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Umweltverfahrens- und Reaktionstechnik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Umweltverfahrens- und Reaktionstechnik
Modulbezeichnung (engl.): Environmental Process Technology and Chemical Reaction Engineering
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Engineering und Management, Master, SO 01.10.2024
Code: MAM_24_V_2.08.UVR
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
3V+1S (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
mündliche Prüfung 45 min.

[letzte Änderung 20.04.2026]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MAM_19_V_2.08.UVR (P241-0089) Engineering und Management, Master, ASPO 01.10.2019 , 2. Semester, Pflichtfach, Vertiefungsrichtung Verfahrenstechnik
MAM_24_V_2.08.UVR Engineering und Management, Master, SO 01.10.2024 , 2. Semester, Pflichtfach, Vertiefungsrichtung Verfahrenstechnik
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Timo Gehring
Dozent/innen: Prof. Dr. Timo Gehring

[letzte Änderung 07.12.2023]
Lernziele:
Die Studierenden sind nach erfolgreichem Abschluss des Moduls in der Lage,
•        Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme (RI-Fließbilder) inklusive Elektro-, Mess-, Steuer- und Regeltechnikbauteilen (EMSR) zu analysieren [4], zu interpretieren [5] und für vorgegebene Fragestellungen eigenständig zu erstellen [6].
•        sicherheitsrelevante Bauteile und Mechanismen in RI-Fließbildern zu identifizieren [4] und hinsichtlich ihrer Funktion und Risiken zu bewerten [5].
•        verschiedene Reaktortypen, Temperiermöglichkeiten sowie zentrale Bauteile der Reaktions-, Umwelt- und Anlagentechnik zu erkennen [1], zu erklären [2], systematisch zu vergleichen [2] und hinsichtlich Einsatzbereichen, technischer Eignung und Wirtschaftlichkeit zu bewerten [5] sowie grundlegende Dimensionierungen (z. B. Wärmetauscher) zu berechnen [3].
•        typische Materialien im Anlagenbau zu vergleichen [2], deren Einsatztauglichkeit für spezifische Anwendungen zu beurteilen [5] und darauf aufbauend technisch sowie wirtschaftlich fundierte Lösungskonzepte zu entwickeln [6].
•        Eigenschaften, Aufbau und Herstellung von Emaille zu erklären [2] und deren Einsatz in verfahrenstechnischen Anwendungen zu bewerten [5].
•        verschiedene Kultivierungs- und Anlagentechniken zur Algenkultivierung (sonnenlichtbasiert, künstlich beleuchtet, z. B. Floating Light Ball Reactor) zu analysieren [4], zu vergleichen [2] und hinsichtlich Skalierbarkeit, Energieeffizienz und industrieller Umsetzbarkeit zu bewerten [5].
•        Prozessparameter in der Algenkultivierung zu identifizieren [4], strukturiert zu zusammenzufassen [2], kritisch auf Vollständigkeit zu prüfen [5] und Datenlücken systematisch zu analysieren [4].
•        grundlegende Scale-up-Faktoren sowie Mischungs- und Rührphänomene zu definieren [1], zu analysieren [4] und daraus skalierungsrelevante Zusammenhänge abzuleiten [2] sowie geeignete Versuchsstrategien zu entwickeln [6] und statistische Versuchsplanung zielgerichtet anzuwenden [3] und zu optimieren [6].
•        die Technische Regel zur Anlagensicherheit (z. B. TRAS 410) anzuwenden [3], ATEX-Zonen zu erklären [2] und abzuleiten [2] sowie zündfähige Atmosphären zu berechnen [3], sicherheitstechnisch zu bewerten [5] und geeignete Schutzmaßnahmen zu entwickeln [6].
•        eigenständig Unternehmen, Prozesse und relevante Patente zu recherchieren [4], technisch zu analysieren [4] und kritisch zu bewerten [5], Ergebnisse strukturiert zusammenzustellen [6], adressatengerecht zu präsentieren [3] und fachlich zu verteidigen [5] sowie eine schriftliche Ausarbeitung im Stil einer wissenschaftlichen Veröffentlichung zu erstellen [6].
In eckigen Klammern [] sind die jeweiligen Stufen [1]-[6] der Lernzieltaxonomie angegeben.

[letzte Änderung 30.03.2026]
Inhalt:
Einführung in die Verfahrenstechnik und Grundbegriffe der Reaktions- und Anlagentechnik
Leistungsarten von Reaktoren sowie Grundlagen von Reaktionsverläufen und Wachstumskurven bei Algen
Grundlagen und Struktur von Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagrammen (RI-Fließbildern) inklusive EMSR-Technik
Analyse, Interpretation und Erstellung von RI-Fließbildern für verfahrenstechnische Anlagen
Sicherheitsrelevante Komponenten und Mechanismen in Prozessanlagen sowie deren Bewertung
Reaktortypen, Temperiersysteme und zentrale Apparate der Reaktions-, Umwelt- und Anlagentechnik
Grundlagen der Auslegung und Dimensionierung ausgewählter Apparate (z. B. Wärmetauscher)
Werkstoffe im Anlagenbau (z. B. Emaille, Metalle, Kunststoffe): Eigenschaften, Herstellung und Einsatzgebiete
Vergleich und Bewertung von Materialien hinsichtlich technischer, wirtschaftlicher und sicherheitstechnischer Kriterien
Kultivierungs- und Anlagentechniken zur Algenproduktion, Photobioreaktor-Typen (sonnenlichtbasiert und künstlich beleuchtet, inkl. Floating Light Ball Reactor)
Analyse von Prozessparametern und Datenqualität in der Algenkultivierung
Grundlagen des Scale-ups: Mischungs- und Rührphänomene sowie Übertragung von Labor- auf Technikums- und Industriemaßstab
Statistische Versuchsplanung (DoE) zur Prozessentwicklung und -optimierung
Technische Regelwerke zur Anlagensicherheit (z. B. TRAS 410) und Grundlagen des Explosionsschutzes (ATEX)
Berechnung und Bewertung zündfähiger Atmosphären sowie Entwicklung geeigneter Schutzmaßnahmen
Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen verfahrenstechnischer Prozesse (z. B. Investitions- und Betriebskosten, Skaleneffekte)
Ethische Fragestellungen und globale Relevanz der Bioökonomie und industriellen Algenproduktion
Recherche, Analyse und Bewertung industrieller Prozesse und Patente im Bereich der Verfahrenstechnik und Biotechnologie
Wissenschaftliches Arbeiten: Aufbereitung, Präsentation und Diskussion technischer Inhalte sowie Erstellung einer wissenschaftlichen Ausarbeitung
Möglichkeit einer Exkursion zu industriellen Anlagen oder Forschungseinrichtungen
 


[letzte Änderung 30.03.2026]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesung, seminaristische Lehre, studentische Vorträge zu ausgewählten Themen auf Basis englischsprachiger Originalliteratur, Einbindung externer Expertenvorträge, Exkursionen zu relevanten Firmen, Anlagen und Fachmessen, Gruppenarbeit zur Entwicklung und Dimensionierung verfahrenstechnischer Anlagen, Einsatz digitaler Werkzeuge zur Datenanalyse und Modellierung (z. B. Auswertung experimenteller Daten, einfache Simulationen), Anwendung statistischer Versuchsplanung (DoE) an Fallbeispielen, Bearbeitung praxisnaher Fallstudien aus Industrie und Forschung sowie Diskussion aktueller wissenschaftlicher Publikationen und Patente.

[letzte Änderung 30.03.2026]
Literatur:
Ist im Moodle-Kurs angegeben und aktualisiert
Brock et.al.: Mikrobiologie
Ottow et.al.: Umweltbiotechnologie;
Fleischhauer et.al.: Angewandte Umwelttechnik;
Kraume: Verfahrenstechnik
Chmiel: Bioverfahrenstechnik


[letzte Änderung 30.03.2026]
 
[Thu Apr 23 06:18:33 CEST 2026, CKEY=mub, BKEY=mm3, CID=MAM_24_V_2.08.UVR, LANGUAGE=de, DATE=23.04.2026]