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Publication Einfluss organischer Substanz auf die Leistung von Membranen(2005) Reimann, Winfried; Kern, JürgenIn der Nahrungsmittelindustrie fallen beträchtliche Abwassermengen an. Kreislaufverfahren mittels Membran-technik stellen aussichtsreiche Lösungen zur Kosteneinsparung dar, die jedoch auch mit Problemen verbunden sind. Das bei der Behandlung von Obst und Gemüse sowie bei der Verarbeitung von Milch und der Schlachtung von Rindern und Schafen anfallende Abwasser kann durch gelöste organische Stoffe stark verunreinigt sein. Mit zunehmender organischer Belastung, gemessen als Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), verringern sich bei der Abwasseraufbereitung der Filtrat- bzw. Permeatfluss der Membranen für Mikro-/Ultrafiltration und Umkehr-osmose sowie die Selektivität der Umkehrosmosemembranen. Zur Aufbereitung von Melkhausabwasser (CSB =984 mg/l) ist eine Mikrofiltration mit nachfolgender Umkehrosmose ausreichend, um die geforderten Einleitbedingungen zu unterschreiten und Prozesswasser für eine Wiederverwendung zu gewinnen. Für die Aufbereitung von Schlachthofabwasser (CSB = 1.737 mg/l) erhöht sich dagegen der Aufwand um eine zweite Umkehrosmose-stufe. Die Versuchsergebnisse stellen erste Richtwerte dar. Die Auslegung einer Betriebsanlage setzt weiterführende Versuche im größeren räumlichen und zeitlichen Maßstab voraus.Publication Ermittlung der Permeabilität von Ultrafiltrationsmembranen(1995) Reimann, WinfriedMembrantrennverfahren gewinnen in den letzten Jahren durch Neu- und Weiterentwicklungen der Membranen und Module bei der Aufbereitung wässriger Losungen an Bedeutung. Für die Ermittlung der Einsatzgrenzen, z. B. bei der Ultrafiltration landwirtschaftlicher Abwasser, sind im halbtechnischen Maßstab Untersuchungen über den Einfluss der im Abwasser enthaltenen organischen Substanz auf die Permeabilität von Ultrafiltrationsmembranen durchgeführt worden. Dazu wurden Abwässer mit unterschiedlichem Gehalt an organischer Substanz anaerob behandelt, urn den Kohlenstoff abzubauen und in Biogas (Methan und Kohlendioxid) umzuwandeln. Die Ultrafiltration dieser Abwässer ergab, dass die Permeabilität der Membran vom Gehalt an organischer Substanz im Abwasser bestimmt wird. Mit zunehmender Konzentration an organischer Substanz nimmt die Permeabilität der Membran ab.Publication Influence of Organic Matter on the Efficiency of Membranes(2005) Reimann, Winfried; Kern, JürgenLarge amounts of wastewater derive from the food industry. Water recycling by means of membrane tech- nology may offer promising cost savings, although it might involve some problems. Wastewater deriving from the treatment of fruits and vegetables, the processing of milk, and the slaughtering of cattle and sheep can be highly polluted by dissolved organic compounds. The higher the organic load expressed as chemical oxygen demand (COD), the lower the treatment efficiency is. High COD of the wastewater results in reduced filtrate flux and permeate flux of the membranes for microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis, and also re- duces the selectivity of the membranes for reverse osmosis. In order to upgrade dairy farm wastewater with a COD of 984 mg/l, microfiltration combined with reverse osmosis is sufficient to guarantee the limiting values for discharge into surface waters and to obtain a water quality which allows reuse as process water. The treat- ment of slaughterhouse wastewater (COD = 1,737 mg/l), however, requires a second stage of re-verse osmosis. The results of this study represent benchmarks, which may be utilised for long-term studies on a technical scale in order to design full-scale equipment.Publication Membranen zur Aufarbeitung von Milchsäure aus Getreide(2002) Reimann, WinfriedDas aus der Fermentation bei der Herstellung von Milchsäure aus Getreidehydrolysaten kommende Reaktionsgemisch enthält neben der Milchsäure, die als Natriumlactat vorliegt, Verunreinigungen, die je nach Art und Reinheitsanforderungen an das Produkt beseitigt werden müssen. Membranverfahren werden zunehmend als Alternative zu den konventionellen Verfahren eingesetzt. Dazu zählen die Nanofiltration in der Fahrweise als Diafiltration sowie die Elektrodialyse. Mit diesen Verfahren können nicht nur ungeladene Komponenten wie Zucker und Proteine, sondern auch Fremdionen wie Chloridionen, aus dem Zielproduktentfernt werden.Publication Membranes for the Downstreaming of Lactic Acid from Grain(2002) Reimann, WinfriedIn addition to lactic acid, which is present as sodium lactate, the reaction mixture which results from the production of lactic acid from grain hydrolysates through fermentation contains impurities which must be removed depending on the kind of product and the purity requirements it must fulfill. Membrane techniques are increasingly being used as an alternative to conventional methods. Nanofiltration in the form of diafiltration and electrodialysis count among these techniques. They not only allow uncharged components, such as sugar and proteins, but also foreign ions, such as chloride ions, to be removed from the target product.Publication Optimierung der Elektrodialyse bei der Aufarbeitung von Milchsäure(2006) Reimann, WinfriedZur Produktion biologisch abbaubarer Kunststoffe gewinnt Milchsäure zunehmend an Bedeutung. Bei der kontinuierlichen Fermentation von Glucose aus Hydrolysat von Roggenschrot entsteht Natriumlactat in löslicher Form. Mit Hilfe der Elektrodialyse über mono- und bipolare Membranen erfolgt eine Aufkonzentrierung und Konversion in Milchsäure. Die Elektrodialyse wird in Abhängigkeit von der direkt messbaren Leitfähigkeit im Diluatkreislauf (monopolar) bzw. Salzkreislauf (bipolar) betrieben. Die durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, dass allein die Leitfähigkeit aufgrund verschiedener Mineralstoffe im Ablauf der Fermentation zu Aussagen führen kann, die einer optimalen Fahrweise der Elektrodialyse entgegenstehen. Dagegen führen die ebenfalls direkt messbaren Werte für die Stromstärke und die Spannung während des Ablaufes der Elektrodialyse zu eindeutigen Aussagen zum Stoff-transport im elektrischen Feld. Mit dieser einfachen Methode lässt sich für das dargestellte Beispiel die Konzentration für Natriumlactat von 219 g/l auf 235 g/l steigern. Der Wirkungsgrad (Stromausbeute) erhöht sich dabei auf 84 %. Bei der Konversion des Natriumlactats in Milchsäure erhöht sich die Konzentration der Milchsäure von 171 g/l auf 182 g/l bei einer Zunahme des Wirkungsgrades auf 77 %.Publication Produktion von Milchsäure aus Getreidehydrolysaten(1998) Richter, Klaus; Reimann, Winfried; Berthold, Christian; Yeo, In-BoungIn Anbetracht der Stilllegung von Ackerflächen in Europa sind alternative Nutzungsmöglichkeiten ftir landwirtschaftliche Produkte im Nichtnahrungsmittelsektor immer mehr gefragt. Die auf diesem Gebiet laufenden Entwicklungsarbeiten haben einerseits die Durchsetzung von "C02-neutralen" Produktionslinien für alte und neue Produkte als auch die Eröffnung neuer Erwerbsquellen für den Landwirt zum Ziel. Die Direktverwertung von Getreidekörnern in biotechnologischen Stoffwandlungsprozessen ist eine solche Möglichkeit. Am Beispiel der Milchsäureerzeugung wird gezeigt, dass eine verlustarme Verwertung der im Getreideschrot enthaltenen Stärke ohne deren vorherige Isolierung möglich ist und dass die mit Hilfe von Enzymen erhaltenen glucosehaltigen Hydrolysate sich sehr gut als Substrat für die Milchsäuregärung eignen. Durch den Einsatz verschiedener Membrantrennoperationen (Mikro-/Ultrafiltration, Nanofiltration, Elektrodialyse) kann die Milchsäure aus der Fermentationsbrühe abgetrennt, gereinigt und aufkonzentriert werden.