bis 30.06.2011 gefördert

 

2815

Entwicklung neuartiger Verarbeitungshilfsmittel zur Unterdrückung des Sharkskin-Effekts bei der Extrusion von metallocenkatalysierten Polyethylenen

Prof. Dr.-Ing. Manfred H. Wagner, Technische Universität Berlin, Polymertechnik
Kunststofftechnikum

Abstract:

Der die Excursionsgeschwindigkeit von Polymerschmelzen begrenzende Sharkskin-Effekt kann durch die Zugabe entsprechender Verarbeitungshilfsmittel, die meist fluorierte Elastomere enthalten, zu höheren Produktionsgeschwindigkeiten verschoben werden. Untersucht wurde die Eignung von fluorfreien Zusatzstoffen, die bisher nicht dafür eingesetzt wurden. Das positive Untersuchungsergebnis zeigt Alternativen zu herkömmlichen Verarbeitungshilfsmitteln auf, die eine ökologisch bessere und nachhaltige Polymerverarbeitung ermöglichen.

 

2816

Neues Verfahren zur fermentativen Herstellung von Diaminopentan

Prof. Dr. Christoph Wittmannl TU Braunschweig, Institut f. Bioverfahrenstechnik

Abstract:

Im Projekt wurde das Bodenbakterium Corynebacterium glutamicumdurch moderne Technologien der Systembiotechnologie zielgerichtet zu einem maßgeschneiderten Produktionsstamm für die fermentative Herstellung von 1,5-Diaminopentan optimiert. Dabei wurden quantitative Omics-Analysen, systemweite Netzwerk-Modellierung sowie gezielte genetische Modifikation für die wissensbasierte Optimierung gekoppelt. Das Diamin stellt u.a. als Baustein für Biopolyamide eine Plattformchemikalie mit enormem Zukunftspotential dar.

 

2818

Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ausgewählter Nanomaterialien

Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Mädler, Universität Bremenl Fachbereich Produktionstechnik

Abstract:

Over the last decade, newly synthesized nanomaterials (NMs) have been found to exhibit fascinating physicochemical properties (size, shape, and composition, surface) that allow them to easily translocate cell membranes, efficiently bind molecular species, and catalyze chemical reactions1. In accordance with their enhanced properties, NM has been proposed for use in the fabrication of various devices such as drug and gene delivery, biosensors, virus inhibitors, and protein immobilizers. However, massive quantities of NM would need to be produced for these applications.

 

2819

Emulsification of triglyceride phases in cereal matrices via high-speed extrusion process for the stabilization of lipophilic bioactive components in starch-based products

Prof. Dr.-Ing. Heike Schuchmannl Karlsruher Institut für Technologie - KIT, Food Process Engineering

Abstract:

Optimizing food processes demands controlling flow of complex food matrices. CFD simulations are an important instrument in understanding it on a microscopic level, especially when measurement techniques do not really exist or cannot be applied as in processes in which high pressures, temperatures and flow velocities act on multi-phase systems. In this study, local flow of complex food matrices in an extrusion (i.e. twin screw extruder) was simulated by ANSYS POLYFLOW®. Furthermore, to investigate the dispersion of low viscous oil droplets (i.e. middle chain triglycerides) in plasticized starch matrices under extrusion-type conditions, experiments by means of a specific shear cell were performed. The efficiency of dispersive mixing of food-grade triglycerides of Newtonian behaviour in rheologically complex plasticized starch matrices was evaluated. Simulation results were validated quantitatively by experimental data obtained from extrusion trials.

 

2820

Fischer-Tropsch-Synthese in Mikro-Festbettreaktoren

Prof. Dr.-Ing. Thomas Turek, TU Clausthal, Institut für Chemische Verfahrenstechnik

Abstract:

Im Rahmen des Projektes wurden Untersuchungen zur Niedertemperatur-Fischer-Tropsch-Synthese in Mikrofestbettreaktoren an Cobalt-Katalysatoren durchgeführt. Es wurden kinetische Messungen und Druckverlustmessungen bei Variation verschiedener Parameter durchgeführt. Basierend auf den experimentellen Daten wurde ein Reaktormodell entwickelt, mit dem der Liquid Holdup unter Reaktionsbedingungen bestimmt werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fischer-Tropsch-Synthese in Mikrofestbetten bei hohen Produktivitäten und akzeptablen Druckverlusten durchführbar ist.

 

2821

Synthons aus nachwachsenden Rohstoffen: Biotechnologische Produktion von (R)-3-Hydroxybuttersäure

Prof. Dr. Dieter Jendrossek

Universität Stuttgart, Zentrum für Bioverfahrenstechnik, Institut für Mikrobiologie

Abstract:

 

2824

Entwicklung eines Prozessmodells für die fermentative Gewinnung von Milchsäure

Prof. Dr. Benno Kunz, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Lebensmitteltechnologie

Abstract:

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Milchsäuresynthese aus Lignocellulose-Hydrolysaten unterschiedlicher Zusammensetzung. Das Modell soll das Wachstum der Mikroorganismen und die Produktbildung quantitativ beschreiben, wobei sowohl der sequentielle als auch der simultane Abbau der in den Reststoffen enthaltenen Monosaccharide berücksichtigt wird. Die Entwicklung dieses Modells erfolgt mithilfe von Modellmedien. Hierbei werden zunächst Teilmodelle für die relevanten Monosaccharide in Einzel-Substrat-Situationen formuliert. Aus diesen Teilmodellen soll anschließend ein Prozessmodell für ein komplexes Substrat entwickelt und mithilfe von Modellreststoffen verifiziert werden.

 

2825

Nanostrukturierte hocheffiziente Katalysatoren für die elektrokatalytische Umsetzung von Protonen und Wasserstoff

Prof. Dr. Ulrich Stimming, Physik-Department der Technischen Universität München

Abstract:

In dieser Arbeit wurden Platin- und Gold-Nanopartikel geträgert auf kristallinen und planaren Kohlenstoffsubstraten (Graphit und Diamant) hergestellt und auf ihre elektrokatalytischen Eigenschaften hin untersucht. Die Metall-Nanopartikel wurden mittels elektrochemischer Abscheidung präpariert, was eine gezielte Variation der Partikelgrößen bei konstanter Partikeldichte ermöglicht. Partikelgrößen im Bereich zwischen 1nm und einigen 10nm wurden erreicht. Die elektrokatalytischen Messungen bzgl. der Wasserstoffreaktionen zeigen  für beide Edelmetalle keine Abhängigkeit der Aktivität von der Partikelgröße.

 

2826

Biomonitoring pflanzlicher Zellkulturen zur Optimierung der Synthese von pharmakologisch relevanten Triterpenen

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Bley, TU Dresden, Inst. für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik

Abstract:

Im Projekt wurden erfolgreich pflanzliche in vitro Kulturen von Salbei erzeugt, die in der Lage sind die pharmakologisch interessanten Triterpensäuren Oleanol- und Ursolsäure zu produzieren. Mit Hilfe der Durchflusszytometrie wurden die DNA-Profile der Suspensionen untersucht, welche erhebliche Veränderungen gegenüber denen der Ursprungspflanze zeigten. Durch ein Screening mit der GC-MS wurden weitere interessante Inhaltsstoffe identifiziert.

 

2827

Struktur und Wirkung vanadiumhaltiger Oxynitrid-Katalysatoren in der Ammoxidation von 3-Picolin zu Nicotinsäurenitril

Prof. Dr. Angelika Brückner, Leibniz-Institut für Katalyse e.V., FB Katalyse

Abstract:

In diesem Projekt wurden Reihen von vanadiumhaltigen VMON-Oxynitriden (M = Al, Zr, Mo, Bi oder Sb) in der Ammoxidation von 3-Picolin zu 3 Cyanopyridin untersucht und mit verschiedenen physikochemischen ex situ-Methoden (ICP-OES, BET, XPS, XRD) und (gerkoppelten) in situ- und operando-Techniken (UV-vis-DRS, laser-Raman, EPR/UVvis/ Raman/GC) zur Ermittlung von Struktur-Wirkungsbeziehungen untersucht.

 

2828

Messung transienter Konzentrationsprofile in Zeolithkristallen bei schnellen Sorptionsprozessen und katalytischen Reaktionen

Prof. Dr. Jörg Kärger, Universität Leipzig, Experimentelle Physik I

Abstract:

Die Etablierung der Methoden des Micro-Imaging, also der Interferenz- und der IR-Mikroskopie (IFM und IRM, siehe z.B. [1-3]), zur Beobachtung transienter Konzentrationsprofile von Gastmolekülen innerhalb der Poren- und Kanalstruktur nanoporöser Materialien, wie beispielsweise Zeolithen, Metall-Organischen Gerüstverbindungen (MOFs) oder porösen Gläsern, stellt eine wichtige Bereicherung im Methodenspektrum des Chemieingenieurswesen dar. Die zeit- und ortsaufgelösten Messdaten bieten nicht nur direkten Zugriff auf die Geschwindigkeit der Diffusion, die dem Sorptionsprozess zugrunde liegt, sondern erlauben ferner auch die Bestimmung von Barrieren, die den Stofftransport an inneren oder äußeren Oberflächen eines porösen Kristalls behindern.

 

2830

Entwicklung und Anwendung von Aptamer-basierten Microarrays zum Nachweis rekombinanter Proteine

Prof. Dr.rer.nat. Thomas Scheper, Leibniz Universität Hannover, Institut für Technische

Abstract:

 

2834

Peptid-Reinigung im Array-Format

Priv.-Doz. Dr. F. Ralf Bischoff, Deutsches Krebsforschungzentrum Heidelberg (DKFZ), Chipbasierte Peptidbibliotheken

Abstract:

Hochkomplexe Peptidarrays gewinnen in den Biowissenschaften zunehmend an Bedeutung, da mit ihnen parallelisierte Bindungsstudien an einer Vielzahl von Molekülen durchgeführt werden können. Ab einer bestimmten Peptidvielfalt ist es üblich die Peptide des Arrays direkt auf dem Trägermaterial durch in situ Synthese herzustellen. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass neben den gewünschten Peptiden auch Abbruchprodukte entstehen, die ebenfalls an den Träger gebunden sind und bei der Auslese von Bindungsereignissen stören können.

 

2835

In-situ XPS-Untersuchungen der Grenzfläche Gas / Ionische Flüssigkeit im Zusammenhang mit SILP-basierten Hydroformulierungsreaktionen

Prof. Dr. Hans-Peter Steinrück, Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Physikalische Chemie II

Abstract:

In einer systematischen Untersuchung verschiedener Imidazolium-basierter ionischer Flüs­sig­­keiten (Ionic Liquids, ILs) mittels Photoelektronenspektroskopie wurden wich­tige neue Erkenntnisse gewonnen. Diese betreffen den Einfluss der chemischen Eigen­schaften auf die Oberflächenzusammensetzung und Oberflächenspannung hydrophober und hydro­phi­ler ILs, Anreicherungseffekte (z.B. von Rh-Komplexen), chemische Reak­tionen in ILs, die Wechsel­wirkung von ILs mit Gasen (NH3, CO2) und die Herstellung ultradünner IL Filme.

 

2840

Chemoselektive Fluoreszenzmarkierung von Proteinen durch eine Staudinger-Phosphit-Reaktion

Dr. Christian P. R. Hackenberger, Freie Universität Berlin, Institut für Chemie u. Biochemie

Abstract:

Innerhalb der zweijährigen Förderung ist es der Stipendiatin Frau Wilkening gelungen, einige methodische Entwicklungen der Staudinger-Phosphit Reaktionen zu entwickeln, die in hochrangigen Journalen publiziert worden sind. Diese Reaktionen bildeten die Grundlagen für weitreichende Applikationen der chemoselektiven Staudinger-Phosphit Reaktion in biotechnologischen Anwendungen, u.a. in einer chemischen Phosphorylierungs-, PEGylierungs- und Biotinlyierungsstrategie, die derzeit in Zusammenarbeit mit industriellen Partnern weiterentwickelt und kommerzialisiert werden.

 

2841

Assay-Entwicklung und Inhibitorsynthese für die Trans-Sialidase aus Trypanosoma cruzi

Prof. Dr. Joachim Thiem, Universität Hamburg, Institut für Organische Chemie

Abstract:

Bei der südamerkanischen Trypanosomiasis (Chagas Krankheit) bewirkt die Transsialidase von Trypanosoma cruzi (TcTS) die Übertragung terminaler N-Acetylneuraminsäure von humanen Zellen auf die Zellepitope des Pathogens. Mit diesem ungewöhnlichen Übertragungsmechnismus schützt sich das Pathogen gegen die Erkennung und Eliminierung durch das humane Immunsystem. Bis heute gibt es keine wirksamen Inhibitoren gegen TcTS. Deshalb wird hier der Ansatz verfolgt, C-Sialoside mit aromatischen Funktionsgruppen zu gewinnen, die sowohl der Enzymhydrolyse widerstehen als auch zur Erkennung des Enzyms über seine spezifischen aromatischen Aminosäuresequenzen beitragen. Durch Metathesereaktionen werden eine Reihe aromatisch-funktionalisierter C-Sialoside gewonnen, und die Verbindungen weiter modifiziert. Oberflächenplasmonresonanzstudien mit zwölf neuen Liganden weisen einige Derivate auf, deren Affinitätskonstante interessant ist. Erste Inhibitortests zeigen deutliche Modulationen der TcTS-Transferwirkung. Weitere Studien aufbauend und ausgehend von diesen Derivaten sind von Interesse.

 

2842

Modellierung der Rektifikation viskoser Systeme in Packungskolonnen

Prof. Dr.-Ing. Eugeny Kenig, Universität Paderborn, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik

Abstract:

Im Rahmen dieser Arbeit wurde basierend auf tomographischen Untersuchungen der Flüssigkeitsströmung in strukturierten Packungen ein neuer Modellierungsansatz zur Beschreibung der Rektifikation viskoser Systeme entwickelt. Die tomographischen Ergebnisse zeigten, dass die Flüssigkeit in Form von Filmen und Flüssigkeitsansammlungen an Kontaktstellen der gewellten Packungslagen sowie in gefüllten Packungskanälen fließt. Dabei wird der Anteil an gefüllten Kanälen mit steigender Flüssigkeitsbelastung und Viskosität größer. Diese Beobachtungen wurden im Modell basierend auf hydrodynamischen Analogien zwischen der realen Strömung und einfachen fluiddynamischen Elementen berücksichtigt. Es konnte gezeigt werden, dass der neue Modellierungsansatz für die Beschreibung von Stoffsystemen mit nicht-filmartigen Strömungsverhalten in Kolonnen mit strukturierten Packungen geeignet ist.

 

2844

Analyse des Einzeltropfenzerfalls zur Modellierung von Tropfengrößenverteilungen in gerührten Flüssig/flüssig-Dispersionen

Prof. Dr.-Ing. Matthias Kraume, TU Berlin, Institut für Verfahrenstechnik

Abstract:

An evaluation of several breakagerates from the literature based on single drop experiments was carried out.This data was collected in a single drop breakage cell under turbulent conditions, comparable to those in a stirred tank.For a constant initial diameter and flow velocity at least 750 single drops have been investigated to measure the break age time and probability,using high-speed imaging.These results were used for the determination of break agerates by the product of the inverse of break age time and the break age probability.The same subdivision was carried out for the literature models.

 

2845

Numbering-up Konzepte für Flüssig-flüssig-Systeme in Kapillarreaktoren

Prof. Dr. David W. Agar, Technische Universität Dortmund, FB Bio- und Chemieingenieurwesen

Abstract:

In order to fully exploit the outstanding mass transfer characteristics of liquid-liquid slug flow in capillaries for technical extraction processes, it is necessary to employ numbering-up to retain the underlying benefits of microscale operation. For optimal performance, each of the parallelized capillaries should be operated at the same flow rate, a similar phase ratio and with a single, uniform slug structure. Since the fabrication tolerances of microstructures make it difficult to construct distributors generating the uniform multiphase flow sought, a simple and affordable scheme for monitoring and regulating the slug flow in individual capillaries has been developed. The concept was implemented successfully for both simple aqueous-organic biphasic flows and with more challenging systems exhibiting flow multiplicities as a consequence of viscosity changes.

 

2847

Humanes Trachea-Gewebemodell zur Optimierung von Health-Care- und Medizin-Produkten

Prof. Dr. Thomas Hirth, Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik

Abstract:

Die Luftröhre stellt im Respirationstrakt eine wichtige Barriere gegen unterschiedlichste Krankheitserreger und Umwelteinflüsse dar. Neben der Aufrechterhaltung des Lumens für die Passage der Atemluft und deren Anfeuchtung sowie Erwärmung, stellt eine weitere wichtige Funktion die mukoziliäre Clearance dar, ein Reinigungsmechanismus der auf der Schleimproduktion und dem metachronen Zilienschlag trachealer Epithelzellen beruht. Dabei werden eingeatmete Partikel an einen oberflächlichen Schleimfilm in der Luftröhre zunächst gebunden und anschließend durch einen metachronen Zilienschlag Richtung Pharynx abtransportiert.

 

2849

Optimierte Prozessbedingungen zur enzymatischen Hydrolyse von Caseinomakropeptid sowie seiner glykosylierten und nicht-glykosylierten Fraktionen

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kulozik, Technische Universität München, LS für Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie

Abstract:

In diesem Projekt wurde Caseinomakropeptid in seiner glykosylierten sowie nicht-glykosylierten Form getrennt voneinander als Substrat für enzymatische Hydrolysen eingesetzt. Dabei konnte ein protektiver Effekt der gebundenen Glykane auf das Peptidgrundgerüst aufgezeigt werden. Des Weiteren konnte die Freisetzung gewünschter Peptide gezielt durch Variation der Hydrolysebedingungen beeinflusst werden. Die Wahl der Reaktionstemperatur konnte dabei als effektives Tool zur Steuerung der Enzymaffinität und die Wahl des pH-Werts vor allem zur Steuerung der Enzymaktivität eingesetzt werden.

 

2850

Validierung von CFD Submodellen von reagierenden und nicht reagierenden Strömungen

Prof. Dr. Axel Schönbucher, Universität Duisburg-Essen, Institut für Technische Chemie I

Abstract:

Mit CFD werden unter Verwendung der Large-Eddy-Simulation und eines assumed-pdf-Ansatzes transiente und zeitlich-gemittelte Flammentemperaturen, Flammengasdichten und Spezieskonzentrationen in einer Hexanflamme vorhersagt. Mit den vorhergesagten Flammengasdichten und Spezieskonzentrationen lassen sich, unter Berücksichtigung der spezifischen Refraktion des Flammengasgemisches, Brechzahlfelder berechnen. Durch Integration von dicht aufeinander folgenden x,y-Schnittebenen der Brechzahldifferenz von Flamme und Umgebung lassen sich Interferogramme, sowohl reagierender (Flamme) als auch nicht reagierender Strömungen (Helium) vorhersagen. Zur Validierung der CFD-Submodelle wurden die simulierten Dichte-, Konzentrations- und Temperaturprofile mit den experimentellen Profilen verglichen, wobei eine ziemlich gute Übereinstimmung erzielt wurde. Es zeigte sich, dass die verwendeten Submodelle zur Vorhersage von insbesondere reagierender als auch nicht reagierender Strömungen geeignet sind und als validiert betrachtet werden können.

 

2851

Halophile Nitrifikation von Abwässern aus der Speisegelatineherstellung

Priv.-Doz. Dr. Claudia Gallert, Karlsruher Institut für Technologie - KIT, Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwassers

Abstract:

Um salzhaltige Abwässer biologisch zu reinigen ist eine speziell an den Salzgehalt adaptierte Biomasse oder aus einem halophilen Milieu angereichte Biomasse erforderlich. Um einen stabilen Reinigungsprozess zu realisieren, werden bevorzugt Biofilm-basierte Reaktoren wie z.B. Festbett- oder Wirbelbettreaktoren verwendet, die bei Stoßbelastungen oder bei inhibitorischen Bedingungen die Biomasse zurückhalten oder einen gewissen Schutz gewährleisten. Die in organisch belasteten Abwässern anfallende Stickstofffracht muss über die biologischen Prozesse der Nitrifiaktion (Oxidation von Ammonium zu Nitrit und Nitrat) und der Denitrifikation (Reduktion von Nitrat zu molekularem Stickstoff) eliminiert werden. Eine Kombination beider Prozesse zur N-Elimination ist Stand-der Technik bei der kommunalen Abwasserreinigung. Als Verfahrensalternative könnte eine Prozesskombination aus verkürzter Nitrifikation (Unterdrückung der Nitratation durch Hemmung der Nitritoxidierenden Bakterien) und anschließender Denitritation (Nitritreduktion) eingesetzt werden was zur Einsparung von Belüftungskosten und von externer Kohlenstoffquelle führt. Ziel der geförderten Arbeit war es, eine stabile Nitrifikation unter halophilen Bedingungen in einem FBR zu etablieren und Betriebsbedingungen zu finden, die eine selektive Unterdrückung der Nitrit-oxidierenden Bakterien gewährleisten um die Nitrifikation beim Nitrit zu stoppen.

 

2852

Metall-Nanopartikel in funktionalisierten ionischen Flüssigkeiten zur Umsetzung von Biomasse-Derivaten

Prof. Dr. Marcel Liauw, RWTH Aachen, ITMC

Abstract:

Durch den Einsatz von Ruthenium-Nanopartikeln in Kombination mit sauer funktionalisierten ionischen Flüssigkeiten (ILs) gelingt es, Cellobiose direkt zu Sorbitol, Sorbitan und Isosorbid umzusetzen. Hierbei wird die Selektivität der Reaktion durch die Wahl des Lösungsmittels bestimmt und kann von 94/0/6 (D-Sorbitol/Sorbitan/Isosorbid) über 53/45/2 bis 5/0/95 eingestellt werden. (C) 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

 

2882

Adsorptive Entfernung von Wasser im unteren ppm- und ppb-Bereich zur Erzeugung hochreiner organischer Lösungsmittel

Prof. Dr.-Ing. D. Bathen, Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

Abstract:

 

2884

Mikroplasmen zur Erzeugung von Aminogruppen auf polymeren Hohlfasern

PD Dr. Joachim Franzke, Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften Miniaturisierung

Abstract:

Plasmen haben sehr vielfältige Einsatzgebiete. Eines ist die Funktionalisierung von Polymeroberflächen mit Aminogruppen um diese biokompatibel zu machen. Mit einem Mikroplasma ist dies bei polymeren Hohlfasermembranen gelungen. Für eine kontinuierliche Hohlfaserbehandlung sind die Temperatur und die Gasmischung zwei wichtige Faktoren. Diese Faktoren und ihre Auswirkung auf die Ausbeute an Aminosäuren wurde untersucht.

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