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Grundaufgaben Siebklassierer nennen und erläutern
- Klassiersiebung: Abtrennung von zwei oder mehr Fraktionen
- Schutzsiebung: Abtrennung unzulässig grober Körner
- Entstaubung: Abtrennung störend feiner Körner
- Sortieren
Bennen und erklären 3 Anforderungen an geeignetes Absorptionsmittel
Selektivität-möglichst keine Absorption des Trägergases oder anderer Komponenten
Niedriger Dampfdruck-Vermeidung von Verdunstungsverlusten
geringe Toxizität/Brennbarkeit-Gefahrenminderung für Mensch und Umwelt
Niedriger Preis/gute Verfügbarkeit-wirtschaftliche Gründe
Prinzip der Kristallisation. Erläutern der Begriffe Kühlungs- und Verdampfungskristallisation
Durch Überschreiten der Löslichkeitskurve wird die Lösung labil. Dadurch fällt (meist sehr reiner) Feststoff aus der Lösung aus, der mit mechanischen Verfahren im Anschluss abgetrennt werden kann. Die Überschreitung der Löschlichkeitskurve kann durch Änderung der Temperatur (Kühlungskristallisation) oder der Zusammensetzung (Verdampfungskristallisation) erfolgen. Es fällt dann so lange Feststoff aus, bis der stabile Bereich wieder erreicht ist.
Gesetz von Raoult
Ideale flüssige Mischung:
--> Partialdruck einer Komponente über der Mischung ist gleich dem Sätttigungsdruck der reinen Komponente gewichtet mit dem Stoffmengenanteil in der flüssigen Phase.
Gesetz von Dalton
Ideale gasförmige Phase:
Summe der Partialdrücke entspricht Gesamtdruck
--> Partialdruck entspricht Gesamtdruck gewichtet mit Stoffmengenanteil in der Gasphase
Was kann aus den Gesetzen von Raoult und Dalton für das Gleichgewicht einer Komponente zwischen Dampf- und Flüssigphase abgeleitet werden.
Gleichgewichtsverhältnis:
Der Quotient der Stoffmenge zwischen Gas- und Flüssigphase verhält sich im GGW wie der Sättigungsdampfdruck zum Gesamtdruck.
Beide Hauptbauformen technischer Destillationskolonnen zur Rektifikation. Beschreiben sie jeweils eine mögliche Art von Einbauten/Füllungen beider Lösungen.
- Bodenkolonne
- Füllkörperkolonne
Einbauten: SIebböden, Glockenböden,Ventilböden
Füllkörper: Raschig-Ring,Ber-sattel,Pall-Ring
Vier Anforderungen Extraktionsmittel
- hohe Selektivität
- hohes Lösevermögen
- geringe Mischbarkeit
- geringer Preis
- geringe Toxizität
- niedriger Dampfdruck
Definieren sie Extraktion und nennen sie generelle Anwendungsgebiete
Herauslösen einer oder mehrerer Komponenten aus einem festen oder flüssigen Stoffgemisch durch ein selektiv wirkendes, nicht mischbares Lösemittel.
Anwendung bei:
- thermischer Empfindlichkeit der Produkte
- schwersiedenden und gering konzentrierten Produkten
- nur gering unterschiedlichen Siedepunkten
- sehr hoher Selektivität
Bei der Übertragung von Wärme kann es zu einer Änderung des Aggregatzustandes eines Stoffes kommen. Nennen Sie die drei möglichen Phasenänderungen mit den dazugehörigen Begriffen für die jeweilige Änderungsrichtung.
Flüssig<->Gasförmig Verdampfen/Kondensieren
Fest<->Flüssig Schmelzen/Erstarren
Fest<->Gasförmig Sublimieren/Resublimieren
6 Prinzipielle Parameter, die für die Führung einer Reaktion in einem gegebenen Reaktor festzulegen sind.
- Zusammensetzung
- Zustand
- Konzentration
- Druck
- Temperatur
- Verweilzeit
- Mischung
Beschreiben sie wie der Brennwert eines Stoffes experimentell bestimmt werden kann
Mit Hilfe eines Bombenkalorimeters experimentell bestimmt werden. Hier wird ein Stoff mit O2 in einer kalorimetrischen Bombe bei konstanten Volumen verbrannt, sodass die gemessene Reaktionsenergie dem Brennwert entspricht.
je zwei Vor- und Nachteile eines Fließ(kontinuierlicher)betriebes gegenüber einem Satz(diskontinuierlicher)betrieb.
Vorteile Fließbetrieb:
- gleichmäßige Qualität
- geringere Personalkosten
- geringerer Energiekosten
Nachteile Fließbetrieb:
- Kosten Förder- und Dosiereinrichtung
- Kosten Mess- und Regeleinrichtung
Zweck eines Zyklon hinter einem Bioreaktor
Mit Hilfe der hydrodynamischen Schaumzerstörung wird der im Bioreaktor entstehende Schaum entfernt. Durch die eigene Bewegungsenergie wird der Schaum im Zyklon zerstört und die Flüssigkeit zurückgeführt.
Begriff Generationszahl
Zahl der Verdoppelungen der Zellen in einem Zeitintervall.
\(N= No*2^n\)
Begriff Generationszeit
Benötigte Zeit für eine Verdopplung der Anzahl der Zellen
\(n=t/tG\)
Drei Einsatzmöglichkeiten für Mikroorganismen in der Indusrie mit Beispiel.
Pharmazie: Antibiotikaherstellung
Lebensmittelindustrie: Bierproduktion
Umweltschutz: Biogas
Definieren Sie additiver Umweltschutz und nennen sie Maßnahmen
End-of-Pipe-Technik; Maßnahmen im Umweltschutz, die dem Prozeß nachgeschaltet sind.
Maßnahmen:
Abluft-/Abgasreinigung, kontrollierte Deponierung/Verbrennung von Reststoffen
Entstehung von mit schadstoffbelasteten Strömen. Aufwendige Reinigung/Entsorgung nötig. Belastung des Produktes mit dem Schadstoff - auch hier sehr aufwendige Aufarbeitung erforderlich.
Definieren sie Integrierten Umweltschutz und nennen sie Maßnahmen
Verminderung von Umweltbelastungen durch die Umgestaltung von Prozessen.
Integrierte Maßnahmen:
Vermeidung von Schadstoffen
Vermeidung von Abgasströmen und Abfällen
Hitzesterilisation. Drei andere Methoden der Sterilisation mit Anwendungsbeispiel
Sterilfiltration: Hitzeempfindliche Nährlösung,Luft
Chemische Substanzen(Alkohol): Räume,Arbeitsflächen,Geräte,Leitungen,Aparate
Bestrahlung(UV): Lufteintkeimung in Räumen
Kennzeichen der typischen Phasen während der Batch-Kultivierung
- Inkubationsphase: folgt auf Sterilisierung+Beimpfung
- Accelerationsphase: Stoffwechsel der Organismen stellt sich auf Kulturbedingungen ein
- Exponentielle Phase: Wachstumsgeschwindigkeit der Zellen hat konstante,maximalen Wert erreicht
- Retartionsphase: essentielle Nährstoffe werden knapp, toxische Stoffwechselprodukte sammeln sich an
- stationäre Phase: Wachstum ist zum erliegen gekommen
- Absterbephase: Zellen zerfallen + verstoffwechsen sich selbst
3 Vor- und Nachteile Satzbetrieb gegenüber Fließbetrieb in Reaktoren!
Vorteil:
- eventuell einfachere Sterilisierbarkeit
- Umrüstbarkeit bei wechselnden Produkten+Mengen
- keine Förderprobleme
Nachteile:
- Höhere Kosten durch Aufheizen und Kühlen
- Zeitaufwand füllen/entleeren
- Schwierige EInhaltung von Betriebsbedingungen
Wie nennt man ein System, dessen minimaler Siedepunkt nicht bei einer reinen Komponente sinder bei einer Mischung liegt? Bedeutung für Destillation?
Azeotrop! Azeotrope Punkt kann mit einem destillativen Verfahren nicht überschritten werden, da dort die Zusammensetzungen der Gas- und der Flüssigphase exakt gleich sind.
Delta L
+
Erläutern sie die vier dargetellten Kurven
Kurve 1: Abbaugeschwindigkeit nach Michaelis-Menten-Kinetik
Kurve 2:Substratüberschußhemmung; mehrere Subtratmoleküle reagieren mit Enzymen zu inaktiven Komplexen
Kurve 3:Nicht kompetitive Hemmung;Substanz reagiert mit Enzymen und erniedirgt Affinität des katalytischen Zentrums zum Subtrat
Kurve 4: Kompetitive Hemmung; Substanz greift in Konkurrenz zum Subtrat am katalytischen aktiven Zentrum des Enzyms an.
Bennen sie G,M,LR und wie heißt der Reaktortyp
Propeller-Schlaufen-Reaktor
G=Gasvolumenstrom
M=Motor
LR=Leitrohr
SKizze beide Rührkesselmodelle
+
Skizze zeitlich und örtlich diskontinuierlich
+
Skizze zeitlich und örtlich kontinuierlich
+
Beschreibung Bioreaktor
-->Reaktion findet unter optimierten Bedingungen in geschlossenem Behälter statt
-Temperatur,pH-Wert,O2-Gehalt werden gemessen und geregelt um optimale Bedingungen für die Mikroorganismen einzustellen
-Rührer sorgt für homogene Bedingungen und für Kontakt zwischen Organismen,Nährstoffen und O2
-Alle Zu-und Ableitungen sind mit Dampf sterilisierbar
Km>>Csch,0
Csch(t)=Csch-k(strich)*Corg*t
Csch>>Km
Csch(t)=Csch,o*exp-(k(strich)/Km*Corg*t)
-
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-
Cartes-fiches
Grundaufgaben Siebklassierer nennen und erläutern
- Klassiersiebung: Abtrennung von zwei oder mehr Fraktionen
- Schutzsiebung: Abtrennung unzulässig grober Körner
- Entstaubung: Abtrennung störend feiner Körner
- Sortieren
Bennen und erklären 3 Anforderungen an geeignetes Absorptionsmittel
Selektivität-möglichst keine Absorption des Trägergases oder anderer Komponenten
Niedriger Dampfdruck-Vermeidung von Verdunstungsverlusten
geringe Toxizität/Brennbarkeit-Gefahrenminderung für Mensch und Umwelt
Niedriger Preis/gute Verfügbarkeit-wirtschaftliche Gründe
Prinzip der Kristallisation. Erläutern der Begriffe Kühlungs- und Verdampfungskristallisation
Durch Überschreiten der Löslichkeitskurve wird die Lösung labil. Dadurch fällt (meist sehr reiner) Feststoff aus der Lösung aus, der mit mechanischen Verfahren im Anschluss abgetrennt werden kann. Die Überschreitung der Löschlichkeitskurve kann durch Änderung der Temperatur (Kühlungskristallisation) oder der Zusammensetzung (Verdampfungskristallisation) erfolgen. Es fällt dann so lange Feststoff aus, bis der stabile Bereich wieder erreicht ist.
Gesetz von Raoult
Ideale flüssige Mischung:
--> Partialdruck einer Komponente über der Mischung ist gleich dem Sätttigungsdruck der reinen Komponente gewichtet mit dem Stoffmengenanteil in der flüssigen Phase.
Gesetz von Dalton
Ideale gasförmige Phase:
Summe der Partialdrücke entspricht Gesamtdruck
--> Partialdruck entspricht Gesamtdruck gewichtet mit Stoffmengenanteil in der Gasphase
Was kann aus den Gesetzen von Raoult und Dalton für das Gleichgewicht einer Komponente zwischen Dampf- und Flüssigphase abgeleitet werden.
Gleichgewichtsverhältnis:
Der Quotient der Stoffmenge zwischen Gas- und Flüssigphase verhält sich im GGW wie der Sättigungsdampfdruck zum Gesamtdruck.
Beide Hauptbauformen technischer Destillationskolonnen zur Rektifikation. Beschreiben sie jeweils eine mögliche Art von Einbauten/Füllungen beider Lösungen.
- Bodenkolonne
- Füllkörperkolonne
Einbauten: SIebböden, Glockenböden,Ventilböden
Füllkörper: Raschig-Ring,Ber-sattel,Pall-Ring
Vier Anforderungen Extraktionsmittel
- hohe Selektivität
- hohes Lösevermögen
- geringe Mischbarkeit
- geringer Preis
- geringe Toxizität
- niedriger Dampfdruck
Definieren sie Extraktion und nennen sie generelle Anwendungsgebiete
Herauslösen einer oder mehrerer Komponenten aus einem festen oder flüssigen Stoffgemisch durch ein selektiv wirkendes, nicht mischbares Lösemittel.
Anwendung bei:
- thermischer Empfindlichkeit der Produkte
- schwersiedenden und gering konzentrierten Produkten
- nur gering unterschiedlichen Siedepunkten
- sehr hoher Selektivität
Bei der Übertragung von Wärme kann es zu einer Änderung des Aggregatzustandes eines Stoffes kommen. Nennen Sie die drei möglichen Phasenänderungen mit den dazugehörigen Begriffen für die jeweilige Änderungsrichtung.
Flüssig<->Gasförmig Verdampfen/Kondensieren
Fest<->Flüssig Schmelzen/Erstarren
Fest<->Gasförmig Sublimieren/Resublimieren
6 Prinzipielle Parameter, die für die Führung einer Reaktion in einem gegebenen Reaktor festzulegen sind.
- Zusammensetzung
- Zustand
- Konzentration
- Druck
- Temperatur
- Verweilzeit
- Mischung
Beschreiben sie wie der Brennwert eines Stoffes experimentell bestimmt werden kann
Mit Hilfe eines Bombenkalorimeters experimentell bestimmt werden. Hier wird ein Stoff mit O2 in einer kalorimetrischen Bombe bei konstanten Volumen verbrannt, sodass die gemessene Reaktionsenergie dem Brennwert entspricht.
je zwei Vor- und Nachteile eines Fließ(kontinuierlicher)betriebes gegenüber einem Satz(diskontinuierlicher)betrieb.
Vorteile Fließbetrieb:
- gleichmäßige Qualität
- geringere Personalkosten
- geringerer Energiekosten
Nachteile Fließbetrieb:
- Kosten Förder- und Dosiereinrichtung
- Kosten Mess- und Regeleinrichtung
Zweck eines Zyklon hinter einem Bioreaktor
Mit Hilfe der hydrodynamischen Schaumzerstörung wird der im Bioreaktor entstehende Schaum entfernt. Durch die eigene Bewegungsenergie wird der Schaum im Zyklon zerstört und die Flüssigkeit zurückgeführt.
Begriff Generationszahl
Zahl der Verdoppelungen der Zellen in einem Zeitintervall.
\(N= No*2^n\)
Begriff Generationszeit
Benötigte Zeit für eine Verdopplung der Anzahl der Zellen
\(n=t/tG\)
Drei Einsatzmöglichkeiten für Mikroorganismen in der Indusrie mit Beispiel.
Pharmazie: Antibiotikaherstellung
Lebensmittelindustrie: Bierproduktion
Umweltschutz: Biogas
Definieren Sie additiver Umweltschutz und nennen sie Maßnahmen
End-of-Pipe-Technik; Maßnahmen im Umweltschutz, die dem Prozeß nachgeschaltet sind.
Maßnahmen:
Abluft-/Abgasreinigung, kontrollierte Deponierung/Verbrennung von Reststoffen
Entstehung von mit schadstoffbelasteten Strömen. Aufwendige Reinigung/Entsorgung nötig. Belastung des Produktes mit dem Schadstoff - auch hier sehr aufwendige Aufarbeitung erforderlich.
Definieren sie Integrierten Umweltschutz und nennen sie Maßnahmen
Verminderung von Umweltbelastungen durch die Umgestaltung von Prozessen.
Integrierte Maßnahmen:
Vermeidung von Schadstoffen
Vermeidung von Abgasströmen und Abfällen
Hitzesterilisation. Drei andere Methoden der Sterilisation mit Anwendungsbeispiel
Sterilfiltration: Hitzeempfindliche Nährlösung,Luft
Chemische Substanzen(Alkohol): Räume,Arbeitsflächen,Geräte,Leitungen,Aparate
Bestrahlung(UV): Lufteintkeimung in Räumen
Kennzeichen der typischen Phasen während der Batch-Kultivierung
- Inkubationsphase: folgt auf Sterilisierung+Beimpfung
- Accelerationsphase: Stoffwechsel der Organismen stellt sich auf Kulturbedingungen ein
- Exponentielle Phase: Wachstumsgeschwindigkeit der Zellen hat konstante,maximalen Wert erreicht
- Retartionsphase: essentielle Nährstoffe werden knapp, toxische Stoffwechselprodukte sammeln sich an
- stationäre Phase: Wachstum ist zum erliegen gekommen
- Absterbephase: Zellen zerfallen + verstoffwechsen sich selbst
3 Vor- und Nachteile Satzbetrieb gegenüber Fließbetrieb in Reaktoren!
Vorteil:
- eventuell einfachere Sterilisierbarkeit
- Umrüstbarkeit bei wechselnden Produkten+Mengen
- keine Förderprobleme
Nachteile:
- Höhere Kosten durch Aufheizen und Kühlen
- Zeitaufwand füllen/entleeren
- Schwierige EInhaltung von Betriebsbedingungen
Wie nennt man ein System, dessen minimaler Siedepunkt nicht bei einer reinen Komponente sinder bei einer Mischung liegt? Bedeutung für Destillation?
Azeotrop! Azeotrope Punkt kann mit einem destillativen Verfahren nicht überschritten werden, da dort die Zusammensetzungen der Gas- und der Flüssigphase exakt gleich sind.
Delta L
+
Erläutern sie die vier dargetellten Kurven
Kurve 1: Abbaugeschwindigkeit nach Michaelis-Menten-Kinetik
Kurve 2:Substratüberschußhemmung; mehrere Subtratmoleküle reagieren mit Enzymen zu inaktiven Komplexen
Kurve 3:Nicht kompetitive Hemmung;Substanz reagiert mit Enzymen und erniedirgt Affinität des katalytischen Zentrums zum Subtrat
Kurve 4: Kompetitive Hemmung; Substanz greift in Konkurrenz zum Subtrat am katalytischen aktiven Zentrum des Enzyms an.
Bennen sie G,M,LR und wie heißt der Reaktortyp
Propeller-Schlaufen-Reaktor
G=Gasvolumenstrom
M=Motor
LR=Leitrohr
SKizze beide Rührkesselmodelle
+
Skizze zeitlich und örtlich diskontinuierlich
+
Skizze zeitlich und örtlich kontinuierlich
+
Beschreibung Bioreaktor
-->Reaktion findet unter optimierten Bedingungen in geschlossenem Behälter statt
-Temperatur,pH-Wert,O2-Gehalt werden gemessen und geregelt um optimale Bedingungen für die Mikroorganismen einzustellen
-Rührer sorgt für homogene Bedingungen und für Kontakt zwischen Organismen,Nährstoffen und O2
-Alle Zu-und Ableitungen sind mit Dampf sterilisierbar
Km>>Csch,0
Csch(t)=Csch-k(strich)*Corg*t
Csch>>Km
Csch(t)=Csch,o*exp-(k(strich)/Km*Corg*t)
