Leseprobe zu

„Taschenbuch der Verfahrenstechnik, 5. Auflage“

von Karl Schwister

ISBN (Buch): 978-3-446-44778-3

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© Carl Hanser Verlag, München

Vorwort

Das Taschenbuch der Verfahrenstechnik soll eine kompakte, verständliche und an den Bedürfnissen der Praxis ausgerichtete Gesamtdarstellung über den vielfältigen und weit verzweigten Bereich der Verfahrens­technik bieten. Es gibt eine erste Einführung in die wichtigsten Grund­verfahren der mechanischen und thermischen Verfahrenstechnik, che­mischen Re ak tionstechnik sowie der biologischen Verfahrenstechnik und will dadurch auch dem Fachfremden einen Einstieg in diese wichtige Ingenieurdisziplin ermöglichen. Darüber hinaus werden neben den be­ruf ichen Perspektiven und Tätigkeitsfeldern des Verfahrensingenieurs konkrete Anwendungen aus verschiedenen Bereichen in Industrie und Umwelt beispielhaft besprochen.Die Abgrenzung der vier Teilbereiche erfolgt nach traditionellem Ver­ständnis. Danach basieren die Grundoperationen der mechanischen Ver-fahrenstechnik im Wesentlichen auf den Grundgesetzen der Mechanik. Hinzu kommen die in der thermischen Verfahrenstechnik zusammenge­fassten Gesetzmäßigkeiten des Stoff­ und Wärmetransports. Das kom­plexe Gebiet der chemischen Reaktionstechnik beschäftigt sich mit che­mischen Umsetzungen, für deren quantitative Beschreibung sowohl die Thermodynamik als auch die Reaktionskinetik benötigt wird. Die biologi-sche Verfahrenstechnik, eine relativ junge Disziplin, die auf meh rere tau­send Jahre Erfahrung gründet, setzt leistungsfähige Mikroorganismen oder Zellbestandteile als Produzenten hochwertiger Substanzen in groß­technischem Maßstab ein.Die Verfahrenstechnik ist eine Ingenieurwissenschaft mit integrativem Charakter, deren Gegenstand die industrielle Stoffumwandlung zum Zwe­cke der wirtschaftlichen Nutzung ist, wobei die Form der Stoffe keine primäre Bedeutung besitzt. Sie erstreckt sich auf eine Reihe von Indus­trie­ und Umweltbereiche, wie Nahrungsmittelherstellung, Pharma­ und Kosmetikindustrie, Kunststoff ndustrie, Metallverarbeitung, Bergbau und Hüttenwesen, Abfallbe hand lung, Wasser­, Boden­ und Luftreinhaltung.

6  Vorwort

Die langjährige Erfahrung und erfolgreiche Tätigkeit der Autoren in un­terschiedlichen Bereichen in Hochschulen und Industrie trägt zu einer ausgewogenen und praxisorientierten Darstellung bei.Bei allen Kollegen und Mitarbeitern, die während der Entstehung des Bu­ches mit Hinweisen und Anregungen geholfen haben, möchte ich mich ausdrücklich bedanken. Bei Herrn Thomas Pies bedanke ich mich für die sorgfältige Erfassung des Textes und die Anfertigung der Bilder recht herzlich. Mein Dank gilt auch Herrn Dr. Peter Fuchs, der eine hervorra­gende Übersetzung des ungarischen Beitrages realisiert hat. Auch dem Verlag, vor allem Herrn Jochen Horn, sei für die gute Zusammenarbeit und die unterstützende Begleitung herzlichst gedankt, Herrn Klaus Vogelsang für das Korrekturlesen. Allen Lesern bin ich für kritische Hin­weise dankbar.

Zwickau, im August 2017Karl Schwister

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

TEIL I Berufliche Anforderungen und Perspektiven . . . . . 21

1 Berufsbild des Verfahrensingenieurs . . . . . . . . . . . . . . 221.1 Traditionelles Verständnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.2 Berufiche Einsatzmöglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.2.1 Forschung, Entwicklung und Lehre . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.2.2 Planung und Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.2.3 Betrieb und Produktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.2.4 Anwendungstechnik, Vertrieb und Einkauf . . . . . . . . . . 261.2.5 Branchenübergreifende Einsatzmöglichkeiten . . . . . . . . 27

2 Aktuelle Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.1 Neue Beschäftigungsfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.2 Veränderte Arbeitsplatzprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.3 Freiberufiche Ingenieurdienstleistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3 Weiterentwicklung der Ingenieur ausbildung . . . . . . . 333.1 Arbeitsmarktsituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.2 Wahl von Studienform und Studienabschluss . . . . . . . . . . . . . . . 343.3 Praxisbezug der Ausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.4 Reform der Ingenieurausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383.5 Erhalt der Beschäftigungsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Inhaltsverzeichnis

8  Inhaltsverzeichnis

TEIL II Mechanische Verfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5 Kennzeichnung disperser Stoffsysteme . . . . . . . . . . . . 465.1 Begriffsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465.2 Charakterisierung von Partikelmerkmalen . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

5.2.1 Feinheitsmerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475.2.2 Verteilungskurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495.2.3 Standardverteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515.2.4 Kenngrößen aus Verteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.3 Messverfahren der Partikelgrößenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.3.1 Probenahme und Probeteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.3.2 Mikroskopische Zählverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.3.3 Bildanalyseverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.3.4 Optische Einzelpartikelzähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575.3.5 Laserbeugungsspektrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.3.6 Feldstörungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.3.7 Siebanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605.3.8 Sichtanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.3.9 Sedimentationsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.3.10 Messverfahren zur Oberfächenbestimmung . . . . . . . . . 63

5.4 Haftkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645.5 Bewegung von Teilchen in einem Fluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.5.1 Bewegung eines kugelförmigen Kornes . . . . . . . . . . . . . 665.5.2 Bewegung nicht kugelförmiger Körner . . . . . . . . . . . . . . 685.5.3 Kornbewegung in nichtnewtonschen Flüssigkeiten . . . 685.5.4 Bewegung von Körnerschwärmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.5.5 Sedimentation von Körnerkollektiven . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.6 Durchströmung von Kornschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705.6.1 Strömung durch eine ruhende Materialschicht . . . . . . . 705.6.2 Strömung durch eine Wirbelschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

6 Fließen von Schüttgütern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736.1 Ruhende Schüttgüter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736.2 Fließende Schüttgüter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.2.1 Wandreibungswinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776.2.2 Ausfussverhalten aus Schüttgutspeichern . . . . . . . . . . . 77

Inhaltsverzeichnis  9

6.2.3 Brückenbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.2.4 Ermittlung der Schüttgutparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7 Mischen von Feststoffen und Rühren . . . . . . . . . . . . . . 837.1 Übersicht der Mischverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 837.2 Kennzeichnung des Mischungszustands . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

7.2.1 Probeanalyse von Mischungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 867.2.2 Mittelwert und Varianz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 877.2.3 Mischungszustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897.2.4 Untersuchung des Mischungszustandes . . . . . . . . . . . . 91

7.3 Feststoffmischverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927.4 Rühren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7.4.1 Rühren mit rotierenden Rührorganen . . . . . . . . . . . . . . . 957.4.2 Leistungsbedarf des Rührers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 977.4.3 Homogenisieren mit rotierenden Rührorganen . . . . . . . 997.4.4 Suspendieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997.4.5 Emulgieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1007.4.6 Begasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

7.5 Statisches Mischen von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

8 Mechanische Trennprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1038.1 Kennzeichnung der Trennprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1038.2 Klassieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

8.2.1 Siebklassierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1078.2.2 Windsichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1108.2.3 Nassstromklassierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

8.3 Sortieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1138.4 Fest­Flüssig­Trennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.4.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1158.4.2 Trennverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.5 Partikelabscheidung aus Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

9 Agglomerieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1229.1 Übersicht zu Begriffen und Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1229.2 Bindemechanismen und Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

10  Inhaltsverzeichnis

9.3 Aufbauagglomeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1269.4 Pressagglomerieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

10 Zerkleinern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13010.1 Grundlagen des Zerkleinerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13010.2 Modelle vom Zerkleinerungsvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

10.2.1 Bruchbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13210.2.2 Zerkleinerungsgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13410.2.3 Zerkleinerungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

10.3 Zerkleinerungsmaschinen und Klassierer . . . . . . . . . . . . . . . . . 13910.4 Brecher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

10.4.1 Backenbrecher und Rundbrecher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14110.4.2 Walzenbrecher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14210.4.3 Prallbrecher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

10.5 Mühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14410.5.1 Wälzmühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14410.5.2 Mahlkörpermühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14510.5.3 Walzenmühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15010.5.4 Prallmühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15110.5.5 Strahlmühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

10.6 Scheren und Schneidmühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

TEIL III Thermische Verfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

11 Thermische Trenn operationen im Überblick . . . . . . . 158

12 Verdampfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16312.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16312.2 Technische Anforderungen an die Bauweise von Verdampfern 16512.3 Verdampferschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16612.4 Verdampferbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

13 Kristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17213.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17213.2 Technische Anforderungen an den Kristallisationsvorgang . . . 17513.3 Bauarten von Kristallisatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Inhaltsverzeichnis  11

14 Destillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18414.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18414.2 Blasendestillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19214.3 Trennung von Gemischen ohne Mischungslücke . . . . . . . . . . . . 19514.4 Wasserdampf­ oder Trägerdampf destillation . . . . . . . . . . . . . . . 19714.5 Kontinuierliche Rektifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19914.6 Diskontinuierliche Rektifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21214.7 Einbauten und Dimensionierung der Rektifiziersäule . . . . . . . . 214

15 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22415.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22415.2 Dimensionierung der Absorptionskolonne . . . . . . . . . . . . . . . . 23115.3 Bauarten von Absorbern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

16 Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23816.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23816.2 Dimensionierung von Adsorptionsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 24416.3 Bauarten von Adsorbern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

17 Trocknung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25117.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25117.2 Trocknungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25317.3 Bauarten von Trocknern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

18 Flüssig-Flüssig-Extraktion (Solventextraktion) . . . . . 25818.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25818.2 Solventextraktion in Kreuz­ und Gegenstromfahrweise . . . . . . 26518.3 Auslegungshinweise für Gegenstrom kolonnen im

kontinuierlichen Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27118.4 Apparatetypen für die Solventextraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27418.5 Auswahl und Regeneration des Lösungsmittels . . . . . . . . . . . . . 278

12  Inhaltsverzeichnis

19 Fest-Flüssig-Extraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27919.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27919.2 Durchführung der Feststoffextraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28119.3 Beispiele für Feststoffextraktionsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

20 Hochdruckextraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28520.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28520.2 Anwendung der Hochdruckextraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

TEIL IV Chemische Reaktionstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

21 Einführung in die chemische Reaktions technik . . . . 29221.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29221.2 Beurteilungsgrößen für Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

21.2.1 Durchsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29521.2.2 Umsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29521.2.3 Selektivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29921.2.4 Ausbeute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29921.2.5 Verweilzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29921.2.6 Produktionsleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

21.3 Stoffbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

22 Kinetik chemischer Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30322.1 Grundlagen der Reaktionskinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30322.2 Analyse kinetischer Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

22.2.1 Integrationsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30622.2.2 Differenzielle Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

22.3 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit . . . . . . 31222.4 Katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

22.4.1 Homogene Katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31722.5 Makrokinetik chemischer Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

22.5.1 Heterogene Katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32122.5.2 Gas­Flüssigkeits­Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

22.6 Reaktionsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

Inhaltsverzeichnis  13

22.6.1 Reversible Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32822.6.2 Parallelreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32922.6.3 Folgereaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

23 Isotherm betriebene ideale Reaktoren . . . . . . . . . . . . . 33423.1 Betriebsweisen chemischer Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

23.1.1 Diskontinuierlicher Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33423.1.2 Kontinuierlicher Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

23.2 Der diskontinuierlich betriebene Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . 33923.3 Der kontinuierlich betriebene Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34423.4 Die Rührkesselkaskade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34723.5 Das ideale Strömungsrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35423.6 Vergleich der idealen Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35723.7 Reaktor mit Kreislaufführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35823.8 Der halbkontinuierliche Rührkessel ( Semibatch­Reaktor) . . . . . 362

24 Reale Reaktoren (Verweilzeitverhalten) . . . . . . . . . . . . 36424.1 Verweilzeitverteilung E(t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36424.2 Verweilzeitsummenfunktion F(t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36924.3 Mittlere Verweilzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37024.4 Experimentelle Bestimmung der Verweilzeitfunktionen . . . . . . 37124.5 Verweilzeitverhalten realer Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

24.5.1 Kontinuierlicher Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37324.5.2 Rohrreaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

24.6 Berechnung des mittleren Umsatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

25 Thermisches Verhalten von Reaktoren . . . . . . . . . . . . . 37925.1 Thermische Stabilität von Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37925.2 Wärmetechnische Auslegung von  Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . 38325.3 Der diskontinuierlich betriebene Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . 38425.4 Der kontinuierlich betriebene Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

25.4.1 Adiabatischer Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38725.4.2 Isothermer Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

25.5 Das ideale Strömungsrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

14  Inhaltsverzeichnis

26 Chemiereaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39426.1 Reaktoren für homogene Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39426.2 Reaktoren für heterogene Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

TEIL V Biologische Verfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

27 Grundlagen der Mikrobiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40027.1 Entwicklung und Bedeutung der  Mikrobiologie . . . . . . . . . . . . . 40027.2 Struktur und Funktion der prokaryotischen Zelle . . . . . . . 405

27.2.1 Kern und Plasmide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40927.2.2 Cytoplasmamembran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41127.2.3 Zellwand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41427.2.4 Geißeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41727.2.5 Fimbrien und Pili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418

27.3 Struktur und Funktion der eukaryotischen Zelle . . . . . . . . . . . . 41827.3.1 Cytoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41927.3.2 Mitochondrien und Chloroplasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

27.4 Hauptgruppen der Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42127.4.1 Stoffwechseltypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42427.4.2 Übersicht über die Vielfalt der Prokaryonten . . . . . . . . . 424

27.5 Hauptgruppe der Hefen und Pilze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43127.6 Technisch wichtige Mikroorganismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

28 Biochemische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43628.1 Grundlagen des Stoffwechsels und der Energieumwandlung . . 43628.2 Ernährungstypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

28.2.1 Heterotrophie und Autotrophie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44128.2.2 Chemotrophie und Phototrophie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44228.2.3 Lithotrophie und Organotrophie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44228.2.4 Aerobier und Anaerobier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

28.3 Atmungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44328.3.1 Embden­Meyerhof­Parnas­Weg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44328.3.2 Entner­Doudoroff­Weg und Pentosephosphat­Weg . . . 44528.3.3 Oxidativer Abbau von Pyruvat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44628.3.4 Tricarbonsäure­Cyclus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44728.3.5 Atmungskette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448

Inhaltsverzeichnis  15

28.4 Anaerobe Atmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45028.4.1 Nitrat­Atmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45028.4.2 Sulfat­Atmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453

28.5 Gärungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45328.5.1 Alkohol­Gärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45528.5.2 Milchsäure­Gärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45628.5.3 Propionsäure­Gärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

29 Bioprozesskinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45929.1 Nährmedien und Wachstumsbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

29.1.1 Feste Nährböden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46129.1.2 Temperaturabhängigkeit des Wachstums . . . . . . . . . . . . 46129.1.3 pH­Abhängigkeit des Wachstums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

29.2 Wachstumsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46429.2.1 Bestimmung der Mikroorganismenzahl . . . . . . . . . . . . . 46529.2.2 Bestimmung der Mikroorganismen . . . . . . . . . . . . . . . . . 467

29.3 Statische Kultur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46929.3.1 Exponentielles Wachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46929.3.2 Wachstumskurve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472

29.4 Kontinuierliche Kultur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47629.4.1 Wachstum im Turbidostaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47829.4.2 Wachstum im Chemostaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

30 Bioreaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48330.1 Allgemeine Anforderungen an  Bioreaktoren . . . . . . . . . . . . . . . 48330.2 Oberfächenreaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

30.2.1 Feste Nährböden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48530.2.2 Statische Oberfächenkultur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48530.2.3 Bettreaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48730.2.4 Membran­Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

30.3 Submers­Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48930.3.1 Energieeintrag durch Begasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49030.3.2 Energieeintrag durch eine Flüssigkeitspumpe . . . . . . . . 49230.3.3 Energieeintrag mit Rührorganen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49430.3.4 Vergleich der Reaktorsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496

30.4 Belüftung und Sauerstofftransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497

16  Inhaltsverzeichnis

31 Sterilisation und Steriltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50131.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50131.2 Kinetik der Abtötung durch Hitzeeinwirkung . . . . . . . . . . . . . . 50331.3 Sterilisation von füssigen Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

31.3.1 Batch­Sterilisation mit Dampf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50531.3.2 Kontinuierliche Sterilisation mit Dampf . . . . . . . . . . . . . 50831.3.3 Sterilisation durch Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51131.3.4 Sterilisation durch chemische Methoden . . . . . . . . . . . . 511

31.4 Sterilisation von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

32 Messtechnik an Bioreaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51432.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51432.2 Physikalische Messgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

32.2.1 Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51732.2.2 Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51832.2.3 Drehzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51832.2.4 Schaum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51932.2.5 Trübung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

32.3 Chemische Messgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52032.3.1 pH­Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52032.3.2 Redoxpotenzial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52132.3.3 Sauerstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52232.3.4 Kohlenstoffdioxid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52432.3.5 Ionenselektive Elektroden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

32.4 Biologische Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526

TEIL VI Anwendungen in Industrie und Umwelt . . . . . . . . . 529

33 Schwefelsäure herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53033.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53033.2 Reaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53133.3 Rohstoffeinsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53233.4 Katalysator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53233.5 Kontaktverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

Inhaltsverzeichnis  17

34 Herstellung von Titandioxid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53634.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53634.2 Rohstoffeinsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53634.3 Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

34.3.1 Sulfatverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53734.3.2 Chloridverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53934.3.3 Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

35 Erdölaufbereitung und Petrochemie . . . . . . . . . . . . . . . 54135.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54135.2 Physikalische Bearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542

35.2.1 Vorbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54235.2.3 Fraktionierte Destillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54335.2.3 Entparaffnierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

35.3 Raffnerieverfahren zur stofflichen Umwandlung . . . . . . . . . . . 54535.3.1 Cracking­Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

Thermisches Cracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548Katalytisches Cracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550Hydrocracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551

35.3.2 Reforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55235.3.3 Hydrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55435.3.4 Isomerisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55535.3.5 Polymerisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55535.3.6 Alkylierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

36 Herstellung von Polyurethanen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55736.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55736.2 Reaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55836.3 Rohstoffeinsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

36.3.1 Isocyanate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55836.3.2 Polyolkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56136.3.3 Hilfs­ und Zusatzstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562

36.4 Verarbeitungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56336.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56336.4.2 Dosiermaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56436.4.3 Formwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567

18  Inhaltsverzeichnis

37 Herstellung von Citronensäure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56837.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56837.2 Mikroorganismen und Biosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56937.3 Nährmedien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57037.4 Produktionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571

37.4.1 Oberfächenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57137.4.2 Submersverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573

38 Herstellung von Penicillin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57638.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57638.2 Antibiotika­Produzenten und  Klassifizierung . . . . . . . . . . . . . . . 57638.3 Wirkungssprektum von Antibiotika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57938.4 Produktionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580

39 Metallgewinnung durch Mikroorganismen . . . . . . . . . 58439.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58439.2 Mechanismen der mikrobiellen Laugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585

39.2.1 Direkte Laugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58539.2.2 Indirekte Laugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

39.3 Laborverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58739.3.1 Perkolatorlaugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58839.3.2 Suspensionslaugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58939.3.3 Säulenlaugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590

39.4 Industrielle Laugungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

40 Reinigung kommunaler Abwässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59540.1 Abwasserarten und Fortleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59540.2 Abwasserinhaltstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596

40.2.1 Typische Messgrößen zur Abwasserbeurteilung . . . . . . 59840.2.2 Typische Abwasserparameter für ein kommunales

Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59940.3 Aufbau und Funktion einer kommunalen Kläranlage . . . . . . . . 601

40.3.1 Mechanisch­physikalische Reinigung . . . . . . . . . . . . . . . 60140.3.2 Chemische Elimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

Inhaltsverzeichnis  19

40.3.3 Biologische Abwasserbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60540.3.3.1 Elimination von Phosphorverbindungen . . . . . . 60540.3.3.2 Elimination von Stickstoffverbindungen . . . . . . 607

40.3.4 Nachklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61340.3.5 Schlammbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613

40.4 Alternative Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

41 Mechanische und thermische Abluft-reinigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

41.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61741.2 Mechanische Abluftreinigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61941.3 Thermische Abluftreinigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622

41.3.1 Rauchgasentschwefelung und Stickoxidreduktion im Abgasstrom von Kohlekraftwerken . . . . . . . . . . . . . . . 623

41.3.2 Abscheidung von Quecksilber und Beseitigung von Dioxinen aus dem Rauchgasstrom von Abfallverbrennungsanlagen mit Adsorbern . . . . . . . . . . 627

41.3.3 Adsorber in Lackierstraßen der Automobilindustrie . . . 62841.3.4 Thermische oder katalytische Nachverbrennung . . . . . . 629

42 Biologische Abluftreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63342.1 Kriterien zur Anwendung der biologischen Abluftreinigung . . 635

42.1.1 Abzubauende Substanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63542.1.2 Mikrobiologische Voraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 636

42.2 Biowäscher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63742.2.1 Tropfkörperverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63842.2.2 Belebtschlammverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639

42.3 Biofilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64142.4 Biomembranverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64442.5 Analysemethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646

42.5.1 Geruchsmessung (Olfaktometrie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64642.5.2 Instrumentelle Abluftanalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

20  Inhaltsverzeichnis

43 Beseitigung von Altlasten – Boden sanierungs-verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

43.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653 43.2 Überblick über die Verfahren zur Bodensanierung . . . . . . . . . . 65443.3 In­situ­Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65543.4 On­site­ und Off­site­Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

44 Verfahren zur Abfallbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66144.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66144.2 Geordnete Deponien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66244.3 Hausmüll­ und Sonderabfallverbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663 44.4 Thermische Abfallbehandlungsanlagen neuer Konzeption . . . . 665

45 Biologische Abfallbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66945.1 Einführende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66945.2 Kompostierung von organischen Abfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . 67045.3 Kompostqualität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67245.4 Produktion von Biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675

94  7 Mischen von Feststoffen und Rühren

Grundtypen von Feststoffmischern Charakteristische Bauformen

Schwerkraft­ und pneumatische Mi­scher ohne bewegte Misch werkzeuge

Schwerkraft­mischer

Mischsilos (ein­ oder mehrstufig, Zellen silos); Silos mit Misch­ und Teil rohren; Silos mit äu­ßerer oder innerer Zirkulation

Pneumatische Mischer

Wirbelschichtmischer Strahlmischer

mischende Lagerverfahren geschichtete Mischhalden

�� 7 .4�Rühren

Es werden hier nur Gemische von nicht hochviskosen Newtonschen oder nicht­Newtonschen Flüssigkeiten behandelt. Nach Tabelle 7.1 ist die den Aggregatzustand eines solchen Gemisches bestimmende Komponente die Flüssigkeit. Die andere Komponente, die zugemischt wird, kann eine in dieser Flüssigkeit gut lösliche oder auch schwer lösliche andere Flüs­sigkeit (Homogenisieren oder Emulgieren), ein körniger Feststoff (Sus­pendieren) oder gasförmig (Begasen von Flüssigkeiten) sein. Das Rühren erfolgt meistens mithilfe rotierender, seltener schwingend bewegter Rühr werkzeuge oder mit sog. statischen Rührern, die kei ne bewegten Be­standteile enthalten.Die wichtigsten Aufgaben, die durch Rühren gelöst werden können, sind folgende [26, 27]:

� Homogenisieren: Vermischen und Vergleichmäßigen von inein an der löslichen Flüssigkeiten, Konzentrations­ und Temperaturaus gleich (z. B. Verdünnen konzentrierter Lösungen, Neutralisieren)

� Suspendieren: gleichmäßiges Verteilen, ggf. Lösen und In­Schwebe­Halten von körnigen Stoffen (z. B. Lösen von Feststoffen, Kristallisie­ren, Auswaschen von körnigen Stoffen, Erzeugen einer Schwertrübe)

� Emulgieren: Dispergieren einer Flüssigkeit in einer anderen, d. h. Zer­teilen und Feinverteilen von Tröpfchen einer Flüssigkeit in einer zwei­ten, in der sie nur schwer löslich ist (z. B. Emulsions­Poly meri sation, Flüssig­Flüssig­Extraktion)

� Begasen: Dispergieren eines Gases in einer Flüssigkeit, d. h. Zer teilen des Gases in kleine Teilchen oder Blasen und ihr nach folgendes Ein­bringen in die Flüssigkeit oder Suspension bzw. ihre dortige gleich­mäßige Verteilung (z. B. Gas­Flüssig­Reaktionen, Ab sorp tion, aerobe

Tabelle 7 .3: Übersicht der Bauformen von Feststoffmischern (Fortsetzung)

7.4 Rühren  95

Fermentation, Sauerstoffeintrag bei der Abwasser reinigung, Flotation, Mammutpumpen)

� Beschleunigung des Wärmeaustausches zwischen der Flüssigkeit oder Suspension und der Wärmeübertragungsfäche (Heiz­ oder Kühl­fäche) (z. B. Abführen der Reaktionswärme, Beschleunigung von Reak­tionen durch Erwärmen)

Oft sind mehrere grundlegende Rühraufgaben gleichzeitig in komplexer Weise zu erfüllen.

7 .4 .1�Rühren mit rotierenden Rührorganen

In Bild 7.6 ist der Aufbau eines Rührwerks gezeigt. Der Behälterboden ist meistens gewölbt, abgerundet, seltener halbkugelförmig oder fach.

M

  Bild 7 .6:� Behälter mit Rührsystem

Bei zentrisch eingebauter Rührwelle und großen Reynolds­Zahlen (hohe Drehzahl, großer Rührerdurchmesser, kleine oder mittlere Viskosität) rotiert die ganze Flüssigkeit gleich einem Festkörper, sodass sich an ihrer Oberfäche eine trichterförmige Vertiefung (Trombe) ausbildet, der Mischeffekt geht zurück, beim Trichter tritt Luftansaugung und Schaum­bildung auf und bei Suspensionen kommt es zu einer Trennung im Zent­rifugalfeld. Diese Nachteile lassen sich mithilfe von Stromstörern oder durch den nicht zentrischen (exzentrischen) geneigten Einbau des Rüh­rers vermeiden.Die in der Praxis eingesetzten Rührorgane lassen sich in drei Gruppen einordnen. Man unterscheidet

96  7 Mischen von Feststoffen und Rühren

� axialfördernde � radialfördernde und � tangentialfördernde Rührer.

Ausschlaggebend für die Bezeichnung des Rührertyps ist das in unmittel­barer Nähe des Rührorgans erzeugte Strömungsfeld, die Hauptrichtung der das rotierende Rührorgan verlassenden Flüssigkeitsströmung. Bild 7.7 zeigt charakteristische axialfördernde Rührer.

A B C D

Bild 7 .7: Axialfördernde Rührer: (A) Schrägblattrührer, (B) Propellerrührer, (C) Schraubenrührer und (D) Wendelrührer

Axialfördernde Propellerrührer werden in der Regel mit 2, 3 oder 6 Flü­geln, die Schrägblattrührer mit 6 viereckigen, trapezförmigen oder be­sonders geformten Schaufeln versehen.Die am häufigsten verwendeten Bauformen der radialfördernden Rüh­rer sind der Scheibenrührer, der Radialschaufelrührer und der Impeller­rührer (vgl. Bild 7.8).

A B C

  Bild 7 .8:� Radialfördernde Rührer: (A) Scheibenrührer, (B) Radialschau­felrührer, (C) Impellerrührer

7.4 Rühren  97

An der Kreisscheibe des radialfördernden Scheibenrührers werden meis­tens 6 radial angeordnete ebene Rechteck­Blätter bzw. Turbinenschaufeln befestigt (in einseitiger oder zweiseitiger Bestückung). Die Scheibe wird mit mittlerer Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit bewegt und bei niedriger oder mittlerer Viskosität angewandt, in der Regel bei Einbau von 4 Strombrechern. Einige Bauformen der tangentialfördernden Rührer sind in Bild 7.9 dargestellt. Es sind Ankerrührer, Gitter­ und Blattrührer. Letzterer kann als tangential­radialfördernd betrachtet werden.

A B C  Bild 7 .9:�Tangentialfördernden

Rührer: (A) Ankerrührer, (B) Blattrührer, (C) Gitter rührer

Der Ankerrührer ist ein langsamlaufender Rührer, hat in der Regel zwei Schaufeln (Ankerarme), die dicht an der Behälterwand bewegt werden; man setzt sie hauptsächlich zur Intensivierung des Wärmeaustausches ein. Auch der Gitterrrührer und der Blattrührer sind langsamlaufend und werden mit und ohne Stromstörer gebaut.Außer den aufgezählten Rührern gibt es zahlreiche andere Bauformen. Diese sind zum größten Teil rotierende Werkzeuge, doch werden auch in Axialrichtung schwingende (Vibrations­)Rührer verwendet, bei denen die Strömung in Tangentialrichtung vernachlässigt werden kann.

7 .4 .2�Leistungsbedarf des Rührers

Eine wichtige Aufgabe besteht in der Bestimmung der mit dem Rühr­organ in die Flüssigkeit eingebrachten Rührenergie bzw. der benötigten Rührleistung.

98  7 Mischen von Feststoffen und Rühren

Die Rührleistung P von rotierenden Rührern wird mithilfe von im Labor durchgeführten Modellversuchen und auf Grund der Ähnlichkeitstheo­rie – unter Berücksichtigung der Kriterien der geometrischen und phy­sikalischen Ähnlichkeit  – angegeben. Es lassen sich drei unabhängige Ähnlichkeitskriterien angeben:

Die Froude­Zahl Fr kann man in den meisten Fällen vernachlässigen. Die Leistungskennzahl hängt dann nur von der Reynolds­Zahl ab (Ne = f(Re)) und lässt sich nur experimentell bestimmen (vgl. Bild 7.10).

Ne

102

10

10

1

10-1

1 102 103 104 105

Re

mit Strombrecher

ohne Strombrecher

laminar Übergangsbereich turbulent

Bild 7 .10: Leistungscharakteristik eines bestimmten Rührertyps mit und ohne Strom­brecher

Ent sprechend Bild 7.10 ist bei Re­Zahlen < 10 – 60 der Rühr effekt gering, das Rühren verläuft laminar. Der Leistungsbedarf ist bei laminarem Rühren und bei gegebenem Rührertyp, bei festgelegter Dreh zahl n und Durchmesser d eine lineare Funktion der Viskosität μ und ist von der Dichte r unabhängig. Im Übergangsbereich wird bei ge gebenem Rüh­rertyp die Leistung auch von der Viskosität und von der Dichte beein­fusst. Im turbulenten Bereich, d. h. im Newton­Bereich der Rührer, ist

7.4 Rühren  99

die Leistungs kenn zahl konstant. Im turbulenten Bereich kann bei kon­stantem n und d der Einfuss der Viskositätsänderung auf den Leistungs­bedarf vernachlässigt werden, der Einfuss der Dichte ist linear.

7 .4 .3�Homogenisieren mit rotierenden Rührorganen

Beim Rühren stehen zum Nachweis der Tatsache, dass das verfahrens­technische Ziel, d. h. die gewünschte Mischgüte, erreicht wurde, zwei Me­thoden zur Verfügung:

� Schlieren­Methode: Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Bre chungs ­index werden so lange gerührt, bis keine Schlieren mehr fest zu stellen sind.

� Entfärbe­Methode: Durch das Hinzumischen einer anderen Flüs sig­keit oder eventuell einer zusätzlichen Chemikalie wird das System ent­färbt. Dies ist als Zeichen der ent sprechen den Mischgüte anzusehen.

Die für das Erreichen einer gewünschten Mischgüte benötigte minimale Rührzeit ist eine wichtige Kenngröße der Homogenisierung.

7 .4 .4�Suspendieren

Um spezifisch schwerere Körner in einer Flüssigkeit (rs > rl) vom Boden des Rührerbehälters aufzuwirbeln und gegen die Schwerkraft in Schwebe zu halten, ist ein kontinuierlicher Energieeintrag, eine fortlaufende Be­tätigung des rotierenden Rührorgans notwendig.

� Bei Drehzahlen < nmin werden die Körner nicht bewegt. � Bei Drehzahlen nmin < n < nS0 sind erste Kornbewegungen auf dem Rührerboden zu beobachten, ein Schwebezustand der Körner wird aber noch nicht erreicht.

� Bei Erreichen der Drehzahl n = nS0 werden einzelne Körner in der Nähe der Bodenplatte in den Schwebezustand versetzt.

Bei der Suspendierdrehzahl n = nS werden die Körner aufgewirbelt und in Schwebe gehalten. Die Suspendierdrehzahl nS wird unter Be­rücksich tigung folgender Kriterien bestimmt:

� Beim Aufwirbeln des Feststoffs soll erreicht werden, dass die ein zel nen Körner höchstens eine Sekunde lang den Boden berühren (1­s­Krite­rium).

100  7 Mischen von Feststoffen und Rühren

� Die Körner sollen bis zu einer Höhe von 90 % der Füllhöhe in Schwe be gehalten werden (90­%­Schichthöhen­Kriterium).

� Die Feststoffpartikel steigen bis an die Obergrenze der Flüssigkeits­schicht, sodass die feststofffreie, klare obere Flüssigkeitsschicht ver­schwindet.

Beim Suspendieren werden hauptsächlich axialfördernde Rührer ver­wendet. Die Rührbehälter haben meistens einen gewölbten Boden. Rüh­rer mit ebenem Boden werden nur selten eingesetzt.Eine kennzeichnende Größe beim Suspendieren ist die sog. Sinkleistung PS, die sich als Produkt aus dem Gewicht der Partikeln mit dem Gesamt­volumen in der Flüssigkeit und der behinderten Sinkgeschwindigkeit er­gibt:

(7.6)

rs Dichte Feststoff, rf Dichte Flüssigkeit, g Fallbeschleunigung, VS Ge­samtvolumen, voH Sinkgeschwindigkeit

7 .4 .5�Emulgieren

Das Flüssig­Flüssig­Dispergieren, kurz Emulgieren, bedeutet die Herstel­lung eines Stoffsystems aus zwei ineinander schwer löslichen Flüssigkei­ten, wobei die eine Flüssigkeit in Form kleiner Tröpfchen in der anderen verteilt ist. Wenn keine Turbulenz vorhanden oder nicht ausreichend stark ist, werden die beiden Flüssigkeiten durch eine Phasengrenze von­einander getrennt und sie schichten sich übereinander. Bei ausreichend starker Turbulenz, d. h. bei ausreichend hoher Rührerdrehzahl, treten entlang der Phasengrenze der Flüssigkeiten infolge großer lokaler Ge­schwindigkeitsunterschiede große Scherkräfte auf und eine der Flüssig­keitsphasen wird in einzelne Tropfen zerteilt. Das verfahrenstechnische Ziel beim Emulgieren ist gerade die Erzeugung von Tropfen mit einer großen spezifischen Oberfäche.

Der geeignete Rührertyp ist ein schnelllaufender ra dial för dernder Rührer mit scharfen Kanten und Ecken (Schei ben rührer) und ein mit Strombrechern versehener Rühr behälter. Bei Flüssigkeiten klei­ner oder mittlerer Viskosi tät werden auch statische Rührer (Düsen) zum Emul gieren ver wendet.

7.4 Rühren  101

7 .4 .6�Begasen

Das Dispergieren von Gas in einer Flüssigkeit oder kurz Begasen bedeu­tet die Lösung von drei Teilaufgaben:

� Einbringen des Gases in die Flüssigkeit � Zerteilung in Blasen � Verteilung auf das Gesamtvolumen

Das verfahrenstechnische Ziel besteht in der Schaffung von Phasen­grenzflächen zum Stoffaustausch zwischen den einzelnen Phasen (Chlo­rierung, Hydrierung, Oxidation) oder im vertikalen Transport von Flüssigkeit in Form eines Gemisches Flüssigkeit­Gas (Mammutpumpe) oder im Aufschwemmen von Feststoffpartikeln, die sich an die Bläschen anlagern (Flotation). Neben der Beschreibung der mit rotierenden Rüh­rern arbeitenden Verfahren sei hier aus der zweiten Gruppe die ein­fachste Begasungseinrichtung erwähnt, bei der das Gas unter Hochdruck durch ein über den ganzen Behälter querschnitt eingebautes Lochblech oder durch einen Siebboden ein geführt wird und keine weitere Rühr­einrichtung zur Verteilung der Gasblasen verwendet wird.

VGas

VGas

VGas

A B C

Bild 7 .11: Begasungsrührer: (A) Hohlrührer, (B) Scheibenrührer, (C) Kreuzbalken­rührer

Bei Begasungsrührern erfolgt der Gaseintrag über in der Nähe des Be­hälterbodens eingebaute Düsen oder ringförmige perforierte Rohre mit

102  7 Mischen von Feststoffen und Rühren

Überdruck oder auch über einen rotierenden Hohlrührer, bei dem das Gas durch die hohle Achse angesaugt wird (vgl. Bild 7.11). Letzterer ist einfach, aber wegen der geringen geförderten Gasmenge nur begrenzt anwendbar.

�� 7 .5�Statisches Mischen von Flüssigkeiten

Statische Mischer, die keine bewegten Bestandteile enthalten, werden vom zu vermischenden Material durchströmt. Die dazu erforderliche Strömungsenergie bzw. die benötigte Druckdifferenz muss dem Mischgut übertragen werden. Der Mischer ist meistens ein Rohrabschnitt, in den zur Erreichung einer Mischwirkung Aufprall­ oder Umlenkelemente ein­gebaut werden. Man unterscheidet turbulent und laminar durchströmte statische Mischer.

A B

Bild 7 .12: (A) Injektor­Mischer, (B) Statischer Turbulenzmischer mit Einbauten

Bei statischen Turbulenzmischern wird die Turbulenz in Strahlmischern, Injektoren oder in Mischkammern erzeugt oder aber durch den Einbau von Umlenkelementen (vgl. Bild 7.12) erreicht. Bei statischen Laminar­mischern werden Gutströme durch Einbauten geteilt, gegeneinander ver­schoben und wieder vereinigt. Diese Mischer wurden hauptsächlich zum Vermischen hochviskoser Stoffe konzipiert, doch werden sie auch bei niedrigeren Viskositäten verwendet.

8�� 8 .1�Kennzeichnung der Trennprozesse

Die mechanischen Trennprozesse (Begriffsdefinitionen nach [31]) lassen sich in vier verschiedene Arten gliedern:

� Klassierprozesse dienen zur Trennung fester Teilchenkollektive nach Feinheitsmerkmalen wie Korngröße oder Sinkgeschwindig keit.

� Sortierprozesse führen zur Trennung fester Teilchenkollektive nach Partikeleigenschaften wie Dichte, Farbe, Form oder Zusam men set­zung.

� Fest­Flüssig­Trennverfahren dienen zur Abtrennung disperser fes ter Partikeln aus einer füssigen Phase.

� Fest­Gasförmig­Trennverfahren leisten eine Abtrennung dis per ser fester Partikeln (Staub) aus Gasen.

Bei Klassierungen wird das Aufgabegut als Teilchenkollektiv einem Klassierapparat zugeführt, der es in zwei oder mehr Teilmengen (Fraktio­nen) zerlegt. Bei Zweiguttrennungen unterscheidet man Grobgut und Feingut. Ihre jeweiligen Anteile bezogen auf das Aufgabegut, Grobgut­anteil g und Feingutanteil f, addieren sich stets zu 1. Im Idealfall wird so getrennt, dass sich die Verteilungsdichtekurven von Grob­ und Feingut nicht überschneiden, d. h. die Verteilungsdichtekurve des Aufgabegutes durch einen senkrechten Schnitt in zwei Flächen ge­teilt wird (Bild 8.1A).Bei einer idealen Teilung wird dagegen ein Aufgabegut so zerlegt, dass die betrachteten Merkmale (z. B. Feinheit) in beiden Teilmengen gleich und gleich denen der Ausgangsmenge sind (Bild 8.1B)

Mechanische Trennprozesse

104  8 Mechanische Trennprozesse

Feingut Grobgut

Aufgabegutq q

z zzT

Gleiche Merkmale der Teilmengen

A B

Bild 8 .1: Verteilungsdichtekurven für ideale Trennung (A) und ideale Teilung (B)

Bei Sortierprozessen verwendet man abhängig von der Partikeleigen­schaft andere Bezeichnungen für die sich ergebenden Teilmengen, z. B. bei Dichtesortierern Leichtgut und Schwergut.Bei einer realen Trennung überschneiden sich dagegen die Verteilungs­dichtekurven von Fein­ und Grobgut. Je nach Güte des Trennapparats ist die Überschneidung mehr oder weniger groß. Zur Kennzeichnung von Zweigut­Klassierprozessen werden die Verteilungsdichtekurven von Auf­gabegut, Grob­ und Feingut meist in einem gemeinsamen Diagramm dar­gestellt (vgl. Bild 8.2). Man gewichtet dann die Verteilungsdichten des Grobguts qG und des Feinguts qF mithilfe ihrer Mengenanteile g und f, sodass sich die aufgespannten Flächen der Grobguts­ und Feingutskurve zur Aufgabegutkurve qA(z) addieren. Für jeden Wert des Feinheitsmerk­mals z gilt dann:

(8.1)

Beim Wert zT schneiden sich die Verteilungsdichten des Grob­ und Fein­guts genau bei 50 % der Aufgabegutkurve, daher wird auch die Bezeich­nung z50 verwendet. Man bezeichnet diesen Wert des Feinheitsmerkmals als Median­Trenngrenze oder präparative Trenngrenze. Ist das Fein­heitsmerkmal ein Teilchendurchmesser, so ergibt sich der bekannte Aus­druck Trennkorndurchmesser dT oder auch d50.

Symbole2­Keto­3­desoxy­6­phospho­

gluconat­Weg 4436­Phosphogluconat 445

AAbbaubilanz 447Abbaurate 641Abfallbehandlung – biologische 669

Abfallrecht 661Abfallsäure 530Abfallvermeidung 661Abfallverwertung 661Abfallwärme 209Abkühl­Phase 505Abluftanalytik 649Abluftinhaltstoffe 649 f.Abluftreinigung – biologische 633, 635 – Einsatzmöglichkeiten 636 – katalytische 629 – Kriterien 635

Abluftreinigungsverfahren 633 f.

Abscheidegrad 107Abscheiden von Quecksilber

622Abscheideprinzip – Gewebefilter 621

absetzbare Stoffe 599Absetzbecken 641Absorption 224, 251, 258, 664Absorptionsgleichgewicht

226Absorptionskolonne 232, 624Absorptionsschritt 635Absorptionsverfahren – nicht regenerative 624

Absterbegeschwindigkeits­konstante 503, 507

Absterbephase 476

Abtötung durch Hitzeein­wirkung 503

Abtötungsbedingungen 502Abtötungskurven 504Abtötungsrate 503Abtriebsgerade 204 f., 210Abtriebsgeraden 268Abtriebssäule 199, 203Abwärme 614Abwasser – Fortleitung von 595

Abwasserarten 595Abwasserbehandlung 487, 604Abwasserinhaltstoffe 596Abwasserkläranlage 404Abwasserparameter 599Abwasserreinigung 501, 633,

638Abwassertechnik 490Abwasserteiche 615Abweiseradsichter 111Acetobacter 425, 463Acetyl­CoA 446acidophil 463Adaption 473Adaptionsphase 636Adenin 410Adenosintriphosphat 440adiabatische Temperatur­

differenz 386adiabatischer Betrieb 384,

387, 390Adsorbenzien 241 ff.Adsorber 622, 657 – Bauarten von 250

Adsorption 238, 240, 572, 622, 664

Adsorptionsgleichgewichts­kurven 239

Adsorptionsisothermen ver­schiedener Stoffe 240

Adsorptionsrad 250, 628 f.Adsorptionsverlauf im Fest­

bettadsorber 247

Ähnlichkeitstheorie 98aerobe Zonen 612aerobe Atmung 450aerober Vorgang 609Aerobier 442Agar 461Agglomeratbildung 124Agglomerate 573Agglomerieren 122Airlift­Reaktor 490 f., 574Aktinomyceten 428, 463, 576Aktivkohle 243, 322, 655Aktivkoks 243, 628Aktivtonerde 243akut­toxisch 597Algenpilz 432alkaliphil 463Alkohol­Gärung 455Alkylierung 556Alterung der pH­Elektrode 521Altlasten 661Aminoglykosid­Antibiotika 578Ammoniumoxidierer 608Amphotericin B 579Amplitude 109Anabolismus 437, 441anaerobe Atmung 450anaerobe Fermentation 673anaerobe Verfahren 672Anaerobier 442 – obligate 453

Analysemethoden 646, 649Analyseprobe 55Analysesichtung 61Analysesiebung 60anaplerotische Sequenzen

439Anatas 537, 539Ankerrührer 97Anlaufphase 472anoxische Zone 612Anschmelzagglomeration 122Ansprechzeit 521, 524Antibiotika 404, 576, 579

Sachwortverzeichnis

676  Sachwortverzeichnis

Antischaummittel 519Anzucht von Impfmaterial 485AOX 598Äquivalent­Reaktions­

geschwindigkeit 304Äquivalentdurchmesser 47Arbeitsgerade 205, 212, 268Arbeitsgeraden für den

Desorptionsprozess 234Arbeitsmarktsituation 22, 33Arbeitsplatzprofile 30Archaebakterien 430Archimedes­Schnecken­

pumpe 601arithmetisches Mittel 88Armerze 584, 591Arrhenius­Gleichung 312, 314,

379, 387, 392, 508Ascomycetes 431Aspergillus 433, 577Aspergillus niger 434, 568 f.,

571Aspergillus oryzae 435Aspergillus-Arten 569 f., 581Atmung

– aerobe 450Atmungskette 439, 448Atmungsprozesse 443ATP 447, 450ATP­Hydrolyse 441Aufarbeitung 572Aufbauagglomeration 122, 126Aufheiz­Phase 505Auflagerspannung 79Aufsalzung 606Aufschluss 113Aufstromklassierern 112Auftreffhäufigkeit 108Ausbeute 299, 475, 572Auslaugung 283Auslaugverfahren 659Auslegung – wärmetechnische 383

Auspressen 116, 118Austraghilfen 80autokatalytischen Reaktionen

362Autoklav 502, 505, 512Autotrophie 441axiale Strömung 495axialfördernde Rührer 96Azeotropbildung 278azeotrope Destillation 196azeotropes Gemisch 195

Azospirillum brasilense 425Azospirillum lipoferum 425

BBachelor 34 f.Bachelor­Absolventen 39Bacillus brevis 435Bacillus cereus 584Bacillus megaterium 417, 584Bacillus polymyxa 435Bacillus stearothermophilus

462, 507 ff.Bacillus subtilis 434Backenbrecher 141 f.Bacteriostatica 404Bakterien – chemolithotrophe 429 – coliforme 426 – Grundformen 408 – halophile 430 – heterotrophe 609 – lithotrophe 609 – methanogene 430 – thermoacidophile 430

Bakterienchromosom 407, 409

Bakterizide 404Bandextraktionsanlage 284Bandtrockner 255Basidomycetes 433batch culture 469Batch­Kultur 478Batch­Sterilisation 505Batch­Verfahren 580Bausteine 437Begasen 94, 101Begeißelung 417Bekämpfung von Pflanzen­

krankheiten 580Beladungsdiagramm 260,

264, 268Belagschwinger 109Belastungsgrenze 273Belebtschlammbecken 639Belebtschlammverfahren 639,

641Belebungsbecken 607, 609,

640Berechnung von Packungs­

kolonnen 222Berechnungsgrundlage für

Sterilisationszeit 507 f.Berufschancen 24

Beschäftigungsfelder 28Beschäftigungsfähigkeit 40 f.Beseitigen von Dioxinen 622Bestimmung der Frisch­ und

Trockenmasse 468Bestimmung der Zusammen­

setzung 596Bestimmung des Protein­

gehalts 468Bestimmung essenzieller

Elemente 468Betriebskosten 496Betriebspunkt

– autotherm 382Bettfilter 511Bettreaktoren 487Beurteilungskriterien 596Bewegungsorganell 417Bierbrauen 400Bifidobacterium 428, 456Bilanzraum 301Bildanalyseverfahren 56Bildungssystem 39Binodalkurve 260Bioabfall 670Bioakkumulation 597Biobergbau 584Biochemie 423Biofilm 641Biofilter 633, 641Biofilterverfahren – schematisch 642

Biogasanlage 661, 674biologische Abfallbehandlung

669biologische Abluftreinigung

633, 635biologische Abwasserbehand­

lung 605biologische Abwasser­

reinigung 639biologische Phosphat­

elimination 607biologische Sensoren 526biologische Verfahren 658biologischer Rasen 638biologischer Sauerstoffbedarf

598Biomassenbilanz 477Biomembranreaktor 645Biomembranverfahren 644Bioreaktoren 483Bioreaktorsysteme 477Biosensoren 526

Sachwortverzeichnis  677

Biotechnologie 29Bioverfahrenstechnik 28Biowäscher 633, 637bipolar 417Bischoff­Verfahren 623Blähmittel 562Blasen 46Blasendestillation 192Blasensäule 236, 395, 490Blasensäulen­Reaktor 490Blasensäulenreaktor 396Blattrührer 97Blockheizkraftwerk 663Blockschaumstoff 566Boden 214 – schadstofffreier 653

Bodenabstand 218Bodenanzahl 218Bodenkolonnen 214, 216, 218,

236, 640Bodenkonstruktionen 158Bodenschutzgesetz 653Bodenwirkungsgrad 201, 216,

272Bodenzahl – praktische 272

Bologna­Beschluss 34Bond­Zerkleinerungsgesetz

135Böschungswinkel 75Brechen 131Brecherarten 142Breitbandantibiotika 579Brennstoff­Stickoxid 625Brenztraubensäure 438Brevibacterium linens 428Bruchbildung 132Bruchspannung 132Brückenbildung 79Brüden 167 ff.Brüdenverdichtung 169BSB 598BSB5­Werte 663Bunker 75Bunsen­Absorptions­

koeffizient 227Bypass 520

CC/N­Verhältnis 671Canda lipolytica 574Candida guilliermondii 569Candida lipolytica 574

Candida utilis 434Carbonat­Atmung 450Cephalosporin 577 ff.Cephalosporium 577chancenmaximierend 24Charakterisierungsgrößen

516Chemiereaktoren 394chemischer Sauerstoffbedarf

598Chemisorption 225chemoorganoheterotroph 431Chemostat 476, 479chemotherapeutisch 579Chemotrophie 442Chlamydien 426Chloridverfahren 536, 539Chloroplasten 406, 418, 420Chlortetracyclin 578chronisch­toxisch 597Chytridiomycetes 432Citromyces pfefferianus 569Citronensäure 568Citronensäure­Cyclus 447 f.Clark­Prinzip 522Clostridien 454Clostridium acetobutylicum

403, 434Clostridium botulinum 427Clostridium tetani 427Coenzym 407Coenzym A 447Coking 549Corynebacterium 428, 569,

574Corynebakterium glutamicum

428Coulter­Counter 466Cracking – katalytisches 550 – thermisches 548

Cracking­Verfahren 547credit points 35CSB 598CSB­Belastung 674CSTR 337Cyclisierung 550Cytoplasma 406, 412, 419, 447Cytoplasmamembran 406,

413Cytosin 410

DDaltonsches Gesetz 161, 184,

186, 229, 239, 241Damköhler 293Dampfdruck 163Dampfdruckkurven 164, 184,

197Dampfgeschwindigkeit 216Dampfinjektion 509 f.Dampfsterilisator 502Danielli­Modell 412Darmbakterien 418Deep Shaft Reactor 491 f.Degussa­Verfahren 656Dehydrierung 553Dehydrogenierung 447, 453Dekantierzentrifuge 614Denaturierungsgeschwindig­

keit 508Denitrifikation 451, 609, 612DENOX­Anlage 627Deponieaufbau 662Deponieflächen 662Deponiegas 662Deponien – geordnete 662

Desinfektion 485Desorption 226Desorptionsvorgang 244Desoxyribonucleinsäure 409Desoxyribose 411Destillation 184 – extraktive 195

Destillationsvorgang 192Desulfococcus 426Desulfomonas 426Desulfovibrio 426Deuteromycetes 433Dichtesortierer 104Dienstleistungsgesellschaft 31differenzielle Methode 311Diffusion 318, 498 – instationäre 325

Diffusionsbarriere 412Diffusionsbatterie 280Diffusionskoeffizient 280, 318Diffusionsvorgang 280Dihydroxyacetonphosphat

444Diisocyanate 559Dimensionierung 214, 231Diplomstudiengang 34direkte Laugung 585

678  Sachwortverzeichnis

Direkteinleiter 596diskontinuierliche Kultur 469diskontinuierliche Rektifika­

tion 212diskontinuierlicher Betrieb

334 f.disperse Systeme 46Dispersitätszustand 130DNA­Chromosomen 409DNA­Replikation 411DNA­Sequenzen 411DNA­Verdopplung 409 f.Doppelkontaktverfahren 534Dosiermaschine 563Drehfilter 574Drehrohrofen 664Drehzahl­Messung 518Dreiwalzenmühle 150Druck – kritischer 285 – osmotischer 414, 570

Druck 518Druck­Messung 518Druckdiagramm für das ideale

Zweistoffgemisch 186Druckfestigkeit 79Druckfilter 119Druckspannung 73Druckverlust 217 f.Druckverlustdiagramm 220 f.Dünnschichtverdampfer 165,

193Düsenboden 214Durchbruchsbeladung 246Durchgangssumme 49Durchgangssummenkurve 50Durchgangssummen­

verteilung 136Durchlaufverfahren 281Durchsatz 295Durchströmungsverfahren 63Durchtrittswahrscheinlichkeit

108dynamische Methode 499dynamische Verfahren 671

Eebullioskopische Konstante

163ECTS 36Einbauten 214Eindicken 115Einsatzgebiet Elektrofilter 621

Einsatzgebiet Gewebefilter 621

Einsatzmöglichkeiten – berufliche 23 – branchenübergreifende 27

Einschlussverfahren 655Einstabsmesskette 520Eintauchverfahren 281Einwalzen­Prallbrecher 144Einzelkornzerkleinerung – Beanspruchungsarten 133

Einzelpartikelzähler – optisch 57

Einzelproben 55Einzelsubstanzen 599Eisen­Atmung 451Elastomere 564Elektrofilter – Einsatzgebiet 620

Elektronenakzeptor 450, 453Elektronendonator 442, 453,

610, 612Elektronentransport 414Elektronentransportkette

449 f.elektrostatische Kräfte 65Embden­Meyerhof­Parnas­

Weg 443 f., 455Emissionsüberwachung 646empirische Streuung 89Emulgieren 94, 100End­of­the­pipe­Technik 28,

661Endocytose 420Endosymbionten 427Energieeintrag durch Flüssig­

keitspumpen 492Energieeintrag mit Rühr­

organen 494Energieumwandlung 436Enterobacter aerogenes 426Enterobacteriaceen 473Entfärbe­Methode 99Entgasungseinrichtung 663Entmischung – vollständige 90

Entner­Doudoroff­Weg 445 f.Entparaffinierung 172, 545Entsorgungskonzepte 665Entsorgungstechniken 661Entsorgungswirtschaft 665Entspannungsverdampfen

166 f.Entstaubung 664

Entwässern 115Enzymaktivität 469, 473, 571Enzymelektrode 527Enzymkonzentration 473Erdölaufbereitung 541Erdöldestillation 542 f.Erdölfraktionen 542Ergänzungsstoffe 459Ernährungstypen 441Ertrag 475Ertragskoeffizient 475, 480Erzeugniskonzentration 212Erzeugnisprodukt 212Erzvorkommen 532Escherichia coli 426, 438, 443,

452, 462, 503essenzielle Elemente 468Essig­Generator 488Essig­Herstellung 486Essigsäurebakterien 401Etagenfilter 644Eubakterien 577Eukaryoten 411, 418, 447Eumyceta 431Eumycota 432Eutrophierung 597, 605Exocytose 420exotherme Reaktionen 362exponentielle Phase 473, 479exponentiellem Wachstum 469exponentielles Wachstum 469externe Faktoren 473externe Regulation 474Extinktionszähler 57Extraktion – Fest­Flüssig­ 279

Extraktion 289Extraktion mit überkritischem

Toluol 289Extraktionsbatterie 283Extraktionsmittel 279, 286 – kritische Daten 286

Extraktionsverfahren 659Extraktionszeit 280

FFachgebiet – interdisziplinäres 23

Fachhochschule 34FAD 448FADH2 447 f.Fähigkeiten – kommunikative 25

Sachwortverzeichnis  679

Faktoren – externe 473

fakultativ anaerob 452Fallfilmabsorber 236Fallfilmverdampfer 165, 170Faultürme 614Fe2+/Fe3+­Cyclus 586Fehlkorn 105Feingut 103Feinheit disperser Elemente

47Feinheitsmerkmal 47Feinrechen 601Feinvermischen 83Feldstörungsverfahren 59Feret­Durchmesser 55Fermentation – anaerobe 673 – nasse 674

Fest­Flüssig­Trennverfahren 103

Fest­Gasförmig­Trennver­fahren 103

Festbettadsorber 244 f., 249Festbettreaktor 364, 396,

487 f., 555, 641Festkörperbrücken 124, 127Feststoffextraktion 258, 281Feststoffmischer

– Bauformen 93Feststoffmischverfahren 92Feuchtegehalt 242Ficksches – 1. Gesetz 318 – 2. Gesetz 327

Filmdiffusionsgebiet 323Filmmodell 324Filterapparate 119Filtermaterial 641, 643Filterzentrifugen 119Filtration 117Fimbrien 418Fischtest 598Flächenfilter 644Flachbett­Reaktoren 396Flagell 417Flagellatenpilze 432Fliehkraft­Gegenstromsichter

111Fließbetrieb 297Fließbett 126Fließbettagglomeration 126Fließbettreaktor 487Fließgleichgewicht 476, 481

Fließorte 81Fließzustand 77Flotationsvorgänge 656Fluid­Feststoff­Reaktoren 396Fluid­Fluid­Reaktoren 395Flüssigkeitsbrücken 64, 124Flüssigkeitshülle 124Flüssigkeitspumpe – Energieeintrag 492

Flutgrenze 219 f.Folgereaktionen 328, 331Förderbohrungen 594Formfaktor 48Formwerkzeug 563Forschungsaufgaben 24Fotosedimentometer 62Fraktion 49Freistrahlreaktor 493Frischmasse – Bestimmung der 468

Fructose 570Fructose­1,6­biphosphat 443Füllkörper 158, 214, 219, 222,

235, 638Füllkörpereinbauten 639Füllkörperkolonne – pulsierte 277

Füllkörperschüttung 201Füllstoffe 563Fumarat­Atmung 450 f.Fungi imperfecti 577Fungistatica 404Fusobacterium 426

Ggalvanische Verfahren 522Gärkammern 572Gärprozesse 443Gärungen 453Gärungsstoffwechsel 455Gas­Flüssig­Extraktions­

verfahren 258Gasadsorptionsverfahren 63Gasaufbereitungstechnik 238Gasaustausch 497Gasbelastungsfaktor 217, 220Gaserfassung 662Gasstrom­Reinigung 667Gaswäsche 639Gefriertrocknung 254Gegenstrahlmühle 153Gegenstrom 160, 265Gegenstromextraktion 583

Gegenstromfahrweise 168, 267

Geißel 417Gelatine 461Gemische

– explosive 674Gemische mit Siedepunkts­

maximum 191Gemische mit Siedepunkts­

minimum 190Generationszeit 464, 470,

472Generatorverfahren 487Gentamycin 578Gentechnik 405Geruchsbelastung 633, 648Geruchseinheit 647Geruchsintensität 647Geruchskonzentration 647Geruchsmessung 646, 649Geruchstoffe 633Geruchswirkung 647Gesamtzahl 465Geschwindigkeitsgesetz – 1. Ordnung 471

Geschwindigkeitsgesetz 304Geschwindigkeitskonstante

304Gesetz von der Erhaltung der

Masse 296Gewässergüte 599Gewebefilter 621Gewinnung von Kupfer 594Gewinnung von Metallen 591Gewinnung von Uran 594Giftstoffe 597Gilliland­Diagramm 208 f.Gitterrührer 97Glaskontaktthermometer 517Gleichgewichtsapparaturen

184Gleichgewichtsbeladung 247Gleichgewichtsdiagramm 187,

191, 201Gleichgewichtskurve im

Beladungsdiagramm 233Gleichstrom 160Gleichstromfahrweise 167Glockenboden 214 ff.Gluconsäure 574Glucose 443, 570Glucose als C­Quelle 582Glucose­6­phosphat 443Glucoseabbau 440, 449

680  Sachwortverzeichnis

Glycerinaldehyd­3­phosphat 444

Glykolyse 443, 570Golgi­Apparat 420Gram­Färbung 414Gramicidin 578Grenzfilm – laminarer 319

Grobgut 103Grobrechen 601Grobvermischen 83Grundgesamtheit 54Grundoperationen 22, 44, 161Grundwassergefährdung 594Gruppenparameter 598Guanin 410

HHaemophilus influenza 426Haftkräfte 64Halbhartschaumstoffe 563halbkontinuierlicher Betrieb

334halbtrockene Verfahren 623Halbwertszeit 307Haldenlaugung 591, 593Hammerbrecher 143Hammermühle 151Hartschaumstoffe 564Hartzerkleinern 130Haufenlaugung 593Hauptelemente 459Hauptrotte 671Heatless­Prinzip 246Heizdampfverbrauch 166Heizregister 169Heißhaltezone 509Heißschaumverfahren 566Henrysche Gerade 227, 232Henryscher Absorptions­

koeffizient 227Henrysches Gesetz 229, 240,

325Herdofenkoksadsorber 664Herdofenkoksanlage 627heterogen 158heterotrophe Bakterien 609Heterotrophie 441High­Dust­Variante 627Hilfsstoffe 562Hochbioreaktor 237Hochdruckextraktion 258,

285, 287

Hochdruckmaschinen 565Hochdruckverfahren 564Hochdruckwäsche 660Hochfrequenztrocknung 254Hochleistungsextraktor 276Hochschule

– wissenschaftliche 34Höherqualifizierungseffekt 30Hohlfasermembran­Bündel

489Hohlraumanteil 73Hohlrührer 102homogen 158homogene Keimbildung 177Homogenisieren 94, 99Hordenreaktor 396Horizontallastverhältnis 75Horizontalstromklassierer 112HTU­Wert 219, 221hydraulische Verfahren 655Hydrierung 554Hydrocracking 551Hydrofining 554Hydrolyse 673Hydrotreating 554Hydrozyklon 112hygroskopisch 251hyperthermophil 463

IICI­Reaktor 491ideales Zweistoffgemisch 184Ilmenit 536 f.Immissionsschutz 27Immissionsüberwachung 646Impellerrührer 96Impfgutanzucht 581Impfkristalle 176Impfmaterial­Anzucht 485Impulsmarkierung 366Indirekteinleiter 596Industrierückstände 591Ingenieurausbildung – Reform der 38

Ingenieurdienstleistungen – freiberufliche 31

Inhomogenitäten im Reaktor 524

Injektionsbohrung 594Injektor­Mischer 102in situ 520In­situ­Laugung 593In­situ­Messungen 516

In­situ­Verfahren 654Integralschaumstoffe 563Integrationsmethode 306Intermediärprodukte 572Intermediärstoffwechsel 437,

446Internationalisierung 38interne Regulation 474ionenselektive Elektroden 525Isocyanate 558Isomerisierung 553, 555Isotherme nach Freundlich

239isothermer Betrieb 389

JJenike­Schergerät 81Jochpilze 433

KKalkstein­Suspension 623kalorischer Faktor 205 f.Kaltschaumverfahren 566Kanalbildung im Festbett 487Kapillarbereich 124Kapsel 416Karriere – lineare 41

Kaskade 353Kaskadenberechnung 349Kaskadenboden 214Kaskadenmodell 376Katabolismus 437 f., 636Katalysatoren 316, 562Katalysatorgift – Entfernung 555

Katalysatorgifte 630 f.Katalyse – heterogene 316, 321 – homogene 316 f.

katalytische Nachverbren­nung 622, 629, 657

katalytische Nachverbren­nungsanlage 629

katalytisches Cracking 550Kennzeichnung der Trenn­

prozesse 103Kern 409Kernfluss 77Kernmembran 420Kesselzahl – Berechnung 350

Sachwortverzeichnis  681

Kettenverlängerer 562Kick­Zerkleinerungsgesetz 135Kieselgel 243, 322kinetisches Gebiet 323kinetisches Konzept 271Klären 115Klassieren 107Klassiersiebung 108Klon 423KLa­Wert 518Koeffizienten nach Bond 136Kohle­Öl­Anlage 666Kohlenhydrate 570Kohlenstoffdioxid­Elektrode

525Koloniezahl 467Kolonne

– gepulste 276 – gerührt 275 – statische 274

Kolonnenhöhe 217Kommunikationstechnologie

31Kompaktfilter 644Kompartimente 419, 421komplexe Nährmedien 571Komplexierungsmittel 568Kompost 642, 670Kompostanlage 661Kompostiervorgang 670Kompostqualität 672Kompostwerk 671Kompressionszone 70Kondensator 199konjugierte Phasen 260Konode 260Kontaktkristallisator 181 f.Kontakttrocknung 253Kontaktverfahren 533Kontamination 501, 571kontinuierliche Kultur 476kontinuierliche Phase 46kontinuierliche Rektifikation

199kontinuierliche Sterilisation

508kontinuierlicher Betrieb 334,

336Kontinuitätsgesetz 216Konvektion 498Konvektionsströmung 325Konvektionstrocknung 253Konzepte – aerobe 669

– anaerobe 669Korngröße – mittlere 671

Kornverteilung 130kosmetische Produkte 568Kostenvergleich verschie­

dener Abluftreinigungs­verfahren 634

Kraftwerksabgase – saure 653

Kreisläufe 636Kreislaufwirtschaft 661Kreuzbalkenrührer 101Kreuzstrom 160, 265Kreuzstromfahrweise 265Kristallisation 172, 572, 574Kristallisationsverfahren 179Kristallkeimbildung 179Kristallwachstum 179Kristallwasser 174Kriterien zur biologischen

Abluftreinigung 635Kriterium – 1­s­ 99 – 90 % 100

kritische Temperatur 285kritische Verdünnungsrate 481kritischer Druck 285Krustenbildner 174Kugelmühlen 146Kühlungskristallisation 178 ff.Kühni­Kolonne 275Kultur – diskontinuierliche 469 – kontinuierliche 476 – statische 469

Kurzschlussströmung 373

LLactobacillus acidophilius 456Lactobacillus-Arten 428Lactobacillus brevis 456Lactobacillus bulgaricus 435Lactobacillus bulgaris 456Lactobacillus delbrückii 456Lactobacillus helveticus 456Lactobacillus lactis 456Lactobacteriaceae 456Lactococcus lactis 456Lactose 582Lage des azeotropen Punkts

195Landschaftspflege 653

Langmuir 240Laserbeugungsspektrometer

58Laserscanner 57Laugung 584

– direkte 585 – indirekte 586

Laugungsflüssigkeit 591Laugungsverfahren 591Leaching 584Lebendzellzahl 465Lebensmittelindustrie 29, 568leichter siedende Kom­

ponente 185Leichtgut 104Leistungsbedarf von Rührern

97Leitkomponente 295Leptospirosen 425Leptotrichia 426Lichtmikroskop 55Lipiddoppelschicht 412 f.lithotrophe Bakterien 609Lithotrophie 442Löslichkeit von Sauerstoff 497Löslichkeit von zwei Gasen

229Löslichkeitskurven 173 f., 178,

288Lösungskristallisation 172Lösungsmittel 258, 278Lösungsmittelbedarf 281Lösungsmittelphase 259logarithmische Normal­

verteilung 52Low­Dust­Variante 627Luftblasen 574Luftschadstoffen 633Luftstrahlsieb 61Luftzahl 664

MMahlen 131Mahlkörper 146Mahlkörpermühlen 145Makrokinetik 302, 318Maschenform 109Massenbeladungsanteile 161Massenfluss 77Massenkräfte 60, 65Massenstrom 295Master 34 f.Materialfeuchte 642

682  Sachwortverzeichnis

Matrixkamera 56McCabe­Thiele­Verfahren

205 f.mechanische Schaum­

zerstörung 519mechanische Stoffumwand­

lung 44Median­Trenngrenze 104Medianwert 51Mehrstoffgemische 212Mehrstufen­Impuls­Gegen­

strom­Rührer 494Mehrstufenverdampferanlage

166Membran 406, 411Membran­Reaktoren 488Membranfilter 502, 512Membranfilter­Methode 466Membranfiltrationseinheiten

511mesophil 462Messelektrode 520Messenger­RNA 411Messgrößen – physikalische 517

Messmethoden 517Messort 516Messtechnik 514Messung der Drehzahl 518Messung der Trübung 520Messung des Drucks 518Messung des Redoxpotenzials

521Messung des Sauerstoffs

522Messung des Schaums 519Messungen des pH­Werts 521Metabolisierung 597Metabolismus 436Metallgewinnung durch

Mikroorganismen 584Metallgewinnungsanlage 592Metallionen 571metastabiler Bereich 176Methangärung 673Methanococcus 430Methanospirillum 430Methylococcus 425Methylomonas 425Michaelis­Menten­Gleichung

474Micrococcus luteus 427mikrobielle Laugungsver­

fahren 584

mikrobiologische Eigenschaf­ten des Filtermaterials 642

Mikrokinetik 302Mikroorganismen 400Mikroorganismenpopulation

636, 639Milchsäurebakterien 401Milchsäure­Gärung 456minderwertige Erze 584Mindestbodenzahl 208Mindestrücklaufverhältnis

208Mindestsauerstoffkonzentra­

tion 574Mindestsolvensstrom 268Mineralisierung 597MINT­Fächer 36Mischagglomeration 126Mischen – statisches 102

Mischerbauarten 85Mischgüte – momentane 87

Mischkultur 504Mischtrommel 126Mischung 90Mischungslücke 262Mischungszustand 85, 87, 89Mischverfahren 83 ff.Mischvorgang 83mismatch­Situation 33Mitochondrien 406, 419 f.Mitochondrienmatrix 447Mittel – arithmetisches 88

Mittelhartzerkleinern 130Mittelwert 87mittlere Korngröße 671Mixer­Settler­Extraktoren 274,

277Modalwert 53Modularisierung 38Mohs­Härte 130Molekularität 305Moment – 1. statistisches 370 – 2. statisches 375

Monod­Gleichung 475, 480, 482

monodispers 46Morphologie 423Moving­Bed­Verfahren 551MPN 466Mühlen 144

Multienzymkomplex 446Müllverbrennungsanlage

627 f., 663 f.Murein­Sacculus 414Mycel 408Mycelbildung 407Myceldecke 572Mycelstruktur 573Mycelwachstum 582Mykoplasmen 427Myxomycota 431 f.

NNachfällung 604Nachrotte 671, 674Nachverbrennung – katalytische 630

Nachverbrennungsanlage 658NAD(P)H 447NAD+ 447NADH 447, 453NADP 447Nährböden 461, 485Nährlösung 438, 572Nährmedien – komplexe 571

Nährmedien 459 – synthetische 460

Nährmedien für die bakteri­elle Laugung 590

Nährmedium für Bakterien 460

Nährmedium für Hefen 460Nährstoffe 436, 438, 597Nährstoffkonkurrenz 501Nahrungskette – menschliche 672

Nahrungsmittelkonservierung 580

Nasen, elektronische 648Nassmahlen 131, 148Nasssiebung 61Nassstromklassierer 112Naturschutz 653Neisseria gonorrhoeae 426Neisseria meningitidis 426Neisseriaceae 426Neomycin 578Nernstscher Verteilungs­

koeffizient 260Neukeimbildung 176 f.Neutralisation 604neutrophil 463

Sachwortverzeichnis  683

Nichtmischbarkeit 258nichtregenerative Absorp­

tionsverfahren 624Niederdruckmaschinen 564Niederdruckverfahren 564Nitrat­Ammonifikation 452Nitrat­Atmung 450, 610Nitrat­Nitrit­Atmung 452Nitrifikanten 463Nitrifikation 608 ff.Nitrobacter 473Nitrobacter agilis 609Nitrosomonas 473Nitrosomonas europaea 609Noell­Konversionsverfahren

667Normalspannungen 74Normalverteilung nach Gauss

51Normalverteilung, logarith­

mische 52NTU 219, 221

OO2­Bestimmung, galvanische

523Oberfläche, spezifische 49,

53Oberfläche, volumenspezi­

fische 48Oberflächenkultur, statische

485Oberflächenreaktoren 484Oberflächenverfahren 568,

571Offline­Messverfahren 516Off­site­Verfahren 654, 658Oleum 535Olfaktometer 648Online­Verfahren 516On­site­Verfahren 654, 658Oomycota 431Organismen, Anforderungen

483Organotrophie 442Orleáns­Verfahren 485osmotischer Druck 570Oxalacetat 447Oxalsäure 574Oxidationsgräben 615Oxidationskatalysatoren 531Oxytetracyclin 578

PPackung 201, 214, 223, 638Packung aus Metallgewebe

223Packungskolonnen 218, 235,

277Paraffinen 574parallel geschaltete Adsorber

245Parallelbetrieb 167Parallelreaktionen 328 f.Parameter der Desorption

229Parracoccus denitrificans 452Partialdruckkurven 184, 186Partikel 46Partikelgröße, gewogene

mittlere 53Pelletierteller 126Pelletiertrommel 127Penicillin 576Penicillium 433, 577Penicillium­Arten 569, 571,

581Penicillium camembertii 434Penicillium chrysogenum 435,

581Penicillium citrium 569Penicillium luteum 569Penicillium notatum 404, 576,

581Penicillium roquefortii 434Pentosephosphat­Weg 443,

445peritrich 417Perkolatorlaugung 588Permeationsverfahren 63Persönlichkeitsentwicklung 37Petrochemie 541Pflanzenkläranlage, horizontal

durchströmte 616Pflanzenkläranlagen 615Pflanzenkrankheiten,

Bekämpfung 580PFR 337Pfropfströmungssystem 476Phagocytose 416, 420pharmazeutische Produkte

568Phase 158Phase, disperse 46, 271Phase, exponentielle 473, 479Phase, kontinuierliche 46, 271

Phase, stationäre 475Phasengleichgewicht 226Phasengrenzfläche 158Phosphatelimination 604Phosphorlipide 413Phosphorverbindungen

– Elimination von 605Phosphorylierung 443Phosphorylierung, oxidative

414Photonenkorrelations­

Spektroskopie 58Photosynthesepigmente 420Phototrophie 442physikalische Messgrößen 517Physiologie 423Physisorption 225pH­Wert 671pH­Wert­Messung 520Pili 418Pilze 431, 577Planetenmühlen 149Plansieb 109Plasmid 407, 409Plastide 418Plat­Forming 553Plattentest 467Plattenwärmetauscher 510Plug­Flow­Reaktor 476polarografische Verfahren

522Polarogramm 522polydispers 46Polyen­Antibiotika 578Polyesterole 561Polyetherole 561Polymerisation 555Polyole 562Polypeptid­Antibiotika 578Polysaccharid, extracelluläres

416polytrich 417Polyurethan 557Porendiffusionsgebiet 323Porosität 73praktische Böden 201Prallbrecher 143Prallmühlen 151Prandtlsche Grenzschicht

319präparative Trenngrenze 104Praxisbezug 37Pressagglomeration 122, 127Primärstoffwechsel 569

684  Sachwortverzeichnis

Primärstruktur 411Probeanalyse von Mischun­

gen 86Probebehälter 649Probenahme 54, 649Probestecher 54Probeteilung 54Produkte, kosmetische 568Produkte, pharmazeutische

568Produktionsbereiche, auto­

matisierte 23Produktionsleistung 293, 300,

335, 343 – maximale 343

Produktionsreaktor 573Produktionssiebe, Bauformen

109Produktionssiebung 108Produktionsverfahren 22, 293Produktivität 480, 481Projektionsflächen 55Prokaryoten 405, 447Promotion, kooperative 35Propellerrührer 96, 494Propionibacterium 428, 435Propionsäure­Gärung 457Protein 407, 411Proteingehalt, Bestimmung

468Protocyt 405, 407 ff.Protoplast 414Prozessgrößen 514prozessnachgeschaltete

Umweltschutzmaßnahme 28

Pseudomonas 425, 462Pseudomonas aeruginosa

425Pseudomonas denitrificans

435, 610Pseudomonas fluorescens 584Pseudomonas putida 584psychrophil 463Pulver, trocken 65Pyrolyse 666Pyrolyseanlage 659Pyruvat 438, 443, 446

QQualitätsgrößen 514Quasi­Echtzeitbedingungen

516

Querstromfilter 119Quotient, respiratorischer 480

Rradiale Strömung 495radialfördernde Rührer 96Radialschaufelrührer 96Raffinatkomponente 259Raffinerieverfahren 545Randgängigkeit 219Raoultsches Gesetz 184, 186Rauchgasentschwefelung 615,

623Rauchgasentstaubung 614Rauchgasreinigung 622, 653Rauchgaswäsche 624Raumzeit 300RDC­Kolonne 275Reaktionen – 0. Ordnung 305, 310 – 1. Ordnung 304, 306, 310, 329, 345, 347, 356, 361, 377, 392

– 2. Ordnung 305, 307, 310, 346 f., 357, 378, 392

– 3. Ordnung 310 – autokatalytische 362 – exotherme 380 – höherer Ordnung 305 – n­ter Ordnung 309 – reversible 328 – volumenkonstante 300

Reaktionsarten 328Reaktionsführung – adiabatische 379 f. – polytrope 379 – thermische 380

Reaktionsgeschwindigkeit 303, 327

– effektive 323 – stoffbezogene 304

Reaktionskinetik 303Reaktionskontrolle 328Reaktionsmasse 295Reaktionsordnung 305Reaktionszeit 334Reaktor 573Reaktoren – diskontinuierlich betriebene 296

– Fluid­Feststoff­ 396 – Fluid­Fluid­ 395 – ideale 302

– kontinuierlich betriebene 297

– Reaktionen 394 – reale 364

Reaktorkenngrößen 496Reaktorsysteme 496Recycling 28, 113, 622Reduktionsäquivalente 439,

447, 454Reduzierung von Abfällen 28Reforming 552Regulation, externe 474Regulation, interne 474Reibungsbeiwert 75Reifekompost 672Reingas 107Reinigung von Prozessgasen

238Reinkultur – Herstellung 485

Reinkultur 403 – Klassifizierung 423

Rektifikation 225, 258, 268Rektifiziersäule 199relative Flüchtigkeit 187Reservestoffe 408Resistenzen 409respiratorischer Quotient 480Ressourcenschonung 28Restfeuchte 107Resublimieren 172Retikulum, endoplasmati­

sches 420reversible Reaktionen 328Reynolds­Zahl 320Rheni­Forming 553Ribose 411Ribosom 407, 411, 420Rickettsien 426Rieselbettreaktoren 555Rieselfilm­Reaktor 487Rieselfilmreaktor 395RIM­Werkstoffe 564Ringerweiterung 553Ringschergerät 82Ringspaltkugelmühlen 149Rittinger­Zerkleinerungs­

gesetz 135Robert­Verdampfer 169Rohgas 107Rohrbündelreaktor 396Rohrmühlen 149Rohrreaktor 354, 364, 375Rohrschlaufenreaktor 493

Sachwortverzeichnis  685

Rohrverdampfer 165Rohölfraktionen 543Rollagglomeration 126Röntgensedimentometer 62Rostsysteme 663Rotating Disk Contactor 275Rotationssprühwäscher 640Rottedeponien 672RRSB­Verteilung 52Rücklaufverhältnis 203, 213Rückstandssumme 49Rückstandssummenkurven

50Rückstände der Abwasser­

reinigung 601ruhende Ladung 54ruhende Schüttung 54rühren 94Rührer, axialfördernd 96Rührer, radialfördernd 96Rührer, tangentialfördernd 97Rührkessel – diskontinuierlich 385 – kontinuierlich 381, 387

Rührkessel 335, 364, 394 – diskontinuierlich 339, 341, 356

– halbkontinuierlich 362 – kontinuierlich 337, 344, 351, 367, 369, 373

Rührkesselkaskade – n­stufig 367, 369

Rührkesselkaskade 338, 347, 350

Rührkesselreaktor 334Rührorgan, Energieeintrag

494Rührreaktor 574, 581Rührvorgänge 44Rührwerkskugelmühle 146,

149Rührzellenextraktor 275Rundbrecher 141Rüstzeit 335Rutil 537, 539Rutil, synthetischer 537Rutilpigment 539

SSaccharomyces cerevisiae

433 f., 443, 455Saccharomycopsis lipolytica

434, 569

Saccharose 570Salmonella 418, 426Sammelprobe 55Sandfänge 603Sättigungsbeladung 240Satz­Kultur 469Satzbetrieb 296, 334, 344Sauerstoffbedarf 671Sauerstoffbedarf, biologi­

scher 598Sauerstoffbedarf, chemischer

598Sauerstofftransferrate 499Sauerstofftransport 497,

500Sauerstoffzufuhr 670Säulenlaugung 590Säurebildung 673Sauter­Durchmesser 54Scale­up 272, 292Schadstoff 635Schadstoffabbau 639Schadstoffabsorption 639Schaumbildung 519Schaumdetektoren 519Schaummessung 519Schaumstabilisatoren 562Schaumzerstörung, mecha­

nische 519Scheibel­Kolonne 275Scheibenrührer 96, 100, 495Scheren 153Schimmelpilze 568Schlagkreuzmühle 151Schlagstiftmühle 151Schlammanfall 613Schlammbehandlung 613Schlammflocken 640Schlankheitsgrad 492Schlaufenreaktor 362, 490Schleim 416Schlieren­Methode 99Schlitzboden 214Schlüsselkomponente 297Schlüsselqualifikationen 38Schlüsseltechnologie 29Schlüsseltrends 40Schmelze 172Schmidt­Zahl 320Schneidmühlen 153Schnittpunktsgerade 205Schnittpunktsgeraden 204Schockkühlung 667Schrägblattrührer 96

Schraubenrührer 96Schreddern 113Schubspannungen 75Schulunterricht, Voraus­

setzungen 38Schwefel­Atmung 451Schwefeldioxid, Herstellung

532Schwefelentfernung 555Schwefelvorkommen 532Schwelbrennverfahren von

Siemens 666 f.Schweltrommel 666schwer siedende Kompo­

nente 185Schwergut 104Schwerkraft­Gegenstrom­

sichter 111Schwerkraftfilter 119Schwerkraftklassierung 112Schwermetallanreicherung im

Kompost 672Schwingbodenkolonne 276Schwingmühle 146, 149Schwingungsfrequenz 109Schürwirkung 663Schüttdichte 73Schüttelkultur 581Schüttgutparameter 81Schüttgutspeicher 77Schüttgüter 73Schütthöhe der Füllkörper 222Schüttung 638Schüttung, ruhende 54SCR­Katalysator 626SCR­Reaktor 627SCR­Technik 626Screening 576Sedimentation 115Sedimentation von Einzel­

körnern 70Sedimentation von Körner­

kollektiven 69Sedimentationsanalyse 62Sedimentationsbecken 613Sedimentationswaage 62Selbstreinigungsprozess

durch Mikroorganismen 633

selektive Antibiotika 580selektive katalytische Reduk­

tion 622Selektivität 299Semibatch­Reaktor 362

686  Sachwortverzeichnis

Sensorik 646Separatoren 574Sherwood­Zahl 320Sichtermühle 111Sickerwässer 662Siebboden 214, 274Siebfilter 511Siebgütegrad 106Siebhilfen 61Siebkastenschwinger 109Siebklassierung 107, 127Siebneigung 109Siebroste 109Siebtrommelmühle 146Siebtrommelreaktoren 614Siede­ und Gleichgewichts­

diagramm 189Siedepunktserhöhung 163Silikagel 461Silo 75simultane Nitrifikation/Denit­

rifikation 612simultane Nitrifikation/Denit­

rifikation, Schema 612Sinkleistung 100Soft Skills 38Solvensphase 259Solventextraktion 258, 279Sortieren 113Sortierprozess 103 f.Sortierverfahren 114Spannungsarten 74spezifische Oberfläche 53spezifischer Druckverlust

219 f.Sphaerotilus natans 429Sphärizität 49Spiralstrahlmühle 152Spiralwindsichter 111Spiralwärmetauscher 510Spirillum volutans 425Spirochaeten 424Sporen 502, 572 f.Sprungmarkierung 371Sprödbruch 132Sprühtrockner 256Sprühturm 396Spurenelemente 438, 459Stabilität 524Standardabweichung 88Standardbioreaktor 494Ständerpilze 433Staphylococcus aureus 404,

427

Staphylococcus epidermis 427Starterkultur 501stationäre Phase 475, 479stationärer Zustand 336statische Oberflächenkultur

485statische Verfahren 671statischer Turbulenzmischer

102statisches Mischen 102Staubabscheidung 622Staugrenze 220Steigung der Löslichkeits­

kurve 172, 178Steilheit 521Stellgrößen 515Stempelpresse 128Sterilisation 501, 509Sterilisation durch chemische

Methoden 511Sterilisation durch Dampf­

injektion 509Sterilisation durch Filter 511Sterilisation nach dem Wär­

metauscherprinzip 510Sterilisation von Gasen 512Sterilisationsbedingungen 509Sterilisationseffekt 506Sterilisationsverfahren,

kontinuierliche 509Sterilitätskriterium 506Steriltechnik 501Stickoxide 625Stickstoffverbindungen,

Elimination von 607Stoffaustausch 199Stoffaustauschverfahren 656,

659Stoffbilanz 301, 390Stoffbilanzgleichung 339Stoffdurchgang 325Stoffdurchgangskoeffizient

326Stoffmengenanteil 160Stoffmengenstrom 295Stofftransport, konvektiver

319Stoffumwandlung, mechani­

sche 44Stoffvereinigungsprozesse 44Stoffwechsel 436Stoffwechselaktivität 637Stoffwechselleistung 400Stoffwechselprodukt 468, 576

Stoffübergangskoeffizient 273, 319, 499

Stoffübergangskontrolle 327Störstoffe 597Stoßmarkierung 371Strahldüsenreaktor 493Strahldüsenwäscher 236Strahlmühlen 152Strahlschlaufenreaktor 492Strahlungstrocknung 254Strahlwäscher 396Streptococcus pneumoniae

456Streptomyces 430Streptomycin 578Streulichtmessungen 468Streulichtzähler 57Streuung 88Strippung 656Strömung, axiale 495Strömung, radiale 495Strömungsrohr 337

– ideales 337, 354, 367, 369, 390

Strom­Spannungs­Diagramm 522

Strukturwandel 25Studienabschluss 34Studiendauer, Verkürzung der

38Studienform 34Studienstrukturreform 38Stufenkonzept 271Sturzmühle 146, 148Submers­Reaktoren 484, 489Submersverfahren 568, 581Substanzen, geruchsintensive

635Substratlimitierung 479Substratphosphorylierung

445Sulfat­Atmung 450 f., 453Sulfatverfahren 537Sulfatverfahren, Fließschema

538Sulfolobus 584Summenparameter 598Suspendierdrehzahl 99Suspendieren 94, 99Suspensionslaugung 589SymboleSynthese von ATP 445Systeme, disperse 46

Sachwortverzeichnis  687

TT. ferrooxidans 587, 590T. thiooxidans 587, 590tangentialfördernde Rührer 97Tätigkeit in Forschung und

Lehre 24Tauchstrahlreaktor 492Taxonomie 421technische Anleitung 669Teilchenkollektiv 46Teilungsrate 469Temperatur 517Temperatur, kritische 285Temperatur­Zeit­Abhängigkeit

502Temperatur­Zeit­Diagramm

505Temperaturabhängigkeit des

Wachstums 461Tetracycline 578theoretische Bodenzahl 208theoretische Trennstufen 265theoretischer Boden 159, 199thermische Behandlung 512thermische Nachverbrennung

622, 657Tiefenfilter 512Trägerkatalysatoren 321Trichoderma viride 569Triisocyanate 558Trinkwassergewinnung 653tRNA 411Trocken­Additiv­Verfahren

623Trockenmahlen 131Trockenmasse­Bestimmung

468Trockensubstanzgehalt 614Trocknen von Feststoffen 251Trocknen von Gasströmen 251Trocknen von hygroskopi­

schen und nichthygrosko­pischen Feststoffen 252

Trocknerbauarten 255Trocknung, allgemein 251Trocknung von Druckluft 238,

246Trocknungsabschnitt 251 f.Trocknungsanlagen 614Trocknungsarten 253Trocknungsgeschwindigkeit

253Trombe 95

Trommelmühlen 148Trommeltrockner 255Tropfen 46Tropfkörper 487Tropfkörperrasen 487Tropfkörperreaktor 638Tropfkörperverfahren 638Trübung 466Trübungsmessung 468, 520TS­Gehalt 614TU9 39Tunnelboden 214Turbidostat 476Turmfilter 644

UÜberdruckkolonnen 217Überdüngung 653Übergangskomponente 258,

279Übergangszustand, Theorie

313Überkorn 105überkritisch 285Überlöslichkeitskurve 176Umsatz 295, 342 – mittlerer 377

Umsatzgrad 295Umwandlung von Schad­

stoffen 635Umweltbelastung 28Umweltschutz – integrierter 29 – produktionsintegrierter 28

Umweltschutzmaßnahmen, prozessnachgeschaltete 28

Umwelttechnik, integrierte 661

Umweltverträglichkeits­prüfung 655

unipolar 417Unit Operation 22Unterkorn 105Unternehmensberater 31Uracil 411

VVakuole 418Vakuumfilter 119Vakuumkristallisation 178 f.,

181Vakuumrektifikation 219

Van­der­Waals­Kräfte 64, 123Vanadiumpentoxidkatalysator

532Varianz 88VDI 39Veillonella alcalescens 426Ventilboden 214Venturi­Wäscher 640Verbrennungsanlage 659Verdampfer 199Verdampferbauarten 169Verdampferleistung 165Verdampferschaltung 166Verdampfertypen 165Verdampfung 163, 181Verdampfungsenthalpie 210Verdampfungskristallisation

178 f., 183Verdichtung 666Verdopplungszeit 464, 481Verdrängungsverfahren 281Verdünnungsrate 477 – kritische 481

Verdünnungsreihe 465Veredlungsprozesse 545Verfahren – anaerobe 672 – biologische 658 – Bodenverdichtungs­ 655 – dynamische 671 – galvanische 522 – halbtrockene 623 – hydraulische 655 – nasse 623 – polarografische 522 – statische 671

Verfestigungsspannung 80Vergasung fester Produkte

666Vergleich der Reaktorsysteme

496Verkrustungsgefahr 218Vermehrung 437Verstärkungsgerade 203, 208,

212, 268Verstärkungssäule 199Verteilungsdichte 49Verteilungsdichtekurve 49Verteilungsfunktion – normierte 366

Verteilungsfunktion 87Verteilungskoeffizient 279vertriebsorientierte Inge­

nieure 26

688  Sachwortverzeichnis

Verursacherprinzip 654Verweilzeit – mittlere 370 – relative 367

Verweilzeit 299Verweilzeitsummenfunktion

369Verweilzeitverhalten 364 – realer Reaktoren 373

Verweilzeitverteilung 365, 368Visbreaking 549Vollraumreaktor 396vollständige Entmischung 90Volumenfaktor 300volumenspezifische Ober­

fläche 48Volumenstrom 295Vorfällung 604Vorklärbecken 603Vorklärschlamm 603Vorkultur 473Vorrotte 671Vorschubroste 663

WWachstum – exponentielles 469, 471

Wachstum 437Wachstumsbedingungen 459,

571Wachstumsbestimmung 464Wachstumsertrag 453Wachstumsfaktoren 459Wachstumsgeschwindigkeit

461, 464Wachstumsgeschwindigkeit

der Kristalle 176Wachstumskurve 472Wachstumsphasen 472Wachstumspotenzial 31Walzenbrecher 142Walzenmühlen 150Walzenpresse 128Wälzmühlen 144Wanderschichtadsorber 250Wandreibungswinkel 77Wärmeabfuhrgerade 381 f.

Wärmeaustausch 95Wärmebedarf einer Rektifi­

ziersäule 209Wärmebilanz 389Wärmedurchgangskoeffizient

165, 169Wärmedämmung 557, 564Wärmeerzeugungskurve

380 ff.Wärmetauscherprinzip 511Wärmetönung 379Wasserdampfdestillation 197 f.Wassergehalt 670Wasserhaushalts

– Gesetz zur Ordnung des 596

Weichschaumstoffe 563Weichzerkleinern 130Weinherstellung 401Wellmann­Lord­Verfahren 624Wendelrührer 96Wetterstabilität 540Widerstandsbeiwert 67Widerstandsthermometer 517Windsichten 110Wirbelschicht 70Wirbelschichtadsorber 250Wirbelschichtreaktoren 396,

487Wirbelschichtverfahren 551Wirbelstufenadsorber 250Wirkung auf die Umwelt 597Wirkungsmechanismen 579Wirkungsort 579Wirkungsspektrum von Anti­

biotika 579Wurfprüfsieb 60Wurfsieb 109

YYarrowia lipolytica 433

ZZähbruch 133Zählkammer­Verfahren 465Zehrstoffe 597

Zeit­Temperatur­Diagramm 509

Zelle – prokaryotische 405, 407

Zellen – immobilisierte 574

Zellkonzentration 476Zellstoffwechsel 437Zellteilung 469Zellwand 406, 414 ff.Zellwandaufbau 415Zellwandstruktur 414Zentrifugalextraktoren 272,

274Zentrifugalklassierer 112Zentrifugalpumpen 601Zeolithe 241, 243, 322Zerkleinern 130 f.Zerkleinerungsarbeit 137Zerkleinerungsgesetze 134 f.Zerkleinerungsmaschinen 137,

139Zerstäubungstrockner 256 f.Zeta­Potenzial 66Zisternen 419Zonen­Sedimentation 70Zufallsmischung 90Zugspannungen 74Zusammenarbeit – interdisziplinäre 37

Zusammenstoß – unwirksamer 312 – wirksamer 312

Zusatzstoffe 562Zustand – überkritischer 285

Zustandsgrößen 515Zwangsumlaufverdampfer 165Zweifilmtheorie 159, 324, 498Zweiteilung 464Zygomycetes 431Zykluszeit 335