Prüfungsfragen Klausur - konti. Bioprozess

Question 1

aufgeschlossene Zellen, wertprodukt liegt in Suspension vor. In welcher größe sind die Zellbruchstücke ungefähr?

Answer 1

also e.coli z.b. ist ca 1 µm groß, entsprechend sind die Zellbruchstücke wahrscheinlich zwischen 0,1 und 1 µm groß.

Question 2

Wie verhält es sich mit der Dichtedifferenz zwischen Lösung und Zellbruchstücken?

Answer 2

Die ist sehr gering. Sedimentation im Erdschwerefeld fällt weg.

Question 3

Wie macht man es dann wenn Sedimentation im Erdschwerefeld nicht geht?

Answer 3

-> mit Zentrifugalsedimentation. Da wir einen hohen Durchsatz haben können wir z.B. mit dekanter oder Tellerseperator abscheiden. Den dekanter würde ich aber wegen schlechter Trennschärfe nicht nehmen.

Question 4

Warum ist die Trennschäfe beim Dekanter schlechter als beim Tellerseperator?

Answer 4

Dekanter hat einen niedrigeren Z-Wert. + Durch Einlauf und Schnecke kommt es zu aufwirbelungen

Question 5

Wie wird in Zentrifugen separiert?

Answer 5

Durch Zentrifugalsedimentation: Stoische Gleichung (gilt für frei sedimentierendes rundes Partikel in newtonischem medium) Gleichung!
Z-Wert ist sed.geschw. im Zentrifugalfeld/sedimentationsgeschw. im Erdfeld

Question 6

zeichnen sie und erklären sie den Tellerseperator.

Answer 6

Zeichnen. Laufweg der Flüssigkeit über (hydrohermetisch konstruierbar) zu den Tellern an denen Partikel abgeschieden werden wieder heraus an den Greifer. Wo sammelt sich Feststoff und wo Flüssigkeit an.

Question 7

Was ist die Abscheidebedingung im Tellerseperator?

Answer 7

Zeichnung der zwei teller und das Sedimentierende Partikel: Muss spätestens oben den oberen teller berühren, da es sonst nicht abgeschieden wird.

Question 8

Wie kann man den Feststoff in Tellerseperator austragen?

Answer 8

Diskontinuierlich über auseinanderbauen in diesem Fall unpraktisch, da höher Feststoffanteil.
Oder kontinuierlich über eine Düse, semikontinuierlich über periodisches öffnen des Ringspalt.

Question 9

Warum lassen wir das Sediment bis kurz vor die Teller anwachsen? (Tellerseperator)

Answer 9

Da so die Partikel besser entfeuchtet werden, da die “oberen” Partikel kraft auf die “unteren” ausüben und so die Poren auspressen.

Question 10

Jetzt haben wir die Flüssigkeit ohne Feststoff und Feststoff mit Restflüssigkeit in der das Produkt ist, was jetzt? (nach tellerseperator)

Answer 10

Wir waschen den Feststoff durch eine Verdünnungswäsche, also resuspensieren und geben es in einen weiteren Tellerseperator -> Kaskade

Question 11

Was ist das andere Waschprinzip? (vorher Verdünnungswäsche)

Answer 11

Durchströmungswäsche

Question 12

wie kann man Waschflüssigkeit bei der Verdünnungswäsche sparen?

Answer 12

Durch gegenstromwaschung + erklären. Die gleiche Flüssigkeit mehrmals verwenden von sauberem zu schmutzigerem Sediment.

Question 13

Der chef will keine zentrifugen verwenden, da er was gegen schleudern hat. Was nun? (davor Tellerseperator, bzw. Zentrifugalsedimentation)

Answer 13

Filtrieren z.B. mit Querstromfiltration oder Vakuumtrommelfilter mit Precoat

Question 14

Querstromfiltration. Wie funktioniert das?

Answer 14

Skizze von kräften an Partikel erlären ->partikel soll sich nicht ablagern. Flux Paradoxon (Einfluss der Partikelgrößen)

Question 15

Es bildet sich eine Deckschicht aus. Was können wir machen? (Querstromfiltration)

Answer 15

Ein Scherspaltfilter wäre hier die Lösung.

Question 16

Was für Typen von Vakuumfiltern gibt es?

Answer 16

Vakuumscheibenfilter: Gutes Verhältnis von Stellfläche zu Filtrationsfläche.
Vakuumtrommelfilter: Flexibel durch Precoat und verschiedene Arten der Kuchenabnahme, Standart ist Druckluftstoß und Schaber
Vakuumbandfilter: Gut für intensives Waschen, Gleich- und Gegenstromwäsche möglich. Braucht viel Platz und ist relativ teuer.
Vakuumplanfilter: Gut für gut sedimentierende Produkte

Question 17

Was wäre denn das Problem bei Sedimentierenden Produkten bei Vakuumscheibenfiltern?

Answer 17

Das Produkt würde sedimentieren, den Filter Verblocken??

Außerdem ist im Flüssigkeitsbecken unten dann mehr Feststoff als oben -> Einfluss von unten um das wieder aufzuwirbeln

Question 18

Wie ist das mit der Kuchenhöhe beim Scheibenfilter?

Answer 18

Es kann zu einer ungleichen kuchenhöhe kommen eben aufgrund des Konzentrationsgradienten in der Flüssigkeit aber besonders, da auch die gleiche Verweilzeit aber die unterschiedliche fläche je nach Radius unterschiedlich ist.
mit Skizze verdeutlichen

Question 19

Was kann man gegen die ungleichmäßige kuchenhöhe machen?(Scheibenfilter)

Answer 19

Zellen schmaler machen und scheibe weiter in Flüssigkeit tauchen, dann muss aber Achsenwelle abgedichtet werden

Question 20

Was macht dei Drehzahl mit dem Umsatz und worauf muss man achten? (Scheibenfilter)

Answer 20

massenstromgleichung hingeschrieben.

Drehzahl erhöht den Durchsatz aber auch Kuchen wird dünner ->! bei Abwurf dart er nicht zu dünn sein.

Question 21

Vakuumtrommelflter mit Precoat, wie funktioniert das?

Answer 21

Skizze mit winkeln. Kuchenbildung, Waschung, entfeuchten.. Sowohl kuchen als auch Tiefenfiltration deswegen muss beim abtragen auch immer eine Schicht des precoats mit abgeschnitten werden (vorbewegung des messers)

Question 22

Wie ist es mit der Max druckdifferenz? (Vakuumtrommelflter)

Answer 22

Beschränkt durch den Dampfdruck der Flüssigkeit 0,8 bar bei Wasser

Question 23

Welche materialien eignen sich für Precoat?

Answer 23

Aktivkohle, Cellulose, Perlite

Question 24

Was für einen zusätzlichen effekt hat die Aktivkohle?(Precoat)

Answer 24

scheidet allerlei gelöste stoffe ab -> ungewollt in Prozess in dem Produkt gelöst ist

Question 25

Zur entfeuchtung. Was ist das problem bei unserem Prozess? (Biomasse)

Answer 25

Der kuchen ist kompressibel und es bilden sich Schrumpfrisse. Entfeuchtung also schlecht.

Question 26

Welche Poren entfeuchten wann?

Answer 26

Zuerst die großen, dann die kleinen

Question 27

Kennen sie ein diagramm zu entfeuchtung? und wovon hängt die entfeuchtung ab?

Answer 27

Diagramm mit Kapillardruck und Sättigungsgrad. Kapillardruck muss überwunden werden.

Question 28

Wovon hängt der pke (Eintrittskapillardruck) denn ab?

Answer 28

Er hängt mit 1/r vom Kapillarradius ab. Gleichung kapillardruck + Zeichnung

Question 29

Welche flüssigkeiten können wir denn nicht entfeuchten?

Answer 29

Skizze der Flüssigkeiten zwischen partikeln.
Kapillarflüssigkeit gut zu entfernen. Haft und Brückenkräfte schwierig mech. entfeuchten. Innenflüssigkeit nicht mech. nur thermisch.

Question 30

Wo sind die Steigkanäle bei Tellerseperatoren?

Answer 30

An der Phasengrenze vor allem bei Extraktion Fl/Fl/Fe Trennung. Bei Phasengrenze Fl/Flsind Steigkanäle