Fakultät III Prozesswissenschaften Newsletter # 10

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1 Technische Universität Berlin Fakultät III Prozesswissenschaften Newsletter # 10 Personalia Best Paper Award der American Society of Mechanical Engineers für Prof. Dr. Tetyana Morozyuk und Prof. Dr.-Ing. George Tsatsaronis Frau Prof. Dr. Tetyana Morozyuk, Leiterin des Fachgebiets Exergiebasierte Methoden für kältetechnische Systeme, und Herr Prof. Dr.-Ing. George Tsatsaronis, Leiter des Fachgebiets Energietechnik und Umweltschutz, wurden von der American Society of Mechanical Engineers, Advanced Energy Systems Division, für die Präsentation und Veröffentlichung der Arbeit Strengths and limitations of Advanced Exergetic Analysis mit dem Best Paper Award ausgezeichnet. Best Paper Award der International Conference on Smart Energy Grid Engineering (SEGE 14) für Prof. Dr. Tetyana Morozyuk Frau Prof. Dr. Tetyana Morozyuk, Leiterin des Fachgebiets Exergiebasierte Methoden für kältetechnische Systeme, sowie die weiteren Autoren S. Soltani, H. Athari, S. Mahmoudi und M. Rosen wurden für die Veröffentlichung der Arbeit Energy and exergy analyses of power generation via an integrated biomas post-firing combinedcycle mit dem Best Paper Award ausgezeichnt. Die Arbeit ist in wissenschaftlicher Kooperation zwischen der TU Berlin, der University of Ontario (Kanada) und der University of Tabriz (Iran) entstanden. Ehrenring des VDI für Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) hat Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel, Leiter des Fachgebiets Gebäude-Energie-Systeme, mit dem VDI-Ehrenring ausgezeichnet. Der Ehrenring des VDI wurde 1934 als Auszeichnung für junge Ingenieure gestiftet, die bereits besondere Leistungen auf technisch-wissenschaftlichem Gebiet aufzuweisen haben. Der VDI würdigt insbesondere die wissenschaftlichen Leistungen von Prof. Kriegel beim Vergleich von experimenteller und numerischer Untersuchungen extrem komplexer Strömungsvorgänge mit sehr kleinen Strömungsgeschwindigkeiten. Zudem habe er in seiner Tätigkeit als beratender Ingenieur Verbindungen zwischen der Wissenschaft und der praktischen Anwendung erfolgreich ausgebaut. Weitere Informationen:

2 Habilitation von Dr. rer. nat. Christiane Baschien Die Fakultät III Prozesswissenschaften hat Frau Dr. rer. nat. Christiane Baschien die Lehrbefähigung für das Fachgebiet Mikrobiologie / Mykologie zuerkannt, nachdem sie die für die Habilitation erforderlichen Leistungen in Lehre und Forschung erbracht hat. Der Titel der kumulativen Habilitationsschrift lautet Aquatische Hyphomyceten: Diversität, Systematik und Interaktionen mit Bakterien der Hyphosphäre, das Habilitationskolloquium stellte einen Vortrag zum Thema Mykodiversität in Fließgewässern in den Mittelpunkt. Forschung Qualitätsstudie Berliner Schulessen des Fachgebietes Lebensmittelchemie und Analytik im Auftrag der Berliner Senatsverwaltung durchgeführt In vielen Bundesländern besuchen Grundschüler eine Schule, die nach einem Ganztagsmodell arbeitet. Im Land Berlin trifft das für praktisch jede Grundschule zu. Bestandteil des Angebotes der Schulen ist auch ein warmes Mittagessen, wobei Berlin mit jährlich Mittagsportionen zu den Spitzenreitern zählt. Dabei gibt es aber immer wiederkehrende Reklamationen, das Essen wäre ungenießbar oder zu wenig abwechslungsreich. Mit dem Gesetz über die Qualitätsverbesserung des Schulmittagessens gehen die Berliner einen neuen Weg der Qualitätssicherung und -entwicklung. Es sieht ein kommunales Kontrollgremium vor und enthält detaillierte Vorgaben zur Qualität der Speisen, wie das Angebot von Obst und Gemüse, festgeschriebene Bio-Anteile und Warmhaltezeiten. Zur Erfassung des Ist-Zustands der Verpflegung an Berliner Ganztagsgrundschulen Ende 2013 wurde das Fachgebiet Lebensmittelchemie und Analytik der TU Berlin von der Senatsverwaltung für Justiz und Verbraucherschutz beauftragt, die sog. Qualitätsstudie Berliner Schulessen Analysen und Empfehlungen zur Umsetzung des DGE-Standards für die Schulverpflegung und zur Etablierung eines effizienten Systems zur Überwachung, eine wissenschaftlichen Abschlussarbeit im Staatsexamensstudiengang Lebensmittelchemie, durchzuführen. Die Studie wurde von Frau Katja Ahrens ausgeführt und durch Frau Dr. Cämmerer und Frau Dr. Römisch inhaltlich betreut. Untersucht wurden neben dem Gehalt ausgewählter Nährstoffe die ernährungsphysiologischen Aspekte, die sensorische Qualität der Gerichte und die Einhaltung bestehender Vertragsvorgaben. Um eine hohe Aussagekraft zu erreichen, wurden vier Catering-Unternehmen ausgewählt, die auch heute in der Berliner Schulverpflegung besonders stark vertreten sind. Die Auswertung der Untersuchungen liefert teils überraschende, teil alarmierende Ergebnisse. Die häufig kritisierte Sensorik der Speisen präsentierte sich den Testessern wesentlich besser als vermutet, im Mittel wurden 5 von 6 möglichen Punkten erreicht. Die eigentliche Zielgruppe dieser Studie die Grundschülerinnen und -schüler wurden allerdings im Rahmen der Untersuchung nicht einbezogen. Die Deklaration von Zusatzstoffen, Allergenen, Nährwerten und Bio-Qualitäten erfolgt bei den meisten Caterern innerhalb der gesetzlichen Spielräume. Nicht zufriedenstellend waren hingegen die Gestaltung der Speisepläne und die Nährstoffzusammensetzung der Gerichte. In beiden Fällen blieben die Caterer zum Teil sehr weit hinter den Vorgaben zurück. Besonders zu hohe Fett- und Proteingehalte

3 waren auffällig. Keines der untersuchten Gerichte deckte den Bedarf an Ballaststoffen, Vitaminen sowie den Mineralstoffen Calcium und Eisen. Die Studie liefert für die neue Herangehensweise des Landes Berlin zur langfristigen Qualitätsverbesserung und -entwicklung ein umfassendes und statistisch basiertes Konzept zur Aufgabenverteilung, Analysenplanung und -spektrum. Darüber hinaus werden Empfehlungen zur regelmäßigen zielgruppenorientierten Sensorik innerhalb von schulinternen Gremien, deren Bildung nach dem neuen Gesetz vorgeschrieben ist, gegeben und verschiedene risikoorientierte Konzeptionen vorgeschlagen. Letztendlich ist das Konzept auf eine langfristige und detaillierte Abbildung kritischer Punkte in Zusammenhang mit der Qualität der Verpflegung ausgerichtet. Auf diese Weise dient es gleichzeitig der Kontrolle der Wirksamkeit der seit Februar 2014 eingeführten Maßnahmen und schafft gute Gesprächsgrundlagen für ein verbessertes Beschwerdemanagement. Text: Katja Ahrens, Dr. Bettina Cämmerer Ansprechpartnerin: Dr. Bettina Cämmerer BMWi-Förderung für neues Forschungsprojekt zur Instationären Quelllüftung Das Fachgebiet Gebäude-Energie-Systeme (Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel) wird in dem geplanten Forschungsvorhaben instationäre (intermittierende) Betriebsweisen von Quelllüftung untersuchen. Mit instationärem Betrieb ist ein alternierender Zustand gemeint, der wie folgt aussehen kann: 1. Kurzzeitig sehr hoher Zuluftvolumenstrom mit niedriger Zulufttemperatur, was also eine untypische Randbedingung bei Quellluft wäre, 2. Ausschalten der Zuluft, 3. Wiederholen von (1.). Diese Fahrweise führt dazu, dass die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Abluft größer wird und der Volumenstrom bei gleicher thermischer Last im Mittel gesenkt werden kann. Eine Folge ist die Reduzierung der für die Ventilatoren benötigten Elektroenergie, welche in der Gesamtenergiebilanz Verlustenergie ist und darum auch als Hilfsenergie bezeichnet wird. Auf der anderen Seite erhöht sich dadurch im Mittel der vertikale Temperaturgradient, was sich in einem stationären Betrieb negativ auf die thermische Behaglichkeit auswirken würde. Durch gepulste Lufteinbringung kommt es zu einer diskontinuierlichen Raumluftströmung, die neben der Behaglichkeit auch die Lüftungseffektivität beeinflusst. Auf diese Weise kann die Lüftungseffektivität verbessert werden. Das Behaglichkeitsempfinden bei dieser alternierenden Betriebsweise ist bisher unerforscht, da die technischen Anlagen bis dato stationär, bestenfalls bedarfsgerecht, betrieben werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Primärenergiebedarf der Quelllüftung bei bestehender oder sogar verbesserter Behaglichkeit und Luftqualität signifikant zu senken, indem die für den Ventilator benötigte Elektroenergie allein durch die intermittierende Betriebsweise um etwa 50 % abgemindert wird. Hierfür werden in systematischer Untersuchung folgende Parameter variiert: der Volumenstrom (Amplitude, Frequenz, zeitl. Profil), die Zulufttemperatur, der freie Strömungsquerschnitt am Zuluftauslass und die Eintrittsturbulenz (in den Raum) / Induktionswirkung des Zuluftauslasses. Die ermittelten Daten werden in Ausführungs- und Betriebshinweise mit Berechnungsmodellen überführt. Dieses Projekt des Forschungskuratoriums Maschinenbau e.v. (FKM) wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel (m.kriegel@tu-berlin.de) Weitere Informationen:

4 Die Modellierungs-, Simulations- und Optimierungsumgebung MOSAIC begrüßt ihren 550. Nutzer Seit vier Jahren wächst am Fachgebiet Dynamik und Betrieb technischer Anlagen die Modellierungs-, Simulations- und Optimierungsumgebung MOSAIC heran und wird nun bereits von 550 Nutzern verwendet. Mit einem deutlichen Schwerpunkt an der TU Berlin wird MOSAIC mittlerweile an vielen Universitäten weltweit eingesetzt, u.a. in Kuantan in Malaysia, Mexiko-Stadt, Krakau. Neben dem Hauptserver an der TU Berlin gibt es inzwischen zusätzliche Server in Scranton im Bundesstaat Pennsylvania der USA, an der Universidad de Antioquia in Kolumbien, der Universidade Federal da Bahia in Brasilien und der Universiti Malaysia Pahang in Malaysia. MOSAIC ist als webbasierte Desktopapplikation in JAVA programmiert und frei zugänglich. Die Hauptanwendung der Software liegt in der Unterstützung von Forschung und Lehre bei der Modellierung von physikalischen Phänomenen, chemischen Gleichgewichten, sowie verfahrenstechnischen Prozessen. Durch eine LaTeX-orientierte Eingabe von Gleichungen und ein direktes Rendern als mathematisch lesbare Gleichung können beliebige mathematische Modelle für physikalische, chemische oder biologische Prozesse mit MOSAIC modelliert werden. Neben der Modellierungsunterstützung ist die Generierung von Simulationscode derzeit die größte Stärke von MOSAIC. Algebraische Systeme, Differentialalgebra- Systeme und gewöhnliche Differentialgleichungssyteme werden automatisch erkannt und dem Nutzer wird eine große Anzahl an verfügbaren Code-Generatoren zur Verfügung gestellt. So kann lauffähiger Code für z.b. BzzMath, Matlab, gproms, Aspen Custom Modeler, Scilab, AMPL oder GAMS automatisch generiert werden. Darüber hinaus gibt es für Nutzer die Möglichkeit eigene Code-Generatoren selbst zu spezifizieren, um ihre Modelle in vielen Programmierumgebungen gleichzeitig testen zu können. Insbesondere im Einsatz für die Lehre hat sich MOSAIC bewährt. Bei der Verwendung herkömmlicher Tools oder Sprachen rücken wesentliche Aspekte, wie die systematische Modellentwicklung oder eine genaue Freiheitsgradanalyse gegenüber der Herausforderung, ein neues Programm zu bedienen oder die Syntax einer weiteren Sprache zu erlernen, in den Hintergrund. MOSAIC vereint verschiedene neuartige Konzepte, die besonders in den frühen Lernphasen die Anwendung der systematischen Modellentwicklung fördern und gleichzeitig das Erlernen verschiedener Standardtools erleichtern. Die Möglichkeit, Modelle über das Internet in einer einfachen, dokumentationsnahen Syntax zu definieren und daraus automatisch Code für beliebige Softwaretools zu generieren, zeigt sich als eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Lehrmethoden. Neben der Simulation existieren weitere MOSAIC-Module zur Strukturanalyse von Gleichungssystemen und blockweisen Zerlegung, der Messdatenverwaltung und Einbindung, der automatischen vollständigen Diskretisierung von Differentialgleichungen, dem optimalen Experimentaldesign, der automatischen Dokumentationserstellung von Modellen sowie der Optimierung. Für letzteres Modul gibt es zugleich eine direkte Anknüpfung an den NEOS Server, um dem Nutzer neben der Verwendung seiner eigenen lokalen Optimierungssprachen und Solver, eine große Anzahl an linearen, nichtlinearen oder gemischt-ganzzahlig nichtlinearen Optimierungssolvern zur Verfügung zu stellen. Weitere Informationen zu MOSAIC sowie Tutorien und Anwendungsbeispiele finden Sie unter: Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Günter Wozny Text: G. Tolksdorf, S. Fillinger, V.A. Merchan Restrepo, E. Esche, G. Wozny

5 Promotionen Dipl.-Ing. Felix Heß zum Dr.-Ing.: Ganzheitliche Regelung einer Windkraftanlage basierend auf einem parameteraffinen Entwurfsmodell 1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Rudibert King Dipl.-Biol. Christine Rudolph zur Dr. rer. nat.: Modulation von CD4+ T-Zellen durch Leberinusendothelzellen 1. Gutachter: Prof. Dr. rer. nat. Roland Lauster M.Sc. Stephan Kaiser zum Dr.-Ing.: Charakterization and optimization of single use bioreactors and biopharmaceutical production processes using Computational Fluid Dynamics 1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Matthias Kraume Dipl.-Ing. (FH) Bettina Camin zur Dr.-Ing.: In-situ Untersuchung des Schädigungsverhaltens mehrphasiger Werkstoffe unter thermischer und mechanischer Beansprungung 1. Gutachter: Prof. Dr. rer. nat. Walter Reimers Dipl.-Ing. Michael Fischlschweiger zum Dr. rer. nat.: A molecular physics theory for crystallization based polymer separation 1. Gutachterin: Prof. Dr. rer. nat. Sabine Enders M.Sc. Shuo Zang zum Dr.-Ing.: CFD-PBM based gas-liquid multiphase system fluid dynamic investigation in stirred tank reaktors 1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Günter Wozny Dipl.-Ing. (FH) Stefan Castritius zum Dr.-Ing.: Kombinierte Probenvorbereitung und -analytik karbonisierter Getränke 1. Gutachter: Prof. Dipl.-Ing. Dr. Ulf Stahl M.Eng. Koji Onoda zum Dr.-Ing.: Influence of accelerated fermentation on beer quality (Pilot-scale trials) 1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Frank-Jürgen Methner Dipl.-Ing. Maria Stecklum zur Dr.-Ing.: Etablierung eines Teratommodells von murinen embryonalen Stammzellen zur Prüfung von Substanzen auf Embryotoxizität 1. Gutachter: Prof. Dr. rer. nat. Roland Lauster Dipl.-Ing. Joachim Maier zum Dr.-Ing.: Tribologie und Verschleißverhalten von CVD-Beschichtungen bei Hochleistungsstrangpresswerkzeugen 1. Gutachter: Prof. Dr. rer. nat. Walter Reimers

6 Veranstaltungen & Termine Fakultätsrat am 21. Januar 2015 Die nächste Sitzung des Fakultätsrates der Fakultät III Prozesswissenschaften findet am 21. Januar 2015 um 14:15 Uhr im BA-Gebäude (Hardenbergstr. 40, Raum 316/317) statt. Weitere Informationen: Think Tank der Innovationen: Human on a Chip am 18. Februar 2015 Die Veranstaltungsreihe TU Berlin Think Tank der Innovationen widmet sich am der aktuellen Forschung des Fachgebietes Medizinische Biotechnologie, das von Prof. Roland Lauster geleitet wird. Unter dem Titel Human on a Chip - Der nützliche Homunkulus soll vorgestellt werden, wie das Testen neuer Wirkstoffe verändert werden kann. Die Medizinische Biotechnologie will mit der Entwicklung von Mensch-auf dem-chip -Plattformen einen Paradigmenwechsel erreichen. Dazu befasst sie sich mit Entstehungsprozessen menschlicher Organe. Mittels Imitation der Organogenese-Prozesse sollen die daraus gewonnenen organähnlichen Grundstrukturen (Organoide) es ermöglichen, den Einfluss von Wirkstoffen auf ein Organ oder einen Tumor zuverlässig an einem humanen Modell zu testen. So kann in Zukunft die Anzahl der Tierversuche in diesem Bereich erheblich gesenkt werden. Informationen, Programm und Anmeldung: Ansprechpartner: Prof. Dr. Roland Lauster (roland.lauster@tu-berlin.de) Absolventenfeier TRiiiUMPH der Fakultät III am 03. Juli 2015 Am 03. Juli 2015 ist es wieder soweit: auf der inzwischen fest im Veranstaltungskalender etablierten Absolventenfeier TRiiiUMPH werden alle Absolventinnen und Absolventen, die innerhalb des letzten Jahres ihr Studium in einem der Studiengänge der Fakultät III abgeschlossen haben, geehrt. Die Fakultät III freut sich über Unterstützung durch Sponsoren! Die Feier findet am Freitag, dem 03. Juli 2015 ab Uhr im Lichthof im Hauptgebäude der TU Berlin statt. Technische Universität Berlin Fakultät III Prozesswissenschaften Fakultäts-Service-Center Sekr. H 88 Straße des 17. Juni 135, Berlin Newsletter-Abonnement: Redaktion: Maren Ebert (maren.ebert@tu-berlin.de) Januar 2015