensiv beforscht.

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neuartiges Reaktordesign, der sogenannte Rotating Disc Reactor (RDR), untersucht. Dieser weist aufgrund einer neuartigen Bauart eine gute Durchmischung ohne Rührorgane oder Einbauten auf und ist somit zur Kristallisation besonders empfindlicher Stoffe geeignet. Anhand verschiedener Modellsysteme sollen Prozessführungskonzepte zur gezielten Einstellung der Größen Ausbeute, Kristallgröße sowie Kristallgrößenverteilung entwickelt werden.

Der Umfang der Arbeit wird der erforderlichen Leistungspunktzahl entsprechend angepasst. Es ist die Möglichkeit gegeben parallel zur Arbeit Lehrveranstaltungen zu besuchen.

Wohin mit den ganzen ausgedienten Getränkeflaschen? Wie kann man den Plastik-Müll in Seen und Meeren noch verwerten?

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Lars Leipert Esther Peschel
Forschungsgebiet: Nachhaltige Produktionskonzepte
Ausschreibung:

PDF-Ansicht

 
Beschreibung:

Diese Fragestellungen werden im Rahmen des Projekts „solvoPET“ bearbeitet. Es soll ein skalierbares, kontinuierliches Solvolyse-Verfahren zur stofflichen Verwertung auch bisher nicht verwertbarer Verbunde aus PET und weiteren Polymeren sowie PET in technischen Anwendungen weiter entwickelt und in einer Technikumsanlage realisiert werden. Es ist das Ziel, sowohl farbige als auch Multilayermaterialien ohne aufwändige Vorsortierung zu verwerten. Das Forschungskonsortium strebt an, die monomeren Bausteine Monoethylenglykol (MEG) und Terephthalsäure (TPA) zu produzieren, die nahtlos in etablierte stoffliche Wertschöpfungsketten eingeschleust werden können. Das Aufgabengebiet umfasst neben der Durchführung von Versuchen und Analysen auch konstruktive Aufgaben.

Dir macht das wissenschaftliche Arbeiten Spaß und möchtest am Forschungsprojekt mitwirken? Dann melde dich bei Esther Peschel (e.peschel@tu-braunschweig.de) 0531 / 391-8581 oder Lars Leipert (l.leipert@tu-braunschweig.de oder 0531/391-2783) Es besteht außerdem die Möglichkeit das Thema im Rahmen einer studentischen Arbeit zu vertiefen.

Tropfenmitriss bei der Entspannungsverdampfung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab Februar 2018
Betreuer: Katharina Jasch
Forschungsgebiet: Verdampfung und innovative Kolonneneinbauten
 
Beschreibung:

Im Rahmen des industriegebundenen Forschungsprojektes TERESA wird die Tropfenentstehung und der Tropfenmitriss in Trennkolonnen und Verdampfern untersucht. Ziel ist es, Parameter zu identifizieren, die eine starke Tropfenbildung verursachen, sowie Maßnahmen zur Reduzierung und Handhabung dieser aufzuzeigen.

Bei der Entspannungsverdampfung ist die Gefahr der Bildung vieler und kleiner Tropfen aufgrund der schlagartigen Druckreduktion besonders groß. Im ICTV werden daher betriebliche, apparative und stoffliche Parameter in einem Entspannungsverdampfer im Technikumsmaßstab variiert, um die Auswirkungen im Hinblick auf Tropfenentstehung und–mitriss zu analysieren. Darüber hinaus werden in Zusammenarbeit mit Industriepartnern u.a. neue Einbauten entwickelt und deren Abscheideeffizienz im Verdampfung bestimmt.

Die Arbeit kann folgende Punkte umfassen:

  • Durchführung von Verdampfungsversuchen bei verschiedenen Prozessparametern wie Gasbelastung oder Druckdifferenz
  • Durchführung von Verdampfungsversuchen mit verschiedenen Stoffsystemen zur Untersuchung des Tropfenmitrisses bei veränderter Viskosität und Oberflächenspannung
  • Aufstellen von Massen- und Energiebilanzen

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Ingenieurwissenschaften, die Interesse an experimentellen Untersuchungen mit direktem Bezug zur Industrie haben und Erfahrungen im Bereich Anlagenbetrieb und Messtechnik sammeln wollen.

Polymeraufreinigung in Packungskolonnen

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort/nach Absprache
Betreuer: Sven Gutperl
Forschungsgebiet: Rektifikation
 
Beschreibung:

Die Rektifikation ist das großtechnisch am häufigsten eingesetzte thermische Trennverfahren und findet somit in nahezu allen Bereichen der chemischen, petrochemischen, biotechnologischen und pharmazeutischen Industrie Anwendung. Darüber hinaus resultieren aus der steigenden Komplexität der Produktions- und Aufarbeitungsprozesse zunehmend anspruchsvollere Trennaufgaben, was insbesondere vor dem Hintergrund energie- und ressourceneffizienter Apparate zu besonderen Herausforderungen führt. Hier werden häufig strukturierte Packungen eingesetzt, da diese eine große Phasengrenzfläche bei geringen Druckverlusten ermöglichen.

Als anspruchsvolle Trennaufgabe kann bspw. die Trennung viskoser Stoffgemische angesehen werden, welche etwa bei der Polymeraufreinigung oder der CO2-Sequestrierung auftritt. Hierbei ist der Stofftransport innerhalb der flüssigen Phase erheblich behindert, was zu einer verminderten Trennleistung sowie einem höheren Druckverlust führt und daher von hohem wissenschaftlichem und industriellem Interesse ist.

Daher soll die Trennung viskoser Gemische im Rahmen von studentischen Arbeiten näher beleuchtet und schließlich ein tieferes Grundverständnis durch Anlagenversuche, Simulationen, Stoffcharakterisierung und fluiddynamische Betrachtungen gewonnen werden.

Mögliche Aufgabenstellungen richten sich an alle Studierende, die Interesse an Forschungstätigkeiten auf dem Gebiet der Rektifikation haben und Erfahrungen im Bereich Labor, Analytik, Anlagenbetrieb oder Simulation sammeln wollen.

Entwicklung eines Aufarbeitungskonzepts für elektrochemisch synthetisierte Biokraftstoffe

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: nach Absprache
Betreuer: Moritz Rehbein
Forschungsgebiet: Mobilität
 
Beschreibung:

Biokraftstoffe sind organische Substanzen die aus erneuerbaren Quellen gewonnen und als Brennstoffe, z.B. für Kraftfahrzeuge, verwendet werden. Neben bereits kommerziell genutzten Stoffen wie Bio-Ethanol und Bio-Diesel stellen Furane interessante, potentielle Biokraftstoffe dar. olg versprechenden Weg darstellt, Energie zu speichern. Die Methode ist aus zweierlei Gründen interessant. Zum Einen kann das aus Biomasse produziertes Furfural als Edukt genutzt werden. Zum Anderen bietet diese Technik die Möglichkeit erneuerbare Energie, z.B. aus Wind- und Solaranlagen, elektrochemisch in dem produzierten 2-Methylfuran zu speichern. Die elektrochemische Synthese erfolgt in einem wässrigen Elektrolyten. Anschließend soll das entstandene 2-Methylfuran von der Elektrolytlösung getrennt werden, welche aus wirtschaftlichen Gründen rezykliert wird. Das gewonnene 2-Methylfuran muss ebenfalls aufgearbeitet werden.

Aus der Gruppe der Furane gilt 2-Methylfuran als vielversprechender Biokraftstoff, vor allem für die Nutzung in Verbrennungsmotoren. Am Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie konnte gezeigt werden, dass die elektrochemische Umsetzung von Furfural durch zweifache Reduktion zu 2-Methylfuran einen Erfolg versprechenden Weg darstellt, Energie zu speichern. Die Methode ist aus zweierlei Gründen interessant. Zum Einen kann das aus Biomasse produziertes Furfural als Edukt genutzt werden. Zum Anderen bietet diese Technik die Möglichkeit erneuerbare Energie, z.B. aus Wind- und Solaranlagen, elektrochemisch in dem produzierten 2-Methylfuran zu speichern. Die elektrochemische Synthese erfolgt in einem wässrigen Elektrolyten. Anschließend soll das entstandene 2-Methylfuran von der Elektrolytlösung getrennt werden, welche aus wirtschaftlichen Gründen rezykliert wird. Das gewonnene 2-Methylfuran muss ebenfalls aufgearbeitet werden.

In dieser Arbeit soll ein Aufarbeitungskonzept für die kontinuierliche, elektrochemische Herstellung von 2-Methylfuran erarbeitet werden. Dazu ist es zunächst notwendig, den Herstellungsprozess zu charakterisieren sowie zu bilanzieren. Des weiteren sind relevante Stoffdaten der beteiligten Komponenten zu ermitteln. Anhand dieser Stoffdaten können dann diverse Aufarbeitungskonzepte entworfen und, ggf. unterstützt durch Fließbildsimulationen in z.B. ChemCAD, bewertet und vergleichen werden.

Diese eher theoretische Arbeit richtet sich an Studierende der Fachrichtungen Bio-, Chemie- und Pharmaingenieurwesen sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik). Der Umfang der Arbeit kann an die erforderliche Leistungspunktezahl angepasst werden. Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.

Bestimmung von Diffusionskoeffizienten bei der Reinigung

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: nach Absprache
Betreuer: Nathalie Gottschalk
Forschungsgebiet: Fouling
 
Beschreibung:

Die Reinigung von Produktionsanlagen in der Lebensmittelindustrie spielt aus Gründen der Hygiene, Produktqualität und Wirtschaftlichkeit eine große Rolle und birgt nach wie vor ein erhebliches Optimierungspotenzial. Für die Modellierung von Reinigungsprozessen sind Diffusionskoeffizienten ein entscheidender Parameter. Sowohl die Diffusion einer Verschmutzung in ein Reinigungsmittel als auch die Diffusion des Reinigungsmittels in die Verschmutzung hängen u.a. entscheidend von der Temperatur und dem pH-Wert des Reinigungsmittels ab.

Ziel dieser Arbeit ist daher die experimentelle Bestimmung von Diffusionskoeffizienten verschiedener Modellverschmutzungen in ein Reini-gungsmittel und des Reinigungsmittels in die Modellverschmutzungen. Dazu werden u.a. die Verschmutzungen dem Reinigungsmittel ausgesetzt, nach unterschiedlichen Zeiten Reinigungsmittelproben gezogen und der Protein-/ Kohlenstoff-/Fettgehalt analytisch bestimmt. Weiterhin werden Messungen am Fluid Dynamic Gauging durchgeführt und mit anderen Versuchsmethoden verglichen.

Die Arbeit richtet sich an Studierende des Pharma-, Bio-/ Chemieingenieurwesens, des Maschinenbaus (Verfahrenstechnik), der Chemie und der Biotechnologie.

Etablierung und Charakterisierung einer Kristallisationsmethode zur Herstellung eines pharmazeutischen Wirkstoffes

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: ab sofort
Betreuer: Marius Meise
Forschungsgebiet: Pharmaverfahrenstechnik
 
Beschreibung:

Die Kristallisation ist eine der wichtigsten Grundoperationen in nahezu jedem pharmazeutischen Herstellungsprozess. Sie dient dabei der Aufreinigung und Isolierung des Wirkstoffes sowie der Erzeugung physikalischer Kristalleigenschaften (Größe, Morphologie, …) für die anschließende Formulierung.

Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung einer Kristallisationsmethode für die Herstellung eines pharmazeutischen Wirkstoffes. Das in einer vorangegangenen Arbeit etablierte Verfahren soll charakterisiert und hinsichtlich relevanter Einstellungsparameter optimiert werden. Dazu steht ein modernes Labor sowie Analytik (FBRM, ATR-FTIR, UHPLC, …) zur Verfügung.

Die Arbeit richtet sich an alle Studierenden der Fachrichtung Chemie, Bio-, Chemie-, Pharmaingenieurwesen, Biotechnologie sowie Maschinenbau (Verfahrenstechnik).

Der Umfang wird der erforderlichen Leistungspunktzahl entsprechend angepasst. Parallel zur Arbeit können Lehrveranstaltungen besucht werden.

Von der Batch- zu konti-Synthese: neue Herstellungsverfahren für pharmazeutische Wirkstoffe

  Forschungspraktikum   Masterarbeit   Studienarbeit   Bachelorarbeit
     
Beginn: Ab sofort
Betreuer: Moritz Rehbein
Forschungsgebiet: Pharmaverfahrenstechnik
 
Beschreibung:

In Kooperation mit dem Institut für Medizinische und Pharmazeutische Chemie wird im Projekt „µ-Props“ unter Anderem an neuen, innovativen Herstellungsverfahren für pharmazeutische Wirkstoffe gearbeitet. Ziel ist dabei, die Synthese und Aufarbeitung vom batch-Prozess hin zu einem kontinuierlichen Verfahren zu übertragen, um so gleichbleibend hohe Produktqualitäten, geringe Ressourcenverschwendung und Abfallproduktion zu erreichen. Als Modellwirkstoff dient dabei KuFal194, ein vielversprechender, potenzieller Wirkstoff für die Forschung an Alzheimer und Down Syndrom.

Ziel dieser Arbeit ist die Herstellung der ersten Vorstufen des Wirkstoffes. Dazu soll zunächst das entsprechende Laborprotokoll am ICTV umgesetzt und die Synthese so etabliert werden. Anschließend erfolgt eine Optimierung des Prozesses hinsichtlich gesteigerter Ausbeuten und reduzierter Reaktionszeiten, wofür moderne Apparate zur Verfügung stehen. Auch die Aufarbeitung der Produkte soll untersucht und optimiert werden. Verfahren, die hier zum Einsatz kommen sind typische Grundoperationen z.B. flüssig/flüssig Extraktion, Kristallisation sowie Verdampfung und Trocknung, die auf die Anforderungen der entsprechenden Substanzen angepasst werden.
Diese Arbeit richtet sich an Studierende des Bio-, Chemie- und Pharmaingenieurwesens, die Spaß an Laborarbeit haben und sich für das spannende Feld der pharmazeutischen Prozesse interessieren. Der Umfang der Arbeit kann an die entsprechende Leistungspunktzahl angepasst werden.

 


  last changed 09.08.2019
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