Dr.-Ing. Nicole Vorhauer-Huget
Dr.-Ing. Nicole Vorhauer-Huget
Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik
Universitäre Ausbildung
2002 – 2007
Verfahrenstechnik, Otto-von-Guericke-Universität (Abschluss: Dipl.-Ing.)
Wissenschaftlicher Abschluss
Seit September 2018
Postdoc mit dem Ziel der Habilitation, Leiter der Arbeitsgruppe Transport in porösen Medien
September 2018
Dr.-Ing. (Cotutelle de Thèse), Institut National Polytechnique de Toulouse/Frankreich und Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Lehrtätigkeit
Seit 2007
Vorlesungen, Seminare, Laborarbeiten (deutsch und englisch) in den Bereichen Thermische Verfahrenstechnik, Bioseparation, Produktqualität, Trocknungstechnik und Digital Engineering verfahrenstechnischer Anwendungen
Ausschüsse
- Senat
- Klima-Kommission
- Kommission zum Umgang mit wissenschaftlichem Fehlverhalten
- Kommission zur Regelung des Verfahrens in Fällen von Gewalt, Bedrohung und sexueller Belästigung durch Studierende
Organisation der Ladies Night für Frauen in den Ingenieurwissenschaften
Ladies Night für Frauen in den Ingenieurwissenschaften mehr
2024
Young Drying Scientist Award des 23. International Drying Symposium (IDS 2024) in Wuxi, China
2020
Maria-Weber-Grant der Hans-Böckler-Stiftung
2019
Stipendium der Max-Buchner-Forschungsstiftung (DECHEMA) zur Durchführung des Projektes: Experimentelle und numerische Untersuchung der hydraulischen Leitfähigkeit von Flüssigkeitsfilmen bei der Trocknung poröser Netzwerke
2017
Auszeichnung Women in Drying Research der Universität Liége (Belgien)
2015
Vortragspreis der ProcessNet-Fachgruppe Lebensmittelverfahrenstechnik
2014
Projekt und Ausstellung MACHT MINT - Erfolgreiche Wissenschaftlerinnen an der OVGU
2025
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Investigation on the intra-particle anisotropic transport properties of a beech wood particle during pyrolysis
Dernbecher, Andrea; Bhaskaran, Supriya; Vorhauer-Huget, Nicole; Seidenbecher, Jakob; Gopalkrishna, Suresh; Briest, Lucas; Dieguez-Alonso, Alba
In: Particuology - Amsterdam : Elsevier, Bd. 98 (2025), S. 172-190
Use of reconstructed pore networks for determination of effective transport parameters of commercial Ti-Felt PTLs
Altaf, Haashir; Milicic, Tamara; Faber, Felix; Vidakovic-Koch, Tanja; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: Processes - Basel : MDPI, Bd. 13 (2025), Heft 4, insges. 24 S.
Pore-scale study of coupled heat and mass transfer during primary freeze-drying using an irregular pore network model
Faber, Felix; Vorhauer-Huget, Nicole; Thomik, Maximilian; Gruber, Sebastian; Först, Petra; Tsotsas, Evangelos
In: Drying technology - Philadelphia, Pa. : Taylor & Francis, Bd. 43 (2025), Heft 1-2, S. 162-182
2024
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Model PEM water electrolyzer cell for studies of periodically alternating drainage/imbibition cycles
Bhaskaran, Supriya; Miličić, Tamara; Vidaković-Koch, Tanja; Surasani, Vikranth Kumar; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: International journal of hydrogen energy - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 77 (2024), S. 1432-1442
Pore shape matters - in-situ investigation of freeze-drying kinetics by 4D XCT methods
Gruber, Sebastian; Greiner, Joshua; Eppink, Alexander; Thomik, Maximilian; Coppens, Frederik; Vorhauer-Huget, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Foerst, Petra
In: Food research international - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 193 (2024), Artikel 114837, insges. 13 S.
Multi-point temperature measurements in packed beds using phosphor thermometry and ray tracing simulations
Xuan, Guangtao; Ebert, Mirko; Rodrigues, Simson Julian; Vorhauer-Huget, Nicole; Lessig, Christian; Fond, Benoît
In: Particuology - Amsterdam : Elsevier, Bd. 85 (2024), S. 77-88
Dielectric and physico-chemical behavior of single thermally thick wood blocks under microwave assisted pyrolysis
Vorhauer-Huget, Nicole; Seidenbecher, Jakob; Bhaskaran, Supriya; Schenkel, Fancesca; Briest, Laura; Gopalkrishna, Suresh; Barowski, Jan; Dernbecher, Andrea; Hilfert, Liane; Rolfes, Ilona; Dieguez-Alonso, Alba
In: Particuology - Amsterdam : Elsevier, Bd. 86 (2024), S. 291-303
2023
Buchbeitrag
Pore network simulation of heat and mass transfer during freeze-drying of porous media
Vorhauer-Huget, Nicole; Thomik, Maximilian; Gruber, Sebastian; Först, Petra; Tsotsas, Evangelos
In: EuroDrying 2023 - Lodz ; Musielak, Grzegorz, S. 451-457 [Konferenz: 8th European Drying Conference, EuroDrying 2023, Lodz, 04. - 07. July 2023]
Microwave heating as a possible route for the defossilization of green brick drying
Briest, Lucas; Dharmananda, Prajwal; Tretau, Anne; Wagner, Ralf; Thomik, Maximilian; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: EuroDrying 2023 - Lodz ; Musielak, Grzegorz, S. 58-64 [Konferenz: 8th European Drying Conference, EuroDrying 2023, Lodz, 04. - 07. July 2023]
In-situ analysis of the 3-D microstructure and its impact on the freeze-drying kinetics
Gruber, Sebastian; Thomik, Maximilian; Vorhauer-Huget, Nicole; Coppens, Frederik; Tsotsas, Evangelos; Först, Petra
In: EuroDrying 2023 - Lodz ; Musielak, Grzegorz [Konferenz: 8th European Drying Conference, EuroDrying 2023, Lodz, 04. - 07. July 2023]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Prediction of effective thermal conductivity of packed beds of polyhedral particles
Rodrigues, Simson Julian; Vorhauer-Huget, Nicole; Tsotsas, Evangelos
In: Powder technology - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 430 (2023), Artikel 118997
A non-isothermal pore network model of primary freeze drying
Thomik, Maximilian; Faber, Felix; Gruber, Sebastian; Foerst, Petra; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: Pharmaceutics - Basel : MDPI, Bd. 15 (2023), Heft 8, Artikel 2131, insges. 25 S.
Influence of particle shape on tortuosity of non-spherical particle packed beds
Rodrigues, Simson Julian; Vorhauer-Huget, Nicole; Richter, Thomas; Tsotsas, Evangelos
In: Processes - Basel : MDPI, Bd. 11 (2023), Heft 1, Artikel 3, insges. 16 S.
Neutron imaging experiments to study mass transport in commercial titanium felt porous transport layers
Altaf, H.; Milicic, T.; Vidakovic-Koch, T.; Tsotsas, E.; Tengattini, Alessandro; Kardjilov, N.; Arlt, T.; Manke, I.; Vorhauer-Huget, N.
In: Journal of the Electrochemical Society - Bristol : IOP Publishing, Bd. 170 (2023), Heft 6, insges. 11 S.
2022
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Temperature distribution in granular assemblies using luminescence thermometry and radiative transfer simulation
Xuan, Guangtao; Ebert, Mirko; Rodrigues, Simson Julian; Lessig, Christian; Vorhauer-Huget, Nicole; Fond, Benoît
In: Conference proceedings from OSA Publishing/ Optical Society of America - Washington, DC . - 2022
LBM studies at pore scale for graded anodic porous transport layer (PTL) of PEM water electrolyzer
Bhaskaran, Supriya; Pandey, Divyansh; Surasani, Vikranth Kumar; Tsotsas, Evangelos; Vidakovic-Koch, Tanja; Vorhauer-Huget, Nicole
In: International journal of hydrogen energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 47 (2022), 74, S. 31551-31565
Effective thermal conductivity of packed beds made of cubical particles
Rodrigues, Simson Julian; Vorhauer-Huget, Nicole; Tsotsas, Evangelos
In: International journal of heat and mass transfer - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 194 (2022)
Modeling and analysis of mass transport losses of proton exchange membrane water electrolyer
Miličić, Tamara; Altaf, Haashir; Vorhauer-Huget, Nicole; Živković, Luka A.; Tsotsas, Evangelos; Vidaković-Koch, Tanja
In: Processes - Basel: MDPI, Bd. 10 (2022), 11, insges. 20 S.
Experimental study of the impact of pore structure on drying kinetics and sublimation front patterns
Thomik, Maximilian; Gruber, Sebastian; Kaestner, Anders; Foerst, Petra; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: Pharmaceutics - Basel : MDPI, Bd. 14 (2022), Heft 8, Artikel 1538, insges. 15 S.
Determination of 3D pore network structure of freeze-dried maltodextrin
Thomik, Maximilianvorhauer; Gruber, S.; Foerst, E.; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: Drying technology - Philadelphia, Pa.: Taylor & Francis, Bd. 40 (2022), 4, S. 748-766
30 Years of pore network modeling in drying
Vorhauer-Huget, Nicole; Shokri, N.
In: Drying technology - Philadelphia, Pa.: Taylor & Francis, Bd. 40 (2022), 4, S. 689-690
Study on film effects during isothermal drying of square capillary tube using Lattice Boltzmann method
Bhaskaran, Supriya; Pandey, Divyansh; Panda, Debashis; Paliwal, Shubhani; Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Surasani, Vikranth Kumar
In: Drying technology - Philadelphia, Pa. : Taylor & Francis, Bd. 40 (2022), Heft 4, S. 735-747
Nicht begutachteter Zeitschriftenartikel
Einsatz von Mikrowellenerwärmung zur Elektrifizierung der Ziegelrohlingstrocknung
Vorhauer-Huget, Nicole; Briest, Lucas; Wagner, R.; Tretau, A.; Rahimi, A.; Tsotsas, Evangelos
In: Ziegelindustrie international - Gütersloh : Bauverl. . - 2022, Heft 3, S. 8-24
2021
Buchbeitrag
3D animation of single stage batch distillation for distance learning
Vorhauer, Nicole; Mathew, P.; Gunasekaran, H.; Do, M.; Thalakkotoor, S.; Jayanand, V.; Dhanasekaran, P.; Hegde, C.; Kochupurakkal, B.; Broneske, David
In: EDULEARN21 - [Valencia, Spain] : IATED Academy ; Gómez Chova, Luis . - 2021, S. 476-483 [Konferenz: 13th International Conference on Education and New Learning Technologies, EDULEARN21, Online, 5-6 July, 2021]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Lattice Boltzmann method to study the water-oxygen distributions in porous transport layer (PTL) of polymer electrolyte membrane (PEM) electrolyser
Paliwal, Shubhani; Panda, Debashis; Bhaskaran, Supriya; Vorhauer-Huget, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Surasani, Vikranth Kumar
In: International journal of hydrogen energy: official journal of the International Association for Hydrogen Energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier - official journal of the International Association for Hydrogen Energy, Bd. 46 (2021), 44, S. 22747-22762
Porosity and pore size distribution of beds composed by sugarcane bagasse and wheat bran for solid-state cultivation
Canedo, Marianny Silva; Figueiredo, Maria Fernanda Santos; Thomik, Maximilian; Vorhauer-Huget, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Thoméo, João Cláudio
In: Powder technology: an international journal on the science and technology of wet and dry particulate systems - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 386 (2021), S. 166-175
Microwave-assisted drying of clay roof tiles
Briest, L.; Wagner, R.; Tretau, A.; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, N.
In: Drying technology - Philadelphia, Pa. : Taylor & Francis, Bd. 40 (2022), Heft 9, S. 1804-1818
In situ micro-computed tomography to study microstructure and sublimation front during freeze-drying
Gruber, Sebastian; Vorhauer-Huget, Nicole; Foerst, Petra
In: Food structure - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 29 (2021), insges. 8 S.
Experimentelle Untersuchung der Mikrowellentrocknung von Sanitärkeramiken
Briest, Lucas; Tsotsas, Evangelos; Vorhauer-Huget, Nicole
In: Keramische Zeitschrift - Wiesbaden : Springer Vieweg, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, Bd. 2 (2021), S. 36-42
Nicht begutachteter Zeitschriftenartikel
Beschreibung der Sublimationsfront in Schüttgütern mittels Neutronenradiografie und -tomografie
Gruber, Sebastian; Vorhauer-Huget, Nicole; Schulz, Michael; Hilmer, Mathias; Peters, Jürgen; Tsotsas, Evangelos; Foerst, Petra
In: Die pharmazeutische Industrie - Aulendorf : ECV, Editio-Cantor-Verl., Bd. 83 (2021), Heft 5, insges. 12 S.
2020
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Freeze-drying with structured sublimation fronts - visualization with neutron imaging
Vorhauer-Huget, Nicole; Mannes, David; Hilmer, Mathias; Gruber, Sebastian; Strobl, Markus; Tsotsas, Evangelos; Foerst, Petra
In: Processes - Basel : MDPI - Vol. 8 (2020), 9, Artikelnr. 1091, insgesamt 12 Seiten
Characterization of lyophilization of frozen bulky solids
Foerst, Petra; Gruber, Sebastian; Schulz, Michael; Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos
In: Chemical engineering & technology - Weinheim : Wiley-VCH Verl.-Ges., Bd. 43 (2020), Heft 5, S. 789-796
Development of an experimental setup for in situ visualization of lyophilization using neutron radiography and computed tomography
Hilmer, Mathias; Peters, Jürgen; Schulz, Michaela; Gruber, Sebastian; Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Foerst, Petra
In: Review of scientific instruments - [S.l.] : American Institute of Physics - Vol. 91 (2020), 1, Artikelnr. 014102, insgesamt 6 Seiten
Estimation of the local sublimation front velocities from neutron radiography and tomography of particulate matter
Gruber, Sebastian; Vorhauer, Nicole; Schulz, Michael; Hilmer, Matthias; Peters, Jürgen; Tsotsas, Evangelos; Foerst, Petra
In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Vol. 211 (2020), Artikelnr. 115268, insgesamt 11 Seiten
Computational optimization of porous structures for electrochemical processes
Vorhauer-Huget, Nicole; Altaf, Haashir; Dürr, Robert; Tsotsas, Evangelos; Vidaković-Koch, Tanja
In: Processes - Basel : MDPI - Vol. 8 (2020), 10, Artikelnr. 1205, insgesamt 21 Seiten
2019
Buchbeitrag
Freeze drying behavior of spray frozen and pelletized materials by neutron radiography and tomography
Först, Petra; Gruber, Sebastian; Hilmer, Mathias; Vorhauer, Nicole; Schulz, Michael; Tsotsas, Evangelos
In: EuroDrying'2019 - Torino - Paper 035, Seite 180-186 [Konferenz: EuroDrying 2019, Torino, 10-12 July 2019]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Microwave drying of wet clay with intermittent heating
Vorhauer, Nicole; Tretau, Anne; Bück, Andreas; Prat, Marc
In: Drying technology - Philadelphia, Pa : Taylor & Francis, Bd. 37 (2019), Heft 5, S. 664-678 [Special Issue celebrating the 60th birthday of Prof. Evangelos Tsotsas]
Pore network simulation of gas-liquid distribution in porous transport layers
Vorhauer, Nicole; Altaf, Haashir; Tsotsas, Evangelos; Vidaković-Koch, Tanja
In: Processes - Basel : MDPI - Volume 7 (2019), 9, Artikel 558, insgesamt 23 Seiten
Evaporation study based on micromodel experiments - comparison of theory and experiment
Geistlinger, Helmut; Ding, Yi; Apelt, Bernd; Schlüter, Steffen; Küchler, Matthias; Reuter, Danny; Vorhauer, Nicole; Vogel, Hans-Jörg
In: Water resources research - [New York] : Wiley, Bd. 55 (2019), Heft 7, insges. 20 S.
2018
Buchbeitrag
Pore network model of primary freeze drying
Vorhauer, Nicole; Först, Petra; Schuchmann, Harald; Tsotsas, Evangelos
In: IDS 2018 - València, Spain : Universitat ; International Dryign Symposium (21.:.2018), S. 221-228 [Konferenz: IDS 2018]
Virtual reality-based training system for complex engineering processes on the example of a fractionating column
Mencke, Nicole; Vorndran, Markus; Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos
In: EDULEARN18 - [Valencia, Spain] : IATED Academy ; EDULEARN (10.:2018), insges. 10 S. [Konferenz: EDULEARN18]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Temperature gradient induced double stabilization of the evaporation front within a drying porous medium
Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: Physical review fluids - College Park, MD : APS - Vol. 3.2018, 11, Artikel 114201, insgesamt 24 Seiten
Drying of thin porous disks from pore network simulations
Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: Drying technology - Philadelphia, Pa : Taylor & Francis, Bd. 36 (2018), Heft 6, S. 651-663
Dissertation
Experiment based development of a non-isothermal pore network model with secondary capillary invasion
Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos
In: Barleben: docupoint Verlag, 2019, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2018 Dissertation Université de Toulouse 2018, xviii, 300 Seiten - (Micro-macro transactions; Volume 33), ISBN: 978-3-86912-156-7
2017
Buchbeitrag
Combined convectice and microwave drying of wet clay
Vorhauer, Nicole; Mirsadraee, N.; Tretau, Anne; Bück, Andreas; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: Second Nordic Baltic Drying Conference - Hamburg . - 2017, insges. 15 S.
Pore scale investigation of drying under periodic temperature variation
Vorhauer, Nicole; Ahmad, Faeez; Tretau, Anne; Bück, Andreas; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: EuroDrying'2017 - Liège : University - 2017, Poster 7, insgesamt 8 Seiten
2016
Artikel in Kongressband
Feedback control of microwave drying of solids
Bück, Andreas; Dürr, Robert; Vorhauer, Nicole; Friese, Larissa; Tsotsas, Evangelos
In: IDS 2016 - Gifu ; International Dryign Symposium (20.:.2016) - 2016, Art. C-5-3, insgesamt 7 S.
Non-isothermal drying of thin porous disks
Vorhauer, Nicole; Rahimi, Arman; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: IDS 2016 - Gifu ; International Dryign Symposium (20.:.2016) - 2016, Art. P2-1, insgesamt 9 S.
2015
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Drying with formation of capillary rings in a model porous medium
Vorhauer, Nicole; Wang, Yujing; Kharaghani, Abdolreza; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: Transport in porous media - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, Bd. 110 (2015), Heft 2, S. 197-223
2014
Buchbeitrag
Isothermal drying in the presence of capillary liquid films - comparison of experiments with pore network simulations in a model system
Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: IDS 2014 - Les Ulis : EDP Sciences, insges. 7 S. Kongress: IDS 2014 19 Lyon, France 2014.08.24-27
2013
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Experimental investigation of drying in a model porous medium - influence of thermal gradients
Vorhauer, Nicole; Tran, Q. T.; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: Drying technology - Philadelphia, Pa : Taylor & Francis, Bd. 31 (2013), Heft 8, S. 920-929
2012
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Fractal phase distribution and drying - impact on two-phase zone scaling and drying time scale dependence
Prat, Marc; Veran-Tissoires, Stéphanie; Vorhauer, Nicole; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos
In: Drying technology - New York, NY [u.a.] : Dekker, Bd. 30 (2012), Heft 11/12, S. 1129-1135 [Special Issue to Commemorate 30 Years of Drying Technology]
Artikel in Kongressband
Experimental investigation of drying by pore networks - influence of pore size distribution and temperature
Vorhauer, Nicole; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos; Prat, Marc
In: Fourth international conference on porous media and its applications in science, engineering, and industry - Potsdam . - 2012, insges. 6 S. Kongress: International Conference on Porous Media and Its Applications in Science, Engineering and Industry 4 Potsdam 2012.06.17-22
2011
Buchbeitrag
On the influence ot temperature gradients on drying of pore networks
Vorhauer, Nicole; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos
In: EuroDrying'2011 - [Palma (Illes Balears)] : [Universitat de les Illes Balears] ; European Drying Conference (3.:2011), insges. 3 S.
2010
Buchbeitrag
Extraction of effective parameters for continuous drying model from discrete pore network model
Vorhauer, Nicole; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos
In: Drying 2010 Vol. A - Barleben-Magdeburg : Docupoint GmbH, S. 415-422 Kongress: IDS 17 Magdeburg 2010.10.03-06
Artikel in Kongressband
Drying of porous media - a comparison of discrete and continuous models
Vorhauer, Nicole; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos
In: Third Internatinal Conference on Porous Media and its Applications in Science, Engineering and Industry - Montecatini . - 2010, insges. 9 S. Kongress: ICPM 3 Montecatini, Italy 2010.06.20-25
Originalartikel in begutachteter internationaler Zeitschrift
Empirical macroscopic model for drying of porous media based on pore networks and scaling theory
Vorhauer, Nicole; Metzger, Thomas; Tsotsas, Evangelos
In: Drying technology - New York, NY [u.a.] : Dekker, Bd. 28 (2010), Heft 8, S. 991-1000 [Special Issue: Mathematical Modeling of Drying]
2008
Buchbeitrag
Use of pore networks for macroscopic modelling of drying
Metzger, Thomas; Vorhauer, Nicole; Tsotsas, Evangelos
In: Drying 2008 - Mumbai : Department of Chemical Engineering, Institute of Chemical Technology, University of Mumbai ; Thorat, Bhaskar N. Vol. A, S. 242-249 Kongress: IDS 2008 16 Hyderabad, India 2008.11.09-12
Aktuelle Projekte
Computergestützte und experimentelle Untersuchung der biotechnologischen Herstellung von Biopolymeren in porösen Medien
Laufzeit: 01.07.2025 bis 30.06.2028
Erneuerbare Ressourcen können zur Herstellung biologisch abbaubarer Polymere unter Verwendung verschiedener Mikroorganismen genutzt werden. Um die Produktionsprozesse für Biopolymere zu intensivieren, können neuartige und wettbewerbsfähige Reaktorkonzepte wie Biofilmreaktoren entwickelt werden. Eine solche Entwicklung erfordert eine starke wissenschaftliche Grundlagenforschung, für die wir leistungsfähige mathematische Modelle anstreben. Computergestützte und experimentelle Untersuchung der biotechnologischen Herstellung von Biopolymeren in porösen Medien.
In-situ-Bestimmung von Erwärmung und Phasenänderungen in mikrowellenbeheizten Schüttbettreaktoren
Laufzeit: 01.07.2024 bis 30.06.2028
Das Projekt B05N In-situ-Bestimmung von Erwärmung und Phasenänderungen in mikrowellen-beheizten Schüttbettreaktoren (Barowski/Vorhauer-Huget) betrachtet die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen mit materialabhängiger Reflexion, Transmission und Absorption bei stark gekoppelten Änderungen der dielektrischen Eigenschaften mit Temperatur und Zusammensetzung. Zu diesem Zweck wird in Zusammenarbeit mit B01 ein neuartiger radarbasierter Messaufbau für Prozesse bis zu max. 1000°C entwickelt. Die wesentliche Neuerung dieser Messtechnik wird die Möglichkeit sein, sie in-situ unter Hochtemperaturbedingungen im Mikrowellenreaktor aus FP1 einzusetzen. Die erfassten dielektrischen Änderungen werden zeitaufgelöste Korrelationen für lokale Temperatur- und Zusammensetzungsänderungen liefern. Die Funktionalität des Systems wird für Phasenänderungen in Holz zusammen mit B04 demonstriert werden. Der Einfluss interner Wärmequellen (direkte volumetrische Erwärmung durch Mikrowellen) auf die Wärmeübergangskoeffizienten wird zusammen mit B02 untersucht.
Erfassung der Terpenproduktivität von Methanosarcina acetivorans-Biofilmen in porösen Substraten anhand eines mathematisch-physiologischen Ansatzes
Laufzeit: 01.04.2025 bis 31.03.2028
Projektziel ist eine solide Grundlage für die Entwicklung skalierbarer Bioreaktoren, in welchen produktive Biofilme in porösen Strukturen immobilisiert sind. Das hohe Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis, das in solchen Reaktoren realisiert wird, stellt den Schlüssel zu wettbewerbsfähigen Raum-Zeit-Ausbeuten dar. Für die Methodenentwicklung wird die anaerobe Kohlenmonoxid-Fermentation durch Methanosarcina acetivorans betrachtet, einem genetisch handhabbaren Mikroorganismus mit nachgewiesenem Potenzial für die industrielle Synthese von Feinchemikalien, einschließlich Terpenen. Ein zuverlässig vorhersagbarer Prozess wird durch Kombination von Transkriptomanalyse und genetischer Manipulation auf der einen und verfahrenstechnischer Überwachung thermodynamischer und struktureller Eigenschaften auf der anderen Seite erreicht. Messungen werden durch einen skalierbaren numerischen Ansatz vervollständigt, der ein rechnerisch effizientes 3D-Porennetzwerkmodell des gekoppelten Transports und Wachstums umfasst sowie die realistische Struktur der porösen Reaktoren und die Physiologie von M. acetivorans berücksichtigt. Die Modellentwicklung wird Teil des Projekts sein und Experimente mit kontinuierlich durchströmten mikrofluidischen Plattformen einbeziehen, da sie sowohl das Wachstum von M. acetivorans unter kontrollierten Bedingungen in einem kleinen Reaktor als auch die erforderlichen Modellparameter abbilden können. Die Terpenproduktivität soll durch Modulation der Biofilmarchitektur, der Filmdicke und der Umsatzrate maximiert werden. Dies wird durch Anpassung der Durchflussraten, Konzentrationsprofile und der räumlichen und zeitlichen Variation der Temperatur unter Verwendung des Vorhersagemodells erreicht. Die optimale Substratstruktur, die ebenfalls durch Modellvorhersagen zugänglich wird, soll eine hohe Porennutzung und eine langanhaltende hohe Biofilmproduktivität ermöglichen. Als Packungsmaterial wird zunächst Polyacrylnitril (PAN) betrachtet, das sich bereits als geeignet für die Biofilmbildung von M. acetivorans unter Batch-Bedingungen erwiesen hat. Die Erfassung der Anpassung des Biokatalysators an die Variation der räumlichen und zeitlichen Bedingungen wird durch eine sinnvolle Verknüpfung von experimentellen und in-silico Daten möglich sein, wodurch biologische Regulierungsroutinen auf die spezifischen Anforderungen zugeschnitten werden können. Schließlich wird M. acetivorans in einem auf hohe Produktivität ausgelegten Plug-Flow-Bioreaktor (PFBR) kultiviert. Das Wachstum wird mittels Röntgentomographie abgebildet, und die Produktivität wird durch Analyse von gelösten und gasförmigen Stoffwechselprodukten sowie durch Untersuchung von Zellmaterial nach dem Prozess bewertet. Diese Experimente werden den Übergang von geschlossenen Behältern zu kontinuierlichen Produktionsbedingungen vorantreiben. Die Ergebnisse werden sowohl für die Validierung des modellgestützten Ansatzes als auch für die Konzipierung einer Upscaling-Strategie von Nutzen sein.
Abgeschlossene Projekte
Entwicklung eines Simulationswerkzeugs für die porenskalige Berechnung der Energiedissipation bei der Mikrowellenerwärmung
Laufzeit: 01.04.2024 bis 30.09.2024
Um die Emissionsziele bis 2045 zu erreichen, sind insbesondere im Bereich der energieintensiven Industrieprozesse, in welchen thermische Energie derzeit hauptsächlich durch Verbrennung fossiler Energieträger bereitgestellt wird, Anpassungen und Innovationen der bestehenden Technologien und Prozesse notwendig. Eine Möglichkeit, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig den Gesamtenergieverbrauch zu reduzieren, stellt die Mikrowellenerwärmung dar, welche eine vollständige Elektrifizierung auf Grundlage von erneuerbaren Energien ermöglicht. Sie steht für vielfältige thermische Prozesse, auch im Hochtemperaturbereich (Trocknung, Kristallisation, Katalyse, Schmelzen, Sintern, Eisenreduktion, Pyrolyse, Verdampfen, …) zur Verfügung, hat jedoch in den meisten verfahrenstechnischen Anwendungen einen niedrigen technischen Entwicklungsgrad. Bei der Mikrowellenerwärmung wird Wärme im Produkt in Abhängigkeit der Verteilung der elektromagnetischen Feldstärke und der dielektrischen Produkteigenschaften dissipiert. Die Energiedissipation ist vor allem in Produkten mit hohen dielektrischen Verlustfaktoren, z.B. wasserhaltigen Materialien, sehr effizient. In thermisch dicken Materialien, in welchen das Wasser auch örtlich inhomogen verteilt vorliegen kann, kann die Energiedissipation zu sogenannten hot spots führen. In diesen lokal begrenzten Bereichen kann die Temperatur extrem schnell ansteigen. Dies kann in Prozessen, wie der Pyrolyse, von Vorteil sein. Bei der Trocknung mechanisch anspruchsvoller Materialien hingegen, kann dies zu ungewünschten Produktschädigungen führen. In der Literatur sind hierfür bisher keine Modelle beschrieben, welche die Mikrowellenerwärmung porenskalig berücksichtigen. Um ein besseres Verständnis für die Temperaturverteilung auf der Porenebene zu generieren, soll ein nicht-isothermes 3D-Porennetzwerkmodell (PNM) mit inneren Energiequellen- und Senken in MATLAB erstellt werden, welches die Produktstruktur sowie die örtlich verteilte Wasserbeladung berücksichtigt.
In-situ-Untersuchung der Pyrolyse-Mechanismen (Festphase) von Biomasse und Kunststoffen
Laufzeit: 01.10.2022 bis 31.12.2023
Wir werden zur Aufklärung der Pyrolyse-Mechanismen von Biomasse und Kunststoffen beitragen, indem wir NMR- und IR-Analysetechniken anwenden (verantwortliche Wissenschaftlerin: Dr. Liane Hilfert). Verschiedene Kunststoffe (Abfälle) und lignozellulosehaltige Biomasse werden auf ihre Pyrolyse hin getestet. Noch wichtiger ist, dass verschiedene Mischungen von Kunststoffen und Biomasse untersucht werden.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt
Intermittierende Mikrowellentrocknung für die Ziegelindustrie
Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.12.2022
Die intermittierende Mikrowellentrocknung kann derzeit als einziges alternatives Verfahren die rein auf fossilen Brennstoffen basierende konvektive Trocknung in der Ziegelindustrie ablösen und zu einer Verkürzung der Trocknungsdauer bei gleichzeitiger energetischer Optimierung des Prozesses beitragen. Der im Vergleich zur konvektiven Trocknung um ein Vielfaches effizientere Energieeintrag ermöglicht sehr hohe Verdampfungsgeschwindigkeiten und bedarf daher einer gut optimierten Regelung. Andernfalls würden die hohen Dampfdrücke zur Zerstörung der Ziegelrohlinge führen. Die Prozessteuerung muss auf den zeitlich veränderlichen und beiderseitig gekoppelten Temperatur- und Feuchtigkeitsprofilen im Inneren der Ziegel basieren. Bisher existieren aber keine belastbaren Daten an Hand derer dies realisierbar ist. Ziel des Projektes ist es, auf Grundlage der Materialeigenschaften und experimentbasierter Berechnungsmodelle die intermittierende Mikrowellentrocknung so weit zu entwickeln, dass sie als Verfahrensschritt für die Ziegelindustrie und somit als ein alternatives Trocknungsverfahren zur Verfügung steht. Zur Beschreibung des Trocknungsprozesses sollen elektrodynamische und thermodynamische Modelle formuliert und miteinander gekoppelt werden. Für die Modellformulierung und deren Validierung werden Experimente in einem absatzweise betriebenen Mikrowellentrockner stattfinden. Außerdem ist eine vollständige Charakterisierung sowohl der Ziegelrohlinge wie auch der fertig getrockneten Produkte vorgesehen.
- Modellierung von Porennetzwerken bei der Gefriertrocknung
- Modellierung des Wärme- und Stofftransports in porösen Transportschichten
- Erwärmung durch Mikrowellen
- Modellierung des Stofftransfers in Biofilmen auf Porenebene
- Wärmeübertragung in Festbetten