@phdthesis{Thuemmler2009, author = {Th{\"u}mmler, Philipp}, title = {Beschreibung der Vorg{\"a}nge beim Ultraschallkugelstrahlen unter Ber{\"u}cksichtigung der Strahlintensit{\"a}t und der Kugelbewegungen bei Parameter{\"a}nderungen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-6013}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2009}, abstract = {Das als Alternative zum konventionellen Kugelstrahlen gesehene Verfahren des Ultraschallkugelstrahlens findet in zunehmendem Maße den Weg in die industrielle Anwendung. Besonders die steigende Komplexit{\"a}t der Geometrien zu verfestigender Bauteile bringt die Forderung mit sich, neuartige Verfestigungsverfahren in den Produktionsprozess zu implementieren. Vorteile, die das Ultraschallkugelstrahlen gegen{\"u}ber dem konventionellen Kugelstrahlen verspricht, sind die beim Strahlen d{\"u}nnwandiger Bauteile sehr vorteilhafte homogene Energieeinbringung und die deutlich bessere Oberfl{\"a}cheng{\"u}te nach der Strahlbehandlung. Es birgt somit Potential, auch Geometrien verfestigen zu k{\"o}nnen, die derzeit nicht kugelgestrahlt werden k{\"o}nnen. Zudem k{\"o}nnte der Aufwand f{\"u}r Vor- und Nachbereitungsschritte deutlich reduziert werden. Um ein grundlegendes Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die Vorg{\"a}nge beim Ultraschallkugelstrahlen zu gewinnen, werden umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der Abh{\"a}ngigkeiten der Strahlintensit{\"a}t von den Strahlparametern durchgef{\"u}hrt. Anhand dieser werden erste R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Kugelbewegung in der Kammer abgeleitet, welche die Wirkungsweise des Verfahrens jedoch nicht vollst{\"a}ndig zu beschreiben verm{\"o}gen. Daher besteht die Notwendigkeit, durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen die Verteilung der Kugelgeschwindigkeitsvektoren erfassbar zu machen. Anhand dieser Werte und daraus abgeleiteter Kenngr{\"o}ßen gelingt es, die Intensit{\"a}t mittels eines Berechnungsmodells f{\"u}r einzelne Parameterkombinationen zu berechnen. Da diese Ergebnisse jedoch nur f{\"u}r idealisierte Strahlanordnungen aussagef{\"a}hig sind, wird ein Simulationsprogramm entwickelt, dass f{\"u}r beliebige Kammer- und Bauteilanordnungen die notwenigen Informationen liefert, um die Strahlintensit{\"a}t bestimmen zu k{\"o}nnen. Mit Hilfe der Ergebnisse dieser Arbeit ist es nun m{\"o}glich, mit deutlich geringerem experimentellen Aufwand eine Parameteroptimierung beim Ultraschallkugelstrahlen durchzuf{\"u}hren. Weiterer Vorteil ist, dass {\"u}ber die gesamte Bauteilfl{\"a}che die Verteilung der Kugeleinschl{\"a}ge dargestellt werden kann, womit eine deutlich bessere Erfassung der Wirkungsweise des Verfahrens gegen{\"u}ber der standardisierten Messung mittels Almenprobe m{\"o}glich ist. Es konnte nachgewiesen werden, dass die verfahrensspezifischen Vorteile des Ultraschallkugelstrahlens auch beim Verfestigen von filigranen und komplex geformten Bauteilen in der gew{\"u}nschten Form zum Tragen kommen. Die Verfestigungswirkung kann man dabei im Vergleich zum konventionellen Kugelstrahlen als gleichwertig bezeichnen.}, subject = {Ultraschall; Kugelstrahlen; Verfahrenstechnik; Ultraschallkugelstrahlen; Strahlintensit{\"a}t; Strahlmittelgeschwindigkeit; Kugeleinschlagverteilung; Verfestigung; Ultrasonic shot peening; Peening intensity; Peening media velocity; Distribution of peening media indentations; Strain hardening}, language = {de} } @phdthesis{Dasgupta2017, author = {Dasgupta, Sunanda}, title = {Metastable zone determination and nucleation kinetics during melt crystallization of poly-unsaturated fatty acids}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44175}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {The range of application of fatty acids is as broad and varied as the diverse kinds of fatty acids themselves, stretching from bulk scale productions as in the case of biodiesel or lubricant manufacturing over consumer or end products like cosmetics, medicinal or nutritional additives to relatively smaller scale specialty chemicals like epoxy resins, insect repellents and so on. The crystallization temperatures of the unsaturated fatty acids are much lower than those of the saturated ones, which is an important and desirable property for raw materials such as in the production of epoxy resins. Separation and purification of these enriched unsaturated fatty acid fractions depending on their applications is mainly performed by two thermal fractionation processes, namely, distillation and crystallization. The potential behind the success of purification of these multi-component organic fatty acid mixtures with the help of melt crystallization, apart from the fact that it is cost effective owing to the obvious reduction of solvent removal and regeneration steps, is that of the relatively large differences in the melting points of the individual fatty acids. A detailed and fundamental understanding of the crystallization especially nucleation kinetics of a variety of vegetable oil based fatty acid mixtures has been provided in this work. It also describes the solid-liquid phase diagrams of these poly-unsaturated mixtures including their metastable zone widths of nucleation and solidification. This theoretical part of this thesis is a detailed resource on the global production and application of vegetable oils and their derivatives. A clear mathematical and physical road map for the application of the Fisher Turnbull model to calculate the enthalpy values starting from the very basic supersaturation equation has been established and extensively explained as well. Nucleation studies have been carried out on various reactor setups in micro-, milli- and liter-scale. It successfully models the induction times of nucleation as a function of supercooling at different cooling rates both in micro and macro scale. 3D modeling of this parameter to see the combined effects of temperature and in turn viscosity have also been successfully implemented on the milliliter scale results, as more of the bulk nucleation phenomenon was observed in the latter. Fisher Turnbull plot and the Gibbs Thompsons model were adjusted and applied to correlate the Gibbs free energy, involved with the rate of nucleation captured by the FBRM™ (Focused Beam Reflectance Measurement) technology. The scope of this measurement technology was also tested in liter scale. The results showed that FBRM technology is applicable when the solution is relatively dilute and does not have too many overlapping crystals.}, subject = {Metastable zone; Fatty acid; Nucleation kinetics; Melt crystallization; FBRM; Metastabil Bereich; Mehrfach unges{\"a}ttigte Fetts{\"a}ure; Keimbildung Kinetik; Schmelzkristallisation; FBRM; Polyenfetts{\"a}uren; Keimbildung; Kinetik; Schmelzkristallisation; Metastabilit{\"a}t}, language = {en} } @phdthesis{Jurischka2016, author = {Jurischka, Constantin}, title = {Entwicklung eines kombinierten Verfahrens zur Isolierung von Pflanzeninhaltsstoffen am Beispiel von ausgew{\"a}hlten {\"a}therischen {\"O}len}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41644}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Pflanzenbasierte Roh- und Wertstoffe erlangen auf allen Gebieten des menschlichen Denkens und Handelns zunehmend an Bedeutung. So werden Wirksubstanzen nat{\"u}rlichen Ursprungs in kosmetischen und pharmakologischen Anwendungen, sowie in der Nahrungsmittelmittelindustrie als beispielsweise Nahrungserg{\"a}nzung verst{\"a}rkt gegen{\"u}ber synthetischen Produkten bevorzugt. Diese Entwicklung beruht auf dem zunehmenden Verst{\"a}ndnis f{\"u}r nachhaltige Entwicklungen in Wirtschafts- und Naturkreisl{\"a}ufen einerseits und dem breiten, hocheffektiven Wirkspektrum bei akzeptablen Nebenwirkungsprofilen biologisch aktiver Substanzen andererseits. Grundvoraussetzung zur Nutzung dieses Potentials ist eine Technologiekaskade, welche die prim{\"a}re Gewinnung und die darauf aufbauende Aufbereitung und Veredlung bis hin zur vollst{\"a}ndigen Isolierung dieser Naturstoffe erlaubt. Die vorliegende Arbeit leistet in Bezug auf die stoffschonende Auslegung von Einzelprozessen und die anschließende effiziente Kombination der entwickelten Verfahrensschritte zu einem Gesamtprozess einen wesentlichen Beitrag. Ausgehend von der effektiven Gewinnung fl{\"u}chtiger Stoffe und Stoffgruppen aus ausgew{\"a}hlten {\"a}therischen {\"O}lpflanzen konnten wertbestimmende Substanzen als L-Fenchon (Foeniculum vulgare) aus dem Bitteren Fenchel und Bisaboloide, sowie Chamazulen aus der Echten Kamille (Matricaria chamomilla) identifiziert und nutzbare Aufreinigungs- und Separationsverfahren abgeleitet werden. Eine erste effiziente Anreicherung der Wirkstoffe erfolgte mithilfe der neu entwickelten Methode als separierende Tr{\"a}gerdampf-Destillation, wobei durch die gezielte Druckanpassung und Variation der Tr{\"a}gerdampfzusammensetzung eine Prozesstemperaturabsenkung mit positiven Effekten auf die Trennleistung und Wertstoffausbringung erreicht wurde. Die anschließende vollst{\"a}ndige Isolierung ist durch fl{\"u}ssigchromatographische Verfahrensabfolgen realisiert worden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die kontinuierliche Prozessf{\"u}hrung als quasikontinuierliches Verfahren sowie der bewegte Gegenstrom als Simulated Moving Bed (SMB) einer diskontinuierlichen Batch-Chromatographie in Bezug auf Stoff- und Ressourcenschonung in den betrachteten Anwendungsf{\"a}llen deutlich {\"u}berlegen ist. Die abschließende verbrauchsrelevante und darauf aufbauend wirtschaftliche Bewertung des entwickelten kombinierten Verfahrens wies die umgesetzte Methodenkopplung als effiziente Alternative zu den im Vergleich ressourcenaufwendigen und bisher haupts{\"a}chlich ausgelegten Single-Unit-Operations aus.}, subject = {Isolierung ; Pflanzeninhaltsstoffe; Tr{\"a}gerdampf-Destillation; Kontinuierliche Chromatographie; Verfahrenskombination; Purifikation; Plant ingredients; Steam distillation; Continuous chromatography; Process combination; Isolierung ; Fl{\"u}ssigkeitschromatographie; Pflanzeninhaltsstoff; Destillation}, language = {de} } @phdthesis{Hildebrandt2008, author = {Hildebrandt, Sven}, title = {Agglomeration von Fasermaterialien - Prozess- und anlagentechnische Untersuchungen der angepassten Faseragglomeration sowie deren Produktcharakterisierung zur Qualit{\"a}tsbewertung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7911}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {Fasermaterialien gewinnen zunehmend in unterschiedlichen technischen Anwendungsbereichen an Bedeutung. Insbesondere der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen, meist in Form von pflanzlichen Fasern, stellt hierbei durch ihre endliche L{\"a}nge eine Herausforderung an die Aufbereitungstechnik, um eine problemlose Lagerung, Transport sowie Zufuhr und Dosierung in weiterf{\"u}hrende Anwendungs- bzw. Weiterverarbeitungsprozesse zu erm{\"o}glichen. Der Schritt zur Erzeugung eines Sch{\"u}ttgutes aus voreingestellten Faserl{\"a}ngen wird in der Anwendung von Agglomerationsprozessen gesehen. In den durchgef{\"u}hrten Untersuchungen kam neben der Aufbauagglomeration (Mischagglomeration) das innovative Verfahren der Rollagglomeration zum Einsatz. F{\"u}r eine Charakterisierung der Faseragglomerate bzw. zur Bewertung des Herstellungsprozesses wurden entsprechende M{\"o}glichkeiten der Analyse des Einzelk{\"o}rpers betrachtet, welche f{\"u}r die Qualit{\"a}tssicherung sp{\"a}terer Produktionen anwendbar sind. Aus den Erkenntnissen der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen werden Weiterentwicklungsans{\"a}tze von der Laboreinheit hin zur Technikumsanlage abgeleitet, welche f{\"u}r anwendungsorientierte Untersuchungen erforderliche Produktionsvolumina aufweisen.}, subject = {Faser; Agglomerieren; Faser; Agglomeration; Faseragglomeration; Rollagglomeration; Aufbauagglomeration; Fiber; Fibrous materials; Agglomeration; Roll-forming-agglomeration; Growth agglomeration}, language = {de} } @phdthesis{CatalanAsenjo2008, author = {Catalan Asenjo, Helena}, title = {Entwicklung eines Cr6+-freien Titanaktivierungsverfahrens zur elektrochemischen Beschichtung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4295}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wird {\"u}ber die Entwicklung und Optimierung eines neuen, Cr6+-freien Titanaktivierungsverfahrens f{\"u}r die Vorbehandlung von Titanbauteilen bei der elektrochemischen Beschichtung berichtet. Dabei werden die in den einzelnen Schritten des Verfahrens auftretenden chemischen und elektrochemischen Reaktionen sowie ihre Auswirkungen auf die Struktur und chemische Zusammensetzung der Metalloberfl{\"a}che analysiert. Abschließend werden die einzelnen Schritte durch Korrelationen zwischen den erreichten Oberfl{\"a}chenzust{\"a}nden und den Haftfestigkeiten der Beschichtung optimiert. Das entwickelte Cr6+-freie Titanaktivierungsverfahren besteht aus drei chemischen Behandlungsschritten. Beim ersten Schritt, dem Vor{\"a}tzen, wird die Metalloberfl{\"a}che so ge{\"a}tzt, dass eine gleichm{\"a}ßige Mikrostruktur mit einer bestimmten Rauigkeit erzeugt wird. Dies verbessert, durch die Erm{\"o}glichung eines optimalen Ablaufes der nachfolgenden Schritte, die Haftfestigkeit der Beschichtung. Im n{\"a}chsten Schritt, dem Aktivbeizen, wird eine große Oberfl{\"a}chenrauigkeit erzeugt. Dies erfolgt durch den parallelen Verlauf des Metallabtrages und der Bildung einer Kristallschicht auf der Metalloberfl{\"a}che. Eine große Rauigkeit f{\"u}hrt, dank einer mechanischen Verankerung, zu einer hohen Haftfestigkeit der Beschichtung. Im letzten Schritt des Aktivierungsverfahrens, der Aktivierung, wird die Kristallschicht in einer S{\"a}ure aufgel{\"o}st. Die Haftfestigkeit der Beschichtung wird verbessert, wenn dabei der Aktivierungszustand der Metalloberfl{\"a}che aufrechterhalten wird.}, subject = {Titan; Metallischer Werkstoff; Beschichtung; Titan; Aktivierung; Elektrochemische Beschichtung; Galvaniesieren; Titanium; Activation; Plating}, language = {de} } @phdthesis{Gaydardzhiev2006, author = {Gaydardzhiev, Stoyan}, title = {Upon the characterization of destabilization and stabilization phenomena in fine particulate systems - implications to physicochemical removal of colour from effluents and colloidal processing of ceramics}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3471}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {The work is dedicated to the aspects of characterization of surface charge phenomena in two colloidal systems: synthetic mixtures of textile dyes and aqueous suspension of ceramic powders. An implication to the areas of physicochemical colour removal from textile effluents and gel-casting of ceramics is made. A model for dye-coagulant interaction has been developed based on surface charge density and floc size investigations. Various dispersant optimization techniques have been compared in stabilizing aqueous slurries of ultra-fine alumina particles, the zeta potential derived from CVI measurements being viewed as a most reliable one. The chemical environment of the ceramic slurry together with maintaining an optimal process conditions in gel-casting plays an equally important role in providing a desired properties of complex shaped ceramic bodies.}, subject = {Keramik; Farbstoff; Feinpartikelsysteme; Stabilisierung; Keramik; Farbstoffabbau; Fine particulates; Stabilization; Ceramics; Dye effluents}, language = {en} } @phdthesis{Luehr2016, author = {L{\"u}hr, Carsten}, title = {Optimieren der Reinigung von Hanfsch{\"a}ben im axialen Fluss}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41694}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Nach jahrelangem R{\"u}ckgang des Hanfanbaus in Deutschland konnte in den letzten Jahren wieder eine Zunahme des Hanfanbaus verzeichnet werden. Das bei der Fasergewinnung mit bis zu 70 Masse-\% anfallende Nebenprodukt Sch{\"a}ben-Faser-Gemisch muss f{\"u}r eine weitere Verarbeitung und den Einsatz in h{\"o}herwertigen Anwendungen aufbereitet werden. Ziel war es, dieses f{\"u}r einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb wichtige Nebenprodukt in seine Hauptbestandteile Sch{\"a}ben und Fasern zu separieren und den darin enthaltenen Staub zu entfernen. Das Separieren und damit Reinigen des Gemischs erfolgte nach einem neuartigen und patentierten Prinzip auf Basis einer Paddelschnecke und einer dazu abgestimmten Siebfl{\"a}che. In verschiedenen Modellen konnten wesentliche Zusammenh{\"a}nge zwischen Konstruktions-und Betriebsparametern einer Paddelschnecke und dem Abscheideverhalten von Sch{\"a}ben {\"u}ber einem Sieb aufgezeigt werden. Die Ergebnisse der Modellierung zum Massestrom und dem Trennverhalten wurden anhand einer Versuchsmaschine zur Reinigung von Sch{\"a}ben-Faser-Gemischen in einem Aussiebungsverlauf validiert und daraus Konstruktionsvorgaben f{\"u}r einen Prototypen getroffen. Mit der im Ergebnis vorgestellten Konstruktion steht f{\"u}r die hanfverarbeitende Industrie eine Reinigungsmaschine mit minimalem technischem Aufwand, bestehend aus nur einer Prozessstufe und damit verbundene geringe Anschaffungs- sowie Betriebskosten f{\"u}r den Anlagenbetreiber, zur Verf{\"u}gung.}, subject = {Sch{\"a}benreinigung; Modellierung; Sieben; Abscheiden; Simulation; Shive cleaning; Modelling; Screening; Separation; Simulation; Sch{\"a}ben; Abscheidung; Pflanzenfaser; Objekt-Prozess-Modell}, language = {de} } @phdthesis{Pecenka2008, author = {Pecenka, Ralf}, title = {Optimieren der Reinigung von Hanffasern auf Kammsch{\"u}tteln}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5879}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {Naturfasern erleben seit etwa 20 Jahren weltweit eine Renaissance und sind insbesondere als technische Fasern f{\"u}r Bau- und D{\"a}mmstoffe oder als Verst{\"a}rkungsfasern in Verbundwerkstoffen f{\"u}r h{\"o}herwertige Funktionen im Automobil- und Flugzeugbau gefragt. Nachdem wesentliche Fragen des Anbaus und der Ernte von Fasernpflanzen erfolgreich in den letzten Jahren gel{\"o}st wurden, bestehen die gr{\"o}ßten Defizite derzeit in den verfahrenstechnischen Prozessen der Faserngewinnung aus Hanfstroh. Neben effizienten Verfahren zum Strohaufschluss ist insbesondere eine Optimierung der Faserreinigung erforderlich. Die systematische Untersuchung verschiedener Reinigungssysteme ergab, dass Kammsch{\"u}ttel am besten die technischen und wirtschaftlichen Forderungen der industriellen Kurzfaserindustrie erf{\"u}llen. F{\"u}r detaillierte Untersuchungen wurde deshalb eine Versuchssch{\"u}ttel f{\"u}r die Verarbeitung von Hanffaser-Sch{\"a}ben-Gemischen entwickelt und erprobt. Aufbauend auf diesen Untersuchungen konnten erstmals grundlegende Modelle f{\"u}r den Massestrom und das Trennverhalten von Fasern und Sch{\"a}ben entwickelt und zu einem Kammsch{\"u}ttel-Gesamtmodell zusammengef{\"u}gt werden. Hiermit wurden mit wenigen Simulationsrechnungen geeignete Konstruktionsvorgaben f{\"u}r die Hauptabmessungen und zentrale Betriebsparameter ermittelt sowie ein Prototyp entwickelt. Mit der im Ergebnis vorgestellten Konstruktion steht f{\"u}r die Reinigung von Hanffaser-Sch{\"a}ben-Gemischen eine optimierte Reinigungsmaschine zur Verf{\"u}gung, die alle auf der Grundlage der Praxiserfahrungen erarbeiteten aktuellen Anforderungen erf{\"u}llt.}, subject = {Faserhanf; Hanfverarbeitung; Vergleichsverfahren; Naturfaser; Faserreinigung; Sieben; Modellierung; Simulation; Natural fibre; Fibre cleaning; Screening; Modelling; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Pritzkow2006, author = {Pritzkow, Olaf}, title = {Untersuchungen zum Um- und Durchstr{\"o}mungsverhalten von einzelnen Agglomeratstrukturen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-187}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {In dieser Arbeit werden Untersuchungen von Agglomeratstrukturen in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen hinsichtlich ihres Widerstandsverhaltens in Str{\"o}mungen pr{\"a}sentiert. Daraus ableitend wird ein Porenmodell f{\"u}r offene Agglomeratstrukturen vorgeschlagen, das auf dem Hinzuf{\"u}gen von durchgehenden geraden {\"O}ffnungen entsprechender Gr{\"o}ßenordnung in Vollkugeln basiert. Die Wahl des Porensystems ist dabei an bekannte geometrische und strukturelle Eigenschaften der Agglomerate angelehnt. Die physikalisch begr{\"u}ndete Vorstellung der Wirkung von Druck- und Reibungskr{\"a}ften unter verschiedenen Relativgeschwindigkeiten wird qualitativ best{\"a}tigt und ein quantitativer Bezug zur Oberfl{\"a}che und anderen geometrischen Gr{\"o}ßen hergestellt. Des Weiteren werden Weiterentwicklungen der Messmethoden sowohl bei der Sedimentation als auch bei der mechanischen Fixierung beschrieben. Abschließend werden die elektrotechnischen Grundlagen f{\"u}r eine ber{\"u}hrungslose Magnetfeldmessmethode angegeben.}, subject = {Agglomerat; Umstr{\"o}mung; Durchstr{\"o}mung; Fluid-Feststoff-System; Agglomerate; Str{\"o}mungsverhalten; Magnetfeldfixierung; Reynolds-Zahl; Fraktal; Agglomerate; Flow behavior; Magnetic field fixation; Reynolds number; Fractal}, language = {de} } @phdthesis{Narra2013, author = {Narra, Satyanarayana}, title = {Processing and refinement of biogenous residues from agricultural, industrial and biotechnological processes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29558}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {The significance in the production of bio-based products is enhanced with the abundance and renewability of biogenous raw and residue materials in comparison to the depleting fossil fuels especially in producing environment friendly products and their applications in energy (CO2-neutral) as well as material applications. This work concentrates mainly on the production of bio-based products through innovative processing and refinement of biogenous residues originating from agricultural (cereal straws), industrial (lignin from black liquors) and biotechnological (biogas residues) processes. The innovative processing and refinement of the processes and their end-products solve the challenges which were not possible within the conventional processes. The innovative processes improve the cascading as well as sustainable utilization possibilities with a simultaneous value addition of the residues. Converting biogenous residues into a valuable end-product requires various preprocessing of the raw materials and are material specific (physical and chemical compositions). Agglomeration of theses residues is chosen as one of the main innovative processes making the handling of the products easier. Agglomeration in this work is carried out using press / densification processes in case of cereal straws, build-up processes in case of black liquors and encapsulation processes in case of biotechnological residues.}, subject = {Organischer Abfall; Nat{\"u}rliche Ressourcen; Reststoff; Recycling; Umweltvertr{\"a}gliches Produkt; Aufbereitung; Veredlung; Stoffumwandlung; Getreide Stroh; Lignin; G{\"a}rresten; Processing; Beneficiation; Refinement; Material transformation; Cereal straws; Lignin; Biogas residues}, language = {en} } @phdthesis{Loeffelholz2013, author = {L{\"o}ffelholz, Christian}, title = {CFD als Instrument zur bioverfahrenstechnischen Charakterisierung von single-use Bioreaktoren und zum Scale-up f{\"u}r Prozesse zur Etablierung und Produktion von Biotherapeutika}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29613}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {Single-use Bioreaktoren sind im biopharmazeutischen Umfeld etabliert und werden heute vor allem im F\&E-Bereich sowie bei der klinischen Produktion von biopharmazeutischen Produkten eingesetzt. F{\"u}r die Herstellung solcher Produkte werden vielfach die single-use Bioreaktoren von Sartorius Stedim Biotech (UniVessel® SU und der BIOSTAT® STR) und Thermo Scientific (S.U.B.) genutzt, deren Eignung auf Basis ihrer Str{\"o}mungseigenschaften in dieser Arbeit diskutiert wird. Hierf{\"u}r wird sowohl eine grundlegende als auch eine erweiterte, {\"o}rtlich und zeitlich betrachtende verfahrenstechnische Charakterisierung durchgef{\"u}hrt. Die f{\"u}r Zellkulturbioreaktoren verfahrenstechnisch relevanten Parameter, wie der spezifische Leistungseintrag, die Mischzeit, der Sauerstoff{\"u}bergang werden durch etablierte, experimentelle Methoden bis zu einem Maßstab von 50 L bestimmt. Mittels der {\"o}rtlichen und zeitlich aufl{\"o}senden numerischen Str{\"o}mungsmechanik (engl.: Computational Fluid Dynamics, CFD) werden Prozessgr{\"o}ßen verglichen und detaillierte Str{\"o}mungsverl{\"a}ufe beschrieben. Die experimentelle Betrachtung des Str{\"o}mungsverhaltens und der Fluidgeschwindigkeiten sowie der Vergleich der experimentell und numerisch erhaltenen verfahrenstechnischen Parameter dienen der Validierung der CFD-Modelle bis zum 50 L Maßstab. Auf Basis der validierten CFD-Modelle erfolgt die numerische Bestimmung der verfahrenstechnischen Parameter f{\"u}r die unterschiedlichen single-use Bioreaktoren bis zu den jeweiligen maximalen Arbeitsvolumen von 1000 L (BIOSTAT® STR) bzw. 2000 L (S.U.B.). Aufgrund der verfahrenstechnischen Parameter sind die betrachteten single-use Kultivierungssysteme vergleichbar mit konventionellen Zellkulturbioreaktoren (aus Glas oder Edelstahl) und zeigen eine Skalierbarkeit auf. Eine detailliertere Betrachtung zur Maßstabs{\"u}bertragung basiert auf den Mischzeit und den mittleren, lokalen Schergradienten. Beide Parameter zeigen eine Abh{\"a}ngigkeit zur Reaktor- und R{\"u}hrergeometrie, zum spezifischen Leistungseintrag und zum Volumen, wodurch sich deren Bestimmung durch die Etablierung zweier Gleichungen f{\"u}r die aufgef{\"u}hrten single-use Bioreaktoren realisieren l{\"a}sst. Die numerisch erhaltenen verfahrenstechnischen Parameter werden schließlich f{\"u}r die Prozessauslegung und -entwicklung eines Modellprotein-Produktionsprozesses mit CHO-Zellen herangezogen. Das {\"u}blicherweise eingesetzte Kriterium einer Maßstabs{\"u}bertragung - der spezifische Leistungseintrag - zeigt dabei nur bedingt erfolgversprechende Ergebnisse f{\"u}r die Prozessauslegung auf. Hingegen werden mit den numerischen Mischzeiten und den mittleren, lokalen Schergradienten als Kriterien zur Maßstabs{\"u}bertragung wesentlich h{\"o}here maximale Lebendzelldichten erhalten. Zus{\"a}tzlich sind die gemessenen maximalen Lebendzellzahlen f{\"u}r die Labor- und Pilotmaßst{\"a}be reproduzierbar. Des Weiteren wird f{\"u}r die Prozessentwicklung die Quantit{\"a}t der Proteinexpression des biphasischen Produktionsprozesses (mit CHO XM 111-10 Zellen) herangezogen. Nach der Proteininduktion mittels eines etablierten single-use Crossflow-Verfahrens werden Proteinkonzentrationen bis 60 U/mL gemessen. Die aus den Produktionsprozessen gewonnenen Resultate lassen dabei auf die vorteilhafte Nutzung der single-use Bioreaktoren von Sartorius Stedim Biotech schließen und zeigen die M{\"o}glichkeit einer CFD-basierten Prozessauslegung auf. Die numerische Herangehensweise kann resultierend auch als Grundlage f{\"u}r weitere moderne Produktionsprozesse, wie beispielsweise f{\"u}r die Stammzellexpansionen, dienen.}, subject = {Bioreaktor; CHO-Zelle; Biopharmazie; Str{\"o}mungsmechanik; Numerisches Verfahren; Bioverfahrenstechnische Charakterisierung; CFD; CHO-Zellen; Single-use Bioreaktoren; Massstabs{\"u}bertragung; CFD; CHO cells; Engineering characterisation; Scale-up; Single-use bioreactors}, language = {de} } @phdthesis{Eckert2019, author = {Eckert, Karl-Andreas}, title = {Grundlagenuntersuchungen zur Optimierung der technischen Kristallisation von Fetts{\"a}uregemischen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47207}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2019}, abstract = {Trotz der steigenden Nachfrage nach Fetts{\"a}uregemischen mit niedrigen ges{\"a}ttigten Anteilen liegen nur relativ wenige Untersuchungen und industrielle Umsetzungen zur Fraktionierung durch Kristallisationsverfahren vor. Die Reduzierung ges{\"a}ttigter Anteilen aus Gemischen gleicher Kettenl{\"a}ngen ist mittels Destillation nicht m{\"o}glich ist. In dieser Arbeit wurde daher die l{\"o}semittelfreie Schmelzkristallisation in Form der Suspensionskristallisation untersucht. Zur Auslegung und Optimierung von Kristallisationsprozessen ist die Kenntnis der Phasendiagramme und Kristallisationskinetiken von grundlegender Bedeutung. Daher wurden die thermodynamischen Grundlagen der Kristallisation von Fetts{\"a}uregemischen untersucht. Nach der Erarbeitung der Untersuchungs- und Auswertemethoden wurden die zehn bin{\"a}ren Systeme aus den f{\"u}nf Hauptfetts{\"a}uren pflanzlicher Fette und {\"O}le mittels DSC analysiert und die Phasendiagramme mit den metastabilen Bereichen sowie Enthalpiediagramme abgeleitet. Durch Modellierung wurden vier tern{\"a}re Phasendiagramme konstruiert, wesentliche Charakteristika abgeleitet und in ein Modell zur Berechnung der Phasenumwandlungstemperaturen von Systemen aus den f{\"u}nf Hauptfetts{\"a}uren {\"u}berf{\"u}hrt, welches eine mittlere Abweichung von nur 0,4K und eine Standardabweichung von 0,7K liefert. Zudem konnte erstmals der komplexe Verlauf der Kristallisation von Fetts{\"a}uregemischen in den Phasendiagrammen aufgekl{\"a}rt und beschrieben werden. Die Kinetik des Kristallwachstums wurde an drei Fetts{\"a}uregemischen mit verschiedenen K{\"u}hlraten und Zieltemperaturen mittels Polarisationsmikroskopie untersucht. Die eingesetzte K{\"u}hlkammer zeigte mit ±0,003 K Temperaturgenauigkeit sehr lineare Temperaturprofile. Die Projektionsfl{\"a}che der Kristalle wurde, neben den Kristalldichten, aufgrund einer Korrelation zu entsprechenden DSC-W{\"a}rmestromkurven als geeigneter Parameter zur Beschreibung des Kristallwachstums erkannt. Es wurden kinetische Parameter, wie Induktionszeit, Keimbildungsrate, finale Kristalldichte und -fl{\"a}che sowie die Wachstumsgeschwindigkeiten der Einzelkristalle und des Bulks, ermittelt. F{\"u}r die zeitliche Entwicklung wurden Modelle f{\"u}r die Berechnung abgeleitet. Zudem erfolgte die Untersuchung der auftretenden Kristallmorphologien, wobei f{\"u}r alle Kristalle eine lanzettf{\"o}rmige Grundstruktur gefunden wurde. Es wurden Versuche im gr{\"o}ßeren Maßstab in einem Laborreaktorsystem mit 40ml sowie einem Vibromix- und Wavemixer-System mit jeweils 2l Probenmenge durchgef{\"u}hrt. Zur {\"U}berwachung des Kristallwachstums in den Reaktoren wurde ein Laserscanner (FBRM) verwendet. Versuche mit verschiedenen K{\"u}hlraten, Durchmischungsparametern und Zieltemperaturen zeigten den Vorteil einer scherarmen Durchmischung zur Erreichung gut trennbarer Kristallsuspensionen. Die Abtrennbarkeit wurde mittels Druckfiltration und Zentrifugation {\"u}berpr{\"u}ft, wobei die Druckfiltration mit Ausbeuten an Mutterlauge von bis zu 98\% die besten Resultate lieferte.}, subject = {Fetts{\"a}uregemische; bin{\"a}re, tern{\"a}re und quint{\"a}re Phasendiagramme; Modellierung; Kristallwachstumskinetik; Abtrennung; Fatty acid mixtures; Binary, ternary and quinternary phase diagrams; Modelling; Crystal growth kinetics; Separation; Fetts{\"a}uren; Gemisch; Trennverfahren; Kristallwachstum; Modellierung; Phasendiagramm}, language = {de} } @phdthesis{Walaszek2007, author = {Walaszek, Wiktoria}, title = {Untersuchungen zu Strukturbildungsph{\"a}nomenen in der Pelletierungsflockung in Abh{\"a}ngigkeit von der Prozessf{\"u}hrung im Hinblick auf die Optimierung der Feststoffkonditionierung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1699}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2007}, abstract = {Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Strukturcharakterisierung modifizierter lockenaggregate; Pelletflocken w{\"a}hrend der Feststoffkonditionierung. Die Besonderheit der Konditionierung durch Pelletierungsflockung liegt im gezielten Aufbau von Aggregaten mit definierten Eigenschaften. Die Entstehung der runden, dichten und stabilen Pelletflocken setzt eine optimale Kombination mehrerer Prozessbedingungen voraus. Unter Verwendung verschiedener Suspensionen wurden die Pelletflocken in Abh{\"a}ngigkeit von der Prozessf{\"u}hrung und den Prozessparametern untersucht. Die in der verf{\"u}gbaren Literatur gefundenen Unstimmigkeiten zwischen den theoretischen Strukturmodellen in der Pelletierungsflockung und der Interpretation der praktischen Ergebnisse bilden den Ausgangspunkt der Untersuchungen. Es wird gezeigt, dass infolge der {\"u}berwiegend in der Theorie der Pelletierungsflockung beschriebenen Prozessf{\"u}hrung keine Zwiebelstruktur, sondern ein als Himbeerstruktur bezeichneter Aufbau der Pelletflocken entsteht. Daraufhin wurde eine Erweiterung der bekannten theoretischen Modelle um das Himbeerstrukturmodell vorgeschlagen.}, subject = {Fluid-Feststoff-System; Ausflockung; Pellet; Agglomeration; Pelletierungsflockung; Schlammkonditionierung; Flockenstruktur; Flockeneigenschaften; Optimierung; Pelleting flocculation; Sludge conditioning; Floc structure; Flocs characteristic; Optimization}, language = {de} } @phdthesis{Baehr2006, author = {B{\"a}hr, Susanne}, title = {Experimentelle Untersuchungen zu Grundprozessen der Pelletierungsflockung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-345}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2006}, abstract = {Die Pelletierungsflockung stellt ein spezielles Verfahren der Schlammkonditionierung dar. Sie ist eine Verfahrenskombination von Aggregatbildung mit gezielter Struktur und Wasserabgabe in der Aggregatbildungsphase. In dieser experimentellen Arbeit wurde der ein- und mehrschichtige Aufbau von Einzelaggregaten simuliert und hinsichtlich Wachstum und Struktur untersucht. Des weiteren wurde die Pelletierungsflockung in einem kontinuierlichen Drehrohrreaktor umgesetzt und hinsichtlich Prozeßf{\"u}hrung und Betriebsparameter untersucht. Als anwendungsrelevante Eigenschaft wurde das Entw{\"a}sserungsverhalten von Pelletflocken dargestellt. Die erhaltenen Pelletflocken zeichnen sich durch eine konstante Wachstumsgeschwindigkeit, eine Sph{\"a}rizit{\"a}t von 0,95 bis 0,98 und eine Dichte im Bereich von 1100 bis 1250 kg/m³ aus. Sie lassen sich gezielt durch eine Hintereinanderschaltung von Schwerkraft- und Druckentw{\"a}sserung behandeln, wobei im ersten Schritt ein Feststoffgehalt von ca. 30\% und im zweiten Schritt ein Feststoffgehakt von ca. 50\% erreicht wird.}, subject = {Schlammentw{\"a}sserung; Pellet; Ausflockung; Pelletierungsflockung; Schlammkonditionierung; Entw{\"a}sserung; Aggregatstruktur; Aggregatwachstum; Pelleting flocculation; Sludge conditioning; Dewatering; Aggregate structure; Aggregate growth}, language = {de} } @phdthesis{Buschmann2015, author = {Buschmann, Jeannette}, title = {Erh{\"o}hung der Leistungsf{\"a}higkeit von Feststoffverg{\"a}rungen in zweistufigen-zweiphasigen Systemen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35826}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {Der anaerobe Umsatz fester, komplexer biogener Substrate zu Biogas in großtechnischen Anlagen zeigt h{\"a}ufig Defizite auf. Die (Mono)Verg{\"a}rung pflanzlicher Biomassen ist in der Regel durch eine unzureichende Nutzung vorliegender energetischer Potenziale, geringe Prozessgeschwindigkeiten und dementsprechend geringe Produktausbeuten und Durchs{\"a}tze sowie hohe G{\"a}rrestaufkommen charakterisiert. Insbesondere die Verwendung von Energiepflanzen als Biogassubstrate setzt vor dem Hintergrund von bestehenden Fl{\"a}chen- und Nutzungskonkurrenzen eine maximale Potenzialnutzung im Verg{\"a}rungsprozess voraus. Grundlegend zeigen zweistufige-zweiphasige Systeme aufgrund der Ber{\"u}cksichtigung der unterschiedlichen Milieuanspr{\"u}che fermentativer und methanogener Mikroorganismen eine h{\"o}here Effizienz sowie Prozessstabilit{\"a}t in der anaeroben Degradation gegen{\"u}ber den klassischen einstufigen Systemen, dass mit zunehmender Komplexit{\"a}t der Substrate einen st{\"a}rkeren Effekt einnimmt. Vor diesem Hintergrund bestand das Ziel dieser Arbeit darin, {\"u}ber eine detaillierte Prozessanalyse und eine Erweiterung des Prozessverst{\"a}ndnisses, die Bestimmung leistungsbeeinflussender Prozessspezifika und relevanter Prozessbedingungen sowie die Ermittlung geeigneter Prozessfahrweisen eine maximale Substratnutzung und effiziente Prozessf{\"u}hrung in zweistufigen-zweiphasigen Feststoffverg{\"a}rungen zu erm{\"o}glichen. Ein hoher Feststoffdegradationsgrad sowie hohe Feststoffabbauraten sind Grundvoraussetzungen f{\"u}r einen effizienten Anlagenbetrieb, die Gew{\"a}hrleistung hoher CH4-Ertragsgrade sowie geringer Feststoffverweilzeiten, jedoch gleichzeitig ein h{\"a}ufiges Defizit von Feststoffverg{\"a}rungen. Grundlage in der Zielerreichung bildete die Ermittlung, Analyse und Optimierung leistungs- und prozessbestimmender Parameter und Zusammenh{\"a}nge in experimentellen Untersuchungen anhand zweier Technologien zur zweistufigen-zweiphasigen Feststoffverg{\"a}rung am Beispiel von Maissilage. Da die Leistungsf{\"a}higkeit des (Feststoff)Verg{\"a}rungsprozesses maßgeblich durch die Substrathydrolyse bestimmt wird, wurde der Fokus der Untersuchungen auf die erste Prozessstufe gerichtet. Die Untersuchungsergebnisse zum anaeroben Umsatz von Maissilage zu Biogas unter Nutzung eines Perkolations-/Festbett(PE/FBR)-Verfahrens und ASBR/ASBR-Verfahrens belegen grundlegend die potenziell hohe Leistungsf{\"a}higkeit zweistufiger-zweiphasiger Prozesse in der anaeroben Behandlung fester, komplexer Einsatzstoffe. Die Feststoffhydrolyse wird {\"u}ber die Milieubedingungen f{\"u}r die hydrolytisch und fermentativ aktive Mikroflora bestimmt und kann {\"u}ber relevante Prozessparameter beeinflusst werden. Die Ergebnisse der grundlegenden Optimierungsuntersuchungen im PE/FBR-System belegen dabei die Relevanz einer thermophilen und gasdichten Fahrweise der Hydrolyse f{\"u}r einen leistungsf{\"a}higen, potenzialnutzenden Prozess. In den leistungscharakterisierenden Untersuchungen wurde eine hohe Eignung des zweistufigen-zweiphasigen ASBR-Verfahrens zur Monoverg{\"a}rung von Maissilage nachgewiesen. In der Gegen{\"u}berstellung der zweistufigen-zweiphasigen Verfahren wurde zudem eine h{\"o}here Leistungsf{\"a}higkeit des ASBR/ASBR-Verfahrens gegen{\"u}ber dem Perkolations-/Festbett-Verfahren ermittelt, welche aus einem erh{\"o}hten Hydrolysierungsgrad des Feststoffes, einem besseren Metabolisierungsgrad der Intermediate zu gasf{\"o}rmigen Produkten sowie einer erh{\"o}hten Umsatzrate resultiert. Als limitierende Faktoren im Hinblick auf die mikrobielle Feststoffdegradation in der Perkolationshydrolyse wurden der Wasserhaushalt im System, der Lagerungszustand des Substrates sowie die Charakteristik der fl{\"u}ssigen, intermedi{\"a}ren Phase bestimmt. Milieubeeinflussend wirkt zudem das Hydrolyseverfahren selbst {\"u}ber differente Bedingungen hinsichtlich der Substratzug{\"a}nglichkeit, der Oberfl{\"a}chenbesiedlung sowie des Stofftransfers in zwei separierten Phasen (Perkolation) und Zweiphasengemischen (ASBR-Hydrolyse). Im zweistufigen ASBR-Verfahren wurde als weiterer beg{\"u}nstigender Faktor in der Feststoffdegradation eine teilweise Verlagerung fermentativer Prozesse in die Methanisierung {\"u}ber den Transport partikul{\"a}rer Stoffe in der intermedi{\"a}ren fl{\"u}ssigen Phase ermittelt. Desweiteren erfolgte im Rahmen der Prozesscharakterisierung eine Analyse der methanogenen Aktivit{\"a}t in der Hydrolyse anhand der Produktion an CH4. Die Beschreibung der Abh{\"a}ngigkeit der CH4-Bildung in der Hydrolyse vom vorliegenden pH-Wert erlaubt einen R{\"u}ckschluss auf die Prozessf{\"u}hrung im Hinblick auf die Rezirkulation von Prozessfl{\"u}ssigkeit und den entsprechend bedingten Eintrag an Puffersubstanz. In der Verg{\"a}rung von Maissilage in den zweistufigen-zweiphasigen Systemen bestimmen CH4-Produktionen in der Hydrolyse den Gesamtmethanertrag zu ca. 30 \%. Eine Unterbindung bzw. Verminderung methanogener Aktivit{\"a}ten {\"u}ber die Milieubedingungen im Hydrolysesystem (z.B. pH, O2-Gehalt) erfolgt aufgrund der Beeinflussung der gesamten mikrobiellen Bioz{\"o}nose sowie mitunter der Enzymreaktionen grunds{\"a}tzlich auf Kosten des CH4-Ertragsgrades. Eine Reduzierung methanogener Aktivit{\"a}ten in der ersten Prozessstufe sollte daher {\"u}ber eine Unterbindung des Eintrags Methanogener in die Hydrolyse erfolgen. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass mit einer thermischen Behandlung des Methanisierungsablaufs (= Rezirkulat) eine effektive Inaktivierung methanogener Zellen erfolgt und damit Methanproduktionen in der Hydrolysestufe tempor{\"a}r vermieden werden k{\"o}nnen. Auf Grundlage der ermittelten leistungsbestimmenden Faktoren und Zusammenh{\"a}nge sowie des gewonnenen Prozessverst{\"a}ndnisses zur Feststoffverg{\"a}rung in zweistufigen-zweiphasigen Systemen wurden Empfehlungen f{\"u}r den Betrieb von zweistufigen Feststoffverg{\"a}rungsanlagen abgeleitet.}, subject = {Biogas; Feststoffverg{\"a}rung; Zweistufige-zweiphasige Verg{\"a}rung; Perkolation; Anaerobic sequencing batch reactor; Solid-state fermentation; Two-stage/two-phase digestion; Percolation; ASBR; Biogas; Feststoff; Verg{\"a}rung; Perkolation}, language = {de} }