DECHEMA-/VDI-Fachsektion Partikeltechnik und Produktdesign

Die Fachgruppe beschäftigt sich mit allen Prozessen und Produkten auf dem Gebiet der Aerosoltechnologie. Dieses beginnt bei Verständnis und Kontrolle der Partikelbildung durch Nukleation und Kondensation bis hin zu Konzeption und Betrieb von Reaktoren und Anlagen für die technische bzw. industrielle Produktion von funktionellen Partikeln und Partikelschichten. Neben Partikelbildung und -wachstum in der Gasphase werden das gezielte Einstellen von strukturellen und funktionellen Partikeleigenschaften wie Größe, Form, Komposition, Oberflächeneigenschaften, und die definierte Abscheidung der Aerosolpartikeln auf Substraten und in Suspensionen betrachtet.

Arbeitsschwerpunkte

• Partikelsynthese in Gasphasenprozessen (Flammensynthese, Flammensprühpyrolyse, Mikrowellenreaktor, Plasmareaktoren, Laserablation, Heisswandreaktoren („Ofen“), UV-Reaktoren, etc.)
• Aerosol-Reaktionstechnik
• Strukturierung und Phasenmodifikation von Partikeln mithilfe von Aerosolprozessen
• Strukturbildung mithilfe von Aerosolpartikeln
• Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen
• Abscheidung von Partikeln und Transport über Phasengrenzen
• Modellierung der oben genannten Prozesse und Eigenschaften
• Design und Optimierung von Reaktoren und Anlagen

Die Fachgruppe hat sich die Erforschung sowohl der physikalisch-chemischen Grundlagen der Agglomerationstechnik, der Produktgestaltung und -formulierung, des Lagerns, Förderns und Dosierens von dispersen Feststoffen (Schüttgüter, feine Pulver) als auch deren praktische Anwendungen in den Anlagen der stoffwandelnden Industrie zum Ziel gesetzt.

Arbeitsschwerpunkte

• Auslegung von Prozessen (Apparaten, Maschinen) zur Produktformulierung, Rohstoff- und Produktlagerung sowie -förderung und -dosierung
• Neue Methoden zur Beschreibung gekoppelter instationärer Prozesse, Entwicklung von neuen Messmethoden zur Charakterisierung der Produkteigenschaften und Prozessdynamik
• Mehrskalige Modelle zur Vorhersage und gezielten Einstellung der Produkteigenschaften, der Dynamik bei der Lagerung, Förderung und Dosierung.

Mit der Miniaturisierung in der Mikrosystemtechnik und der Nanotechnologie wächst die Bedeutung der Oberflächen. Aber auch in der Informationstechnik, in den Materialwissenschaften oder im Bereich der Lebenswissenschaften kommt den Grenzflächen eine ganz zentrale Rolle zu. Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet sind daher von entscheidender Bedeutung für die Vermeidung bzw. Überwindung von Hindernissen für die Weiter- und Neuentwicklung von Technologien. Ziel der Fachgruppe ist es, ein interdisziplinäres Forum für Ingenieure und Naturwissenschaftler zu bieten, in dem technologische und grundlegende Fragen diskutiert werden, die Forschung und den Nachwuchs zu fördern sowie Weiterbildung anzubieten.

Die Fachgruppe beschäftigt sich mit dem gesamten Feld der Kristallisation. Es werden die molekularen Grundlagen der Keimbildung und des Kristallwachstums abgedeckt bis hin zu Konzeption und Betrieb von Anlagen für eine großtechnische Produktion von kristallinen Produkten. Betrachtet werden sowohl die Produktionseigenschaften des Kristallisats, wie Reinheit, Polymorphie, Korngrößenverteilung und Ausbeute, wie auch ökonomische und ökologische Aspekte, z. B. der Energieeinsparung oder der Produktstromverbesserung der nicht kristallisierenden Komponenten.

Arbeisschwerpunkte

• Produkterzeugung und -gestaltung (z. B. Polymorphe und Solvate, Fremdstoffeinflüsse, Nanopartikel)
• Kristallisation in biotechnologischen Prozessen
• Alternative Lösungsmittel
• HybrideTrennprozesse
• Messtechnik in der Kristallisation

Die Fachgruppe befasst sich mit der Technik der Umwandlung (Veredelung) von biologischen Ausgangsstoffen zu verbrauchergerechten und sicheren Lebensmitteln und der Vermeidung von Stoffänderungen in Lebensmitteln während der Lagerung und Distribution.

Arbeitsschwerpunkte

• Mikrostruktur und Textur von Lebensmitteln
• Lebensmittel-Partikeltechnik und Produktgestaltung
• thermische/athermische Verfahren zum Inaktivieren von Mikroorganismen und Enzymen
• Funktionelle Lebensmittel (Bioaktive Inhaltsstoffe und deren Formulierung)
• Gefrieren, Trocknungsverfahren
• Membranverfahren
• Reaktionskinetik
• neue Verfahren (Hochdruck-, Elektroimpuls-, Mikrowellenverfahren)
• Energetische Verbesserung von Verfahren zum Herstellen von Lebensmitteln
• Online-Messtechnik zur Prozess-Steuerung und -regelung

Die Fachgruppe beschäftigt sich mit der Trennung disperser Stoffsysteme im Größenbereich 10 nm bis 10 mm. Diese können sowohl Fest-Flüssig Stoffsysteme als auch Flüssig-Flüssig Stoffsysteme sein. Überwiegend stehen dabei die mechanischen Trennverfahren, wie z. B. das Sedimentieren, Filtrieren, Klassieren und Sortieren sowohl im Erdschwerefeld als auch im Zentrifugalfeld sowie auch Trennverfahren für Partikelsysteme in elektrischen oder magnetischen Feldern im Vordergrund.
Die Fachgruppe hat sich die Erforschung von grundlegenden Vorgängen und deren praktische Anwendung in Anlagen, Apparaten und Maschinen zum Ziel gesetzt.
Neben den ingenieurtechnischen apparativen Fragestellungen stehen auch die Eigenschaften der zu trennenden dispersen Stoffsysteme im Mittelpunkt, hierzu zählen: die Stabilität von Suspensionen, das Flockungsverhalten, Fragestellungen der Suspensions- und Schlammrheologie oder Entmischungseffekte in Suspensionen.

Arbeitsschwerpunkte

• Charakterisierung disperser Stoffsysteme und daraus gebildeter Suspensionen
• Auslegung, Modellierung, Simulation und Weiterentwicklung von Verfahren zur Mechanischen Flüssigkeitsabtrennung
• Untersuchungen zu instationären, dynamischen Prozessen, zur Flockung und zur Verhinderung einer überlagerten Partikelgenerierung
• Abtrennung feinster Partikel bis in den nanoskaligen Bereich

Verfahrenstechnische Prozesse finden zumeist unter Beteiligung mehrerer Phasen bzw. Fluide statt. Die wissenschaftlich-technische Behandlung der Mehrphasenströmungen im Hinblick auf Impuls-, Stoff- und Wärmeaustausch als auch chemische bzw. biochemische Reaktionen ist die zentrale Aufgabe der Fachgruppe Mehrphasenströmungen.

Arbeitsschwerpunkte

• Gas-Flüssigkeits-Strömungen (Sprays, …)
• Flüssigkeits-Gas-Strömungen (Blasensäulen, Verdampfer, …)
• Fluid-Feststoff-Strömungen (Trenntechnik, Wirbelschichten, …)
• Modellierung und numerische Simulation mehrphasiger Strömungen
• Messmethoden zur Analyse mehrphasiger Strömungen (Eigenschaften der Phasen, Phasenverteilungen, …)

Die Fachgruppe beschäftigt sich mit der Charakterisierung disperser Systeme, z. B. Suspensionen, Emulsionen, Suspo-emulsionen, Pulver, Aerosole, Schäume sowie Zellen in Fermentern. Die zu charakterisierenden Eigenschaften gehen weit über die Partikelgröße hinaus und umfassen Eigenschaften wie z. B. Form, Polymorphie, Farbe und Struktur.

Arbeitsschwerpunkte

• Entwicklung hochgenauer Labormethoden, Probenahmestrategien
• zunehmender Einsatz von Online-Methoden zur Überwachung und Regelung von Produktionsprozessen
• Kopplung von Messgrößen mit Prozessmodellen
• Aerosolmesstechnik, z.B. für Emissions-messungen, Produktcharakterisierung
• Arbeitsmedizinische und toxikologische Untersuchungen
• Optimierung bzw. Neuentwicklung von Referenzmethoden, insbesondere für Submikrometer-/Nanopartikel

Die Fachgruppe beschäftigt sich mit Verfahren und Apparaten zur Trocknung von Feststoffen, Suspensionen, Lösungen und Gelen, der Formulierung von festen Produkten und der Adsorption an Feststoffen. Ziel ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik zu erforschen und praktisch bei der Gestaltung betriebssicherer und energieeffizienter Trocknungsverfahren und -apparate sowie bei der Formulierung von funktionalisierten Feststoffen anzuwenden.

Arbeitsschwerpunkte

• Simulationswerkzeuge (Kontinuumsmodelle, Porennetzwerke, CFD, Populationsdynamik)
• Produktqualität und Formulierung (u. a. Feinchemikalien, Pharmaka, Lebensmittel, Papier)
• Energieeffizienz und Prozessintensivierung, Apparatetechnik, moderne Messmethoden (u. a. NMR, MRI, μCT, PEPT, PIV)

Die Fachgruppe beschäftigt sich mit der Zerkleinerung, Dispergierung und Klassierung unterschiedlichster anorganischer und organischer Feststoffe sowie von Flüssigkeiten in gasförmiger und flüssiger Phase. Ziel ist insbesondere eine dynamische Weiterentwicklung der Maschinen, Prozesse, Produkte und der Modellierung im Bereich Zerkleinern und Klassieren und die Intensivierung des Dialogs und von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zwischen Industrie und Hochschulen.

Arbeitsschwerpunkte

• Verfahrensentwicklung
• Intensivierung des Prozess- und Materialverständnisses auf Mikro- und Makroebene
• Maschinenauslegung, -konstruktion und -betrieb einschließlich Abrieb/Verschleiß
• Entwicklung neuer Produkte, vor allem im nm-Bereich
• Messtechnik, Modellierung und Simulation (u. a. CFD, FEM, DEM)