@article{OertelBung2021, author = {Oertel, Mario and Bung, Daniel Bernhard}, title = {Hochwasserschutz - eine Aufgabe f{\"u}r eine nachhaltige Wasserwirtschaft}, series = {Wasserwirtschaft}, volume = {111}, journal = {Wasserwirtschaft}, number = {9-10}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, issn = {0043-0978}, pages = {3 -- 19}, year = {2021}, language = {de} } @incollection{SchultLosseCzarneckietal.2023, author = {Schult, Prince Garcia and Losse, Ann-Kathrin and Czarnecki, Christian and Sultanow, Eldar}, title = {Proposing a Framework to address the Sustainable Development Goals}, series = {EnviroInfo 2023}, booktitle = {EnviroInfo 2023}, publisher = {GI - Gesellschaft f{\"u}r Informatik}, address = {Bonn}, isbn = {978-3-88579-736-4}, issn = {1617-5468}, doi = {10.18420/env2023-022}, pages = {243 -- 249}, year = {2023}, abstract = {Reducing poverty, protecting the planet, and improving life on earth for everyone are the essential goals of the "2030 Agenda for Sustainable Development"committed by the United Nations (UN). Achieving those goals will require technological innovation as well as their implementation in almost all areas of our business and day-to-day life. This paper proposes a high-level framework that collects and structures different uses cases addressing the goals defined by the UN. Hence, it contributes to the discussion by proposing technical innovations that can be used to achieve those goals. As an example, the goal "Climate Action{\"i}s discussed in detail by describing use cases related to tackling biodiversity loss in order to conservate ecosystems.}, language = {en} } @article{Bung2024, author = {Bung, Daniel Bernhard}, title = {Kamerabasierte Fließtiefen- und Geschwindigkeitsmessungen}, series = {Wasserwirtschaft}, volume = {114}, journal = {Wasserwirtschaft}, number = {4}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, issn = {0043-0978}, pages = {47 -- 53}, year = {2024}, abstract = {In der wasserbaulichen Forschung werden neben klassischen Messinstrumenten zunehmend kamerabasierte Verfahren genutzt. Diese erlauben neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten auch die Detektion der freien Wasseroberfl{\"a}che oder zeitliche Vermessung von Kolken. Durch die hohen r{\"a}umlichen und zeitlichen Aufl{\"o}sungen, welche neueste Kamerasensoren liefern, k{\"o}nnen neue Erkenntnisse in turbulenten, komplexen Str{\"o}mungen gewonnen werden. Auch in der Praxis k{\"o}nnen diese Verfahren mit geringem Aufwand wichtige Daten liefern.}, language = {de} } @book{Czarnecki2023, author = {Czarnecki, Christian}, title = {Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik 2023 : Tagungsband zur 36. AKWI-Jahrestagung}, editor = {Czarnecki, Christian and L{\"u}bbe, Alexander and Meister, Vera G. and M{\"u}ller, Christian and Steglich, Mike and Walther, Mathias}, organization = {Arbeitskreis Wirtschaftsinformatik an Hochschulen f{\"u}r Angewandte Wissenschaften im deutschsprachigen Raum (AKWI)}, doi = {10.15771/1794}, pages = {214 Seiten}, year = {2023}, abstract = {Beitr{\"a}ge der Fachtagung „Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik - Zukunft gestalten" im Rahmen der 36. Jahrestagung des Arbeitskreises Wirtschaftsinformatik an Hochschulen f{\"u}r Angewandte Wissenschaften (AKWI) vom 11. bis 13.09.2023 an der Technischen Hochschule Wildau}, language = {de} } @inproceedings{TreulingCzarneckiWolf2023, author = {Treuling, Clemens and Czarnecki, Christian and Wolf, Martin}, title = {Projekt WiLMo - Wirtschaftsinformatik Lehr- und Lernmodule}, series = {Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik 2023 : Tagungsband zur 36. AKWI-Jahrestagung}, booktitle = {Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik 2023 : Tagungsband zur 36. AKWI-Jahrestagung}, pages = {161 -- 169}, year = {2023}, abstract = {Die potenziellen Auswirkungen der Digitalisierung auf die Lehre sind seit langem Gegenstand ausf{\"u}hrlicher Diskussionen innerhalb der Wirtschaftsinformatik (WI) (z. B. in Auth et al. 2021, Barton et al. 2019, Klotz et al. 2019). Nicht zuletzt der in nahezu allen Wirtschaftszweigen bestehende Mangel an qualifizierten Fachkr{\"a}ften lenkt den Diskurs auf einen verbesserten Zugang zu Bildung und gleichen Bildungschancen. Aus dieser Vision heraus und dem Schub der Digitalisierung entstehen Bildungskonzepte wie Open Educational Resources (OER), die gesellschaftlichen Problemen, wie dem des Fachkr{\"a}ftemangels, entgegenwirken sollen. Im Rahmen dieses Kurzbeitrags wird das Projekt WiLMo - "Wirtschaftsinformatik Lehr- und Lernmodule" vorgestellt. WiLMo wird im Rahmen von OERContent.nrw unter Beteiligung von sechs Hochschulen entwickelt und gef{\"o}rdert. Alle Projektbeteiligten arbeiten gemeinsam daran, einheitliche digitale Lehr- und Lernmaterialien im OER-Format f{\"u}r die Kernmodule der Wirtschaftsinformatik zu entwickeln und in garantiert hoher Qualit{\"a}t zur Verf{\"u}gung zu stellen.}, language = {de} } @phdthesis{Bung2023, author = {Bung, Daniel Bernhard}, title = {Imaging techniques for investigation of free-surface flows in hydraulic laboratories}, doi = {10.25926/BUW/0-172}, pages = {XXIII, 218 Seiten}, year = {2023}, abstract = {This thesis aims at the presentation and discussion of well-accepted and new imaging techniques applied to different types of flow in common hydraulic engineering environments. All studies are conducted in laboratory conditions and focus on flow depth and velocity measurements. Investigated flows cover a wide range of complexity, e.g. propagation of waves, dam-break flows, slightly and fully aerated spillway flows as well as highly turbulent hydraulic jumps. Newimagingmethods are compared to different types of sensorswhich are frequently employed in contemporary laboratory studies. This classical instrumentation as well as the general concept of hydraulic modeling is introduced to give an overview on experimental methods. Flow depths are commonly measured by means of ultrasonic sensors, also known as acoustic displacement sensors. These sensors may provide accurate data with high sample rates in case of simple flow conditions, e.g. low-turbulent clear water flows. However, with increasing turbulence, higher uncertainty must be considered. Moreover, ultrasonic sensors can provide point data only, while the relatively large acoustic beam footprint may lead to another source of uncertainty in case of relatively short, highly turbulent surface fluctuations (ripples) or free-surface air-water flows. Analysis of turbulent length and time scales of surface fluctuations from point measurements is also difficult. Imaging techniques with different dimensionality, however, may close this gap. It is shown in this thesis that edge detection methods (known from computer vision) may be used for two-dimensional free-surface extraction (i.e. from images taken through transparant sidewalls in laboratory flumes). Another opportunity in hydraulic laboratory studies comes with the application of stereo vision. Low-cost RGB-D sensors can be used to gather instantaneous, three-dimensional free-surface elevations, even in flows with very high complexity (e.g. aerated hydraulic jumps). It will be shown that the uncertainty of these methods is of similar order as for classical instruments. Particle Image Velocimetry (PIV) is a well-accepted and widespread imaging technique for velocity determination in laboratory conditions. In combination with high-speed cameras, PIV can give time-resolved velocity fields in 2D/3D or even as volumetric flow fields. PIV is based on a cross-correlation technique applied to small subimages of seeded flows. The minimum size of these subimages defines the maximum spatial resolution of resulting velocity fields. A derivative of PIV for aerated flows is also available, i.e. the so-called Bubble Image Velocimetry (BIV). This thesis emphasizes the capacities and limitations of both methods, using relatively simple setups with halogen and LED illuminations. It will be demonstrated that PIV/BIV images may also be processed by means of Optical Flow (OF) techniques. OF is another method originating from the computer vision discipline, based on the assumption of image brightness conservation within a sequence of images. The Horn-Schunck approach, which has been first employed to hydraulic engineering problems in the studies presented herein, yields dense velocity fields, i.e. pixelwise velocity data. As discussed hereinafter, the accuracy of OF competes well with PIV for clear-water flows and even improves results (compared to BIV) for aerated flow conditions. In order to independently benchmark the OF approach, synthetic images with defined turbulence intensitiy are used. Computer vision offers new opportunities that may help to improve the understanding of fluid mechanics and fluid-structure interactions in laboratory investigations. In prototype environments, it can be employed for obstacle detection (e.g. identification of potential fish migration corridors) and recognition (e.g. fish species for monitoring in a fishway) or surface reconstruction (e.g. inspection of hydraulic structures). It can thus be expected that applications to hydraulic engineering problems will develop rapidly in near future. Current methods have not been developed for fluids in motion. Systematic future developments are needed to improve the results in such difficult conditions.}, language = {en} } @article{MuesgenanntKoersMcNeilRadchenkoetal.2023, author = {Mues genannt Koers, Lucas and McNeil, S. W. and Radchenko, V. and Paulßen, Elisabeth and Hoehr, Cornelia}, title = {Production of Co-58m in a siphon-style liquid target on a medical cyclotron}, volume = {195}, number = {Art. 110734}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0969-8043}, doi = {10.1016/j.apradiso.2023.110734}, year = {2023}, abstract = {We present the production of 58mCo on a small, 13 MeV medical cyclotron utilizing a siphon style liquid target system. Different concentrated iron(III)-nitrate solutions of natural isotopic distribution were irradiated at varying initial pressures and subsequently separated by solid phase extraction chromatography. The radio cobalt (58m/gCo and 56Co) was successfully produced with saturation activities of (0.35 ± 0.03) MBq μA-1 for 58mCo with a separation recovery of (75 ± 2) \% of cobalt after one separation step utilizing LN-resin.}, language = {en} } @article{MuesgenanntKoersPrevostPaulssenetal.2023, author = {Mues genannt Koers, Lucas and Prevost, David and Paulßen, Elisabeth and Hoehr, Cornelia}, title = {Density reduction effects on the production of [11C]CO2 in Nb-body targets on a medical cyclotron}, volume = {199}, number = {Art. 110911}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.apradiso.2023.110911}, year = {2023}, abstract = {Medical isotope production of 11C is commonly performed in gaseous targets. The power deposition of the proton beam during the irradiation decreases the target density due to thermodynamic mixing and can cause an increase of penetration depth and divergence of the proton beam. In order to investigate the difference how the target-body length influences the operation conditions and the production yield, a 12 cm and a 22 cm Nb-target body containing N2/O2 gas were irradiated using a 13 MeV proton cyclotron. It was found that the density reduction has a large influence on the pressure rise during irradiation and the achievable radioactive yield. The saturation activity of [11C]CO2 for the long target (0.083 Ci/μA) is about 10\% higher than in the short target geometry (0.075 Ci/μA).}, language = {en} } @article{DroopChenRadfordetal.2023, author = {Droop, Philipp and Chen, Shaohuang and Radford, Melissa J. and Paulßen, Elisabeth and Gates, Byron D. and Reilly, Raymond M. and Radchenko, Valery and Hoehr, Cornelia}, title = {Synthesis of 197m/gHg labelled gold nanoparticles for targeted radionuclide therapy}, series = {Radiochimica Acta}, volume = {111}, journal = {Radiochimica Acta}, number = {10}, publisher = {De Gruyter}, address = {Berlin [u.a.]}, issn = {2193-3405}, doi = {10.1515/ract-2023-0144}, pages = {773 -- 779}, year = {2023}, abstract = {Meitner-Auger-electron emitters have a promising potential for targeted radionuclide therapy of cancer because of their short range and the high linear energy transfer of Meitner-Auger-electrons (MAE). One promising MAE candidate is 197m/gHg with its half-life of 23.8 h and 64.1 h, respectively, and high MAE yield. Gold nanoparticles (AuNPs) that are labelled with 197m/gHg could be a helpful tool for radiation treatment of glioblastoma multiforme when infused into the surgical cavity after resection to prevent recurrence. To produce such AuNPs, 197m/gHg was embedded into pristine AuNPs. Two different syntheses were tested starting from irradiated gold containing trace amounts of 197m/gHg. When sodium citrate was used as reducing agent, no 197m/gHg labelled AuNPs were formed, but with tannic acid, 197m/gHg labeled AuNPs were produced. The method was optimized by neutralizing the pH (pH = 7) of the Au/197m/gHg solution, which led to labelled AuNPs with a size of 12.3 ± 2.0 nm as measured by transmission electron microscopy. The labelled AuNPs had a concentration of 50 μg (gold)/mL with an activity of 151 ± 93 kBq/mL (197gHg, time corrected to the end of bombardment).}, language = {en} } @inproceedings{BergmannGraebenerWildetal.2019, author = {Bergmann, Kevin and Gr{\"a}bener, Josefine and Wild, Dominik and Ulfers, H. and Czupalla, Markus}, title = {Study on thermal stabilization of a GEO-stationary telescope baffling system by integral application of phase change material}, series = {International Conference on Environmental Systems}, booktitle = {International Conference on Environmental Systems}, pages = {1 -- 14}, year = {2019}, abstract = {The utilization of phase change material (PCM) for latent heat storage and thermal control of spacecraft has been demonstrated in the past in few missions only. One limiting factor was the fact that all concepts developed so far envisioned the PCM to be applied as an additional capacitor, encapsulated in its own housing, leading to mass, efficiency and accommodation challenges. Recently, the application of PCM within the scan cavity of a GEOS type satellite has been suggested, in order to tackle thermal issues due to direct sun intrusion (Choi, M., 2014). However, the application of PCM in such complex mechanical structures is extremely challenging. A new concept to tackle this issue is currently under development at the FH Aachen University of Applied Sciences. The concept "Infused Thermal Solutions (ITS)" is based on the idea to 3D print metallic structures in their regular functional shape, but double walled with internal lattice support structures, allowing the infusion of a PCM layer directly into the voids and eliminating the need for additional parts and interfaces. Together with OHB System, FH Aachen theoretically studied the application of this technology to the Meteosat Third Generation (MTG) Infra-Red Sounder (IRS) instrument. The study focuses on the scan cavity and entrance baffling assembly (EBA) of the IRS. It consists of thermal analyses, 3D-redesign and bread boarding of a scaled and PCM infused EBA version. In the thermal design of the alternative EBA, PCM was applied directly into the EBA, simulating the worst hot case sun intrusion of the mission. By applying 4kg of PCM (to a 60kg baffle) the EBA temperature excursions during sun intrusion were limited from 140K to 30K, leading to a significant thermo-opto-elastic performance gain. This paper introduces the ITS concept development status.}, language = {en} } @misc{GamgamiCzupallaGarciaetal.2016, author = {Gamgami, Farid and Czupalla, Markus and Garcia, Antonio and Agnolon, David}, title = {From planetary transits to spacecraft design: achieving PLATO's pointing performance}, series = {A7. Symposium on technological Requirement for future space astronomy and solar-system science missions}, journal = {A7. Symposium on technological Requirement for future space astronomy and solar-system science missions}, year = {2016}, abstract = {In the last decades, several hundred exoplanets could be detected thanks to space-based observatories, namely CNES' COROT and NASA's Kepler. To expand this quest ESA plans to launch CHEOPS as the f irst small class mission in the cosmic visions program (S1) and PLATO as the 3rd medium class mission, so called M3 . PLATO's primary objective is the detection of Earth like Exoplanets orbiting solar type stars in the habitable zone and characterisation of their bulk properties. This is possible by precise lightcurve measurement via 34 cameras. That said it becomes obvious that accurate pointing is key to achieve the required signal to noise ratio for positive transit detection. The paper will start with a comprehensive overview of PLATO's mission objectives and mission architecture. Hereafter, special focus will be devoted to PLATO's pointing requirements. Understanding the very nature of PLATO's pointing requirements is essential to derive a design baseline to achieve the required performance. The PLATO frequency domain is of particular interest, ranging from 40 mHz to 3 Hz. Due to the very different time-scales involved, the spectral pointing requirement is decomposed into a high frequency part dominated by the attitude control system and the low frequency part dominated by the thermo-elastic properties of the spacecraft's configuration. Both pose stringent constraints on the overall design as well as technology properties to comply with the derived requirements and thus assure a successful mission.}, language = {en} } @inproceedings{BungLangohrWaldenberger2023, author = {Bung, Daniel Bernhard and Langohr, Phillip and Waldenberger, Lisa}, title = {Influence of cycle number in CFD studies of labyrinth weirs}, series = {Proceedings of the 40th IAHR World Congress (Vienna, 2023)}, booktitle = {Proceedings of the 40th IAHR World Congress (Vienna, 2023)}, editor = {Habersack, Helmut and Tritthart, Michael}, publisher = {International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR)}, address = {Madrid}, isbn = {978-90-833476-1-5}, issn = {L 2521-7119 (online)}, doi = {10.3850/978-90-833476-1-5_iahr40wc-p0531-cd}, year = {2023}, abstract = {The major advantage of labyrinth weirs over linear weirs is hydraulic efficiency. In hydraulic modeling efforts, this strength contrasts with limited pump capacity as well as limited computational power for CFD simulations. For the latter, reducing the number of investigated cycles can significantly reduce necessary computational time. In this study, a labyrinth weir with different cycle numbers was investigated. The simulations were conducted in FLOW-3D HYDRO as a Large Eddy Simulation. With a mean deviation of 1.75 \% between simulated discharge coefficients and literature design equations, a reasonable agreement was found. For downstream conditions, overall consistent results were observed as well. However, the orientation of labyrinth weirs with a single cycle should be chosen carefully under consideration of the individual research purpose.}, language = {en} } @misc{EcclestonDrummondMiddletonetal.2020, author = {Eccleston, Paul and Drummond, Rachel and Middleton, Kevin and Bishop, Georgia and Caldwell, Andrew and Desjonqueres, Lucile and Tosh, Ian and Cann, Nick and Crook, Martin and Hills, Matthew and Pearson, Chris and Simpson, Caroline and Stamper, Richard and Tinetti, Giovanna and Pascale, Enzo and Swain, Mark and Holmes, Warren A. and Wong, Andre and Puig, Ludovic and Pilbratt, G{\"o}ran and Linder, Martin and Boudin, Nathalie and Ertel, Hanno and Gambicorti, Lisa and Halain, Jean-Philippe and Pace, Emanuele and Vilardell, Francesc and G{\´o}mez, Jos{\´e} M. and Colom{\´e}, Josep and Amiaux, J{\´e}r{\^o}me and Cara, Christophe and Berthe, Michel and Moreau, Vincent and Morgante, Gianluca and Malaguti, Giuseppe and Alonso, Gustavo and {\´A}lvarez, Javier P. and Ollivier, Marc and Philippon, Anne and Hellin, Marie-Laure and Roose, Steve and Frericks, Martin and Krijger, Matthijs and Rataj, Miroslaw and Wawer, Piotr and Skup, Konrad and Sobiecki, Mateusz and Christian Jessen, Niels and M{\o}ller Pedersen, S{\o}ren and Hargrave, Peter and Griffin, Matt and Ottensamer, Roland and Hunt, Thomas and Rust, Duncan and Saleh, Aymen and Winter, Berend and Focardi, Mauro and Da Deppo, Vania and Zuppella, Paola and Czupalla, Markus}, title = {The ARIEL payload: A technical overview}, series = {Space Telescopes and Instrumentation 2020: Optical, Infrared, and Millimeter Wave}, volume = {11443}, journal = {Space Telescopes and Instrumentation 2020: Optical, Infrared, and Millimeter Wave}, editor = {Lystrup, Makenzie and Perrin, Marshall D. and Batalha, Natalie and Siegler, Nicholas and Tong, Edward C.}, publisher = {SPIE}, address = {Washington}, doi = {10.1117/12.2561478}, pages = {114430Z}, year = {2020}, abstract = {The Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey, ARIEL, has been selected to be the next (M4) medium class space mission in the ESA Cosmic Vision programme. From launch in 2028, and during the following 4 years of operation, ARIEL will perform precise spectroscopy of the atmospheres of ~1000 known transiting exoplanets using its metre-class telescope. A three-band photometer and three spectrometers cover the 0.5 µm to 7.8 µm region of the electromagnetic spectrum. This paper gives an overview of the mission payload, including the telescope assembly, the FGS (Fine Guidance System) - which provides both pointing information to the spacecraft and scientific photometry and low-resolution spectrometer data, the ARIEL InfraRed Spectrometer (AIRS), and other payload infrastructure such as the warm electronics, structures and cryogenic cooling systems.}, language = {en} } @misc{GrafSteinhofLotzetal.2009, author = {Graf, Alain-Michel and Steinhof, Rafael and Lotz, Martin and Tippk{\"o}tter, Nils and Kasper, Cornelia and Beutel, Sascha and Ulber, Roland}, title = {Downstream-Processing mit Membranadsorbern zur Isolierung nativer Proteinfraktionen aus Kartoffelfruchtwasser}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {3}, publisher = {Wiley}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.200800139}, pages = {267 -- 274}, year = {2009}, abstract = {Bei der St{\"a}rkeproduktion entstehendes Kartoffelfruchtwasser besitzt mit 2 - 3 \% einen hohen Anteil an ern{\"a}hrungsphysiologisch interessanten Proteinen. Die industrielle Gewinnung dieser Proteinfracht liefert jedoch lediglich ein minderwertiges, denaturiertes Produkt. Mit Hilfe der Membranadsorber-Technologie lassen sich aus Kartoffelfruchtwasser unter milden Reaktionsbedingungen native bioaktive Proteinfraktionen gewinnen. Geeignete Trennbedingungen wurden im Labormaßstab entwickelt und in den Technikumsmaßstab {\"u}bertragen. An Anionenaustauscher-Membranadsorbern mit einer Membranfl{\"a}che von 10 000 cm2 wurde eine Patatinhaltige Fraktion (44 kDa) mit Bindungskapazit{\"a}ten von 0,37 mg/cm2 isoliert. Eine niedermolekulare Proteinfraktion mit Protease-Inhibitoren konnte durch Kationenaustauscher-Membranadsorber mit Bindungskapazit{\"a}ten von 1,00 mg/cm2 gewonnen werden. Sie ist f{\"u}r verschiedenste Applikationen in der pharmazeutischen, kosmetischen und der Nahrungsmittelindustrie interessant z. B. f{\"u}r Appetitz{\"u}gler oder muskelaufbauende Proteinpr{\"a}parate. Der Aufreinigung der nativen Proteinfraktionen durch Ultra-/Diafiltration schließt sich die Konfektionierung durch Spr{\"u}htrocknung an. Die bioanalytische Charakterisierung der Produkte belegt die Reinheit und die enzymatische Aktivit{\"a}t sowie die Abreicherung von St{\"o}rkomponenten wie Glykoalkaloide und Polyphenoloxidasen.}, language = {de} } @misc{ReiswichBrandtCzupalla2019, author = {Reiswich, Martin and Brandt, Hannes and Czupalla, Markus}, title = {Passive thermal control by integration of phase change material into additively manufactured structures}, series = {E2. 47th Student conference}, journal = {E2. 47th Student conference}, year = {2019}, abstract = {Optical Instruments require an extremely stable thermal surrounding to prevent loss of data quality by misalignments of the instrument components resulting from material deformation due to temperature f luctuations (e.g. from solar intrusion). Phase Change Material (PCM) can be applied as a thermal damper to achieve a more uniform temperature distribution. The challenge of this method is, among others, the integration of PCM into affected areas. If correctly designed, incoming heat is latently absorbed during phase change of the PCM, i.e. the temperature of a structure remains almost constant. In a cold phase, the heat during phase change is released again latently until the PCM returns to its original state of aggregation. Thus, the structure is thermally stabilized. At FH Aachen- University of Applied Sciences research is conducted to apply PCM directly into the structures of affected components (baffles, optical benches, electronic boxes, etc.). Through the application of Additive Manufacturing, the necessary voids are directly printed into these structures and filled later with PCM. Additive Manufacturing enables complex structures that would not have been possible with conservative manufacturing methods. A corresponding Breadboard was developed and manufactured by Selective Laser Melting (SLM). The current state of research includes the handling and analysis of the Breadboard, tests and a correlation of the thermal model. The results have shown analytically and practically that it is possible to use PCM as an integral part of the structure as a thermal damper. The results serve as a basis for the further development of the technology, which should maximize performance and enable the integration of PCM into much more complex structures.}, language = {en} } @article{Czupalla2017, author = {Czupalla, Markus}, title = {Ein Garten im Weltraum}, series = {Spektrum der Wissenschaft}, journal = {Spektrum der Wissenschaft}, publisher = {Spektrum-der-Wiss.-Verl.-Ges.}, address = {Heidelberg}, year = {2017}, language = {de} } @article{SaretzkiBergmannDahmannetal.2021, author = {Saretzki, Charlotte and Bergmann, Ole and Dahmann, Peter and Janser, Frank and Keimer, Jona and Machado, Patricia and Morrison, Audry and Page, Henry and Pluta, Emil and St{\"u}bing, Felix and K{\"u}pper, Thomas}, title = {Are small airplanes safe with regards to COVID-19 transmission?}, series = {Journal of Travel Medicine}, volume = {28}, journal = {Journal of Travel Medicine}, number = {7}, publisher = {Oxford University Press}, address = {Oxford}, issn = {1708-8305}, doi = {10.1093/jtm/taab105}, year = {2021}, language = {en} } @misc{MayntzKeimerTegtmeyeretal.2021, author = {Mayntz, Joscha and Keimer, Jona and Tegtmeyer, Philipp and Dahmann, Peter and Hille, Sebastian and Stumpf, Eike and Fisher, Alex and Dorrington, Graham}, title = {Aerodynamic Investigation on Efficient Inflight Transition of a Propeller from Propulsion to Regeneration Mode}, series = {AIAA SCITECH 2022 Forum}, journal = {AIAA SCITECH 2022 Forum}, publisher = {AIAA}, address = {Reston, Va.}, doi = {10.2514/6.2022-0546}, year = {2021}, abstract = {This paper discusses a new way of inflight power regeneration for electric or hybrid-electric driven general aviation aircraft with one powertrain for both configurations. Three different approaches for the shift from propulsion to regeneration mode are analyzed. Numerical cal-culation and wind tunnel results are compared and show the highest regeneration potential for the "Windmill" approach, where the propeller blades are flipped, and rotation is reversed. A combination of all regeneration approaches for a realistic flight mission is discussed.}, language = {en} } @misc{KeimerGirbigMayntzetal.2022, author = {Keimer, Jona and Girbig, Leo and Mayntz, Joscha and Tegtmeyer, Philipp and Wendland, Frederik and Dahman, Peter and Fisher, Alex and Dorrington, Graham}, title = {Flight mission optimization for eco-efficiency in consideration of electric regeneration and atmospheric conditions}, series = {AIAA AVIATION 2022 Forum}, journal = {AIAA AVIATION 2022 Forum}, publisher = {AIAA}, address = {Reston, Va.}, doi = {10.2514/6.2022-4118}, year = {2022}, abstract = {The development and operation of hybrid or purely electrically powered aircraft in regional air mobility is a significant challenge for the entire aviation sector. This technology is expected to lead to substantial advances in flight performance, energy efficiency, reliability, safety, noise reduction, and exhaust emissions. Nevertheless, any consumed energy results in heat or carbon dioxide emissions and limited electric energy storage capabilities suppress commercial use. Therefore, the significant challenges to achieving eco-efficient aviation are increased aircraft efficiency, the development of new energy storage technologies, and the optimization of flight operations. Two major approaches for higher eco-efficiency are identified: The first one, is to take horizontal and vertical atmospheric motion phenomena into account. Where, in particular, atmospheric waves hold exciting potential. The second one is the use of the regeneration ability of electric aircraft. The fusion of both strategies is expected to improve efficiency. The objective is to reduce energy consumption during flight while not neglecting commercial usability and convenient flight characteristics. Therefore, an optimized control problem based on a general aviation class aircraft has to be developed and validated by flight experiments. The formulated approach enables a development of detailed knowledge of the potential and limitations of optimizing flight missions, considering the capability of regeneration and atmospheric influences to increase efficiency and range.}, language = {en} } @article{UlmerBraunChengetal.2023, author = {Ulmer, Jessica and Braun, Sebastian and Cheng, Chi-Tsun and Dowey, Steve and Wollert, J{\"o}rg}, title = {A human factors-aware assistance system in manufacturing based on gamification and hardware modularisation}, series = {International Journal of Production Research}, journal = {International Journal of Production Research}, publisher = {Taylor \& Francis}, issn = {0020-7543 (Print)}, doi = {10.1080/00207543.2023.2166140}, year = {2023}, abstract = {Assistance systems have been widely adopted in the manufacturing sector to facilitate various processes and tasks in production environments. However, existing systems are mostly equipped with rigid functional logic and do not provide individual user experiences or adapt to their capabilities. This work integrates human factors in assistance systems by adjusting the hardware and instruction presented to the workers' cognitive and physical demands. A modular system architecture is designed accordingly, which allows a flexible component exchange according to the user and the work task. Gamification, the use of game elements in non-gaming contexts, has been further adopted in this work to provide level-based instructions and personalised feedback. The developed framework is validated by applying it to a manual workstation for industrial assembly routines.}, language = {en} } @inproceedings{MayntzKeimerDahmannetal.2022, author = {Mayntz, Joscha and Keimer, Jona and Dahmann, Peter and Hille, Sebastian and Stumpf, Eike and Fisher, Alex and Dorrington, Graham}, title = {Electrical Drive and Regeneration in General Aviation Flight with Propellers}, series = {Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2020}, booktitle = {Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2020}, publisher = {DGLR}, address = {Bonn}, doi = {10.25967/530100}, pages = {8 Seiten}, year = {2022}, abstract = {Electric flight has the potential for a more sustainable and energy-saving way of aviation compared to fossil fuel aviation. The electric motor can be used as a generator inflight to regenerate energy during descent. Three different approaches to regenerating with electric propeller powertrains are proposed in this paper. The powertrain is to be set up in a wind tunnel to determine the propeller efficiency in both working modes as well as the noise emissions. Furthermore, the planned flight tests are discussed. In preparation for these tests, a yaw stability analysis is performed with the result that the aeroplane is controllable during flight and in the most critical failure case. The paper shows the potential for inflight regeneration and addresses the research gaps in the dual role of electric powertrains for propulsion and regeneration of general aviation aircraft.}, language = {en} } @inproceedings{SchildtMarzoccaBraunetal.2019, author = {Schildt, Philipp and Marzocca, Pier and Braun, Carsten and Dahmann, Peter and Keimer, Jona}, title = {Effects of atmospheric excitation on vibration based condition monitoring methods for hybrid-electric aircraft propulsion systems}, series = {AIAC 2018: 18th Australian International Aerospace Congress: HUMS - 11th Defence Science and Technology (DST) International Conference on Health and Usage Monitoring (HUMS 2019): ISSFD - 27th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD)}, booktitle = {AIAC 2018: 18th Australian International Aerospace Congress: HUMS - 11th Defence Science and Technology (DST) International Conference on Health and Usage Monitoring (HUMS 2019): ISSFD - 27th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD)}, isbn = {9781925627213}, pages = {923 -- 928}, year = {2019}, language = {en} } @misc{MachadoDahmannKeimeretal.2020, author = {Machado, Patricia Almeida and Dahmann, Peter and Keimer, Jona and Saretzki, Charlotte and St{\"u}bing, Felix and K{\"u}pper, Thomas}, title = {Stress profile and individual workload monitoring in general aviation pilots - an experiment's setting}, series = {23. Annual Meeting of the German Society of Travel Medicine, Coburg, 18.-19.9.2020}, journal = {23. Annual Meeting of the German Society of Travel Medicine, Coburg, 18.-19.9.2020}, doi = {10.55225/hppa.156}, year = {2020}, language = {en} } @incollection{Fabo2017, author = {Fabo, Sabine}, title = {K{\"u}nstlerische Interventionen im {\"o}ffentlichen Raum}, series = {Die Experimentalstadt : Kreativit{\"a}t und die kulturelle Dimension der Nachhaltigen Entwicklung / Julia-Lena Reinermann, Friederike Behr (Hrsg.)}, booktitle = {Die Experimentalstadt : Kreativit{\"a}t und die kulturelle Dimension der Nachhaltigen Entwicklung / Julia-Lena Reinermann, Friederike Behr (Hrsg.)}, publisher = {Springer Fachmedien}, address = {Wiesbaden}, isbn = {978-3-658-14980-2 (Print)}, pages = {201 -- 217}, year = {2017}, abstract = {K{\"u}nstlerische Einlassungen auf den {\"o}ffentlichen Raum folgten lange Zeit dem Prinzip des subkulturellen Widerstands. Nur in dem strategischen, invasiven Akt der Intervention sah man noch die M{\"o}glichkeit einer weitgreifenden Kritik am kulturellen System. Begriffe wie Cultural Hacking, Guerilla Marketing, Adbusting, Konsumguerilla oder parasit{\"a}re Strategien pr{\"a}gten eine rebellische Auffassung der k{\"u}nstlerischen Einmischung. Gleichzeitig konnten diese Haltungen aufgrund ihres rebellischen Chics m{\"u}helos von dem, was sie kritisierten, aufgenommen und vereinnahmt werden. K{\"u}nstlerisches Handeln verharrt jedoch nicht in der Pose des Widerst{\"a}ndigen, sondern arbeitet kontinuierlich an der Problematisierung und Gestaltung der {\"o}ffentlichen Wahrnehmung. Viele Interventionen der Gegenwartskunst weisen unterschiedliche Grade der {\"A}sthetisierung, der Partizipation und der Kooperation in der Auseinandersetzung mit dem {\"o}ffentlichen Raum auf. Das wache Agieren im urbanen Kontext, die Irritation von Erwartungshaltungen, Fake und Desillusionierungsarbeit verstehen sich als k{\"u}nstlerische Arbeit an der Sensibilisierung der Wahrnehmung.}, language = {de} } @techreport{BirmansSchickTamborninoetal.2024, type = {Working Paper}, author = {Birmans, Katrin and Schick, Elena and Tambornino, Philipp and Ullrich, Anna Valentine}, title = {Ingenieurwissenschaften im Fokus: Zug{\"a}nge zu einem effektiven Forschungsdatenmanagement an HAW}, doi = {10.5281/zenodo.12545429}, pages = {49 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Im Rahmen der Love Data Week vom 12. bis 16.02.2024 haben die BMBF-Projekte FDM2_TH_Koeln der TH K{\"o}ln (FK 16FDFH105) und Persist@HAW der FH Aachen (FK 16FDFH129) am 15.02.2024 gemeinsam eine Online-Veranstaltung mit dem Titel „Ingenieurwissenschaften im Fokus: Zug{\"a}nge zu einem effektiven Forschungsdatenmanagement an HAW" angeboten. Diese richtete sich an Forschende aus den Ingenieurwissenschaften, die einen ersten Zugang zum Thema Forschungsdatenmanagement (FDM) suchen und erfahren m{\"o}chten, welche speziellen Angebote f{\"u}r die Daten aus den Ingenieurwissenschaften existieren. In der Veranstaltung wurden wesentliche Aspekte des Forschungsdatenmanagements entlang des Datenlebenszyklus beleuchtet. Ziel war es, den Teilnehmenden praxisnahe Einblicke und Hilfestellungen zu einem effektiven Umgang mit Forschungsdaten an Hochschulen f{\"u}r Angewandte Wissenschaften (HAW) zu bieten. Durch Beispiele und konkrete Empfehlungen wurde das Thema zug{\"a}nglich gemacht.}, language = {de} } @techreport{BirmansTamborninoUllrich2024, type = {Working Paper}, author = {Birmans, Katrin and Tambornino, Philipp and Ullrich, Anna Valentine}, title = {5 Gr{\"u}nde f{\"u}r Coscine - Handreichung f{\"u}r Forschende an HAW}, doi = {10.5281/zenodo.12156734}, pages = {1 Seite}, year = {2024}, abstract = {Welche Vorteile bietet die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine f{\"u}r die Verwaltung von Daten in Forschungsprojekten? Hierzu gibt die Handreichung einen schnellen {\"U}berblick {\"u}ber den landesgef{\"o}rderten Dienst Coscine f{\"u}r Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen). FDM-Service-Mitarbeitende k{\"o}nnen die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.}, language = {de} } @article{MeyerHaenelBeehetal.2020, author = {Meyer, S. and H{\"a}nel, Matthias and Beeh, B. and Dittmann-Gabriel, S{\"o}ren and Dluhosch, R. and May, Martin and Herrmann, Ulf}, title = {Multifunktionaler thermischer Stromspeicher f{\"u}r die Strom- und W{\"a}rmeversorgung der Industrie von morgen}, series = {ETG Journal / Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG)}, volume = {2020}, journal = {ETG Journal / Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG)}, number = {1}, issn = {2625-9907}, pages = {6 -- 9}, year = {2020}, language = {de} } @article{HerrmannSchwarzenbartDittmannGabrieletal.2019, author = {Herrmann, Ulf and Schwarzenbart, Marc and Dittmann-Gabriel, S{\"o}ren and May, Martin}, title = {Hochtemperatur-W{\"a}rmespeicher f{\"u}r die Strom- und W{\"a}rmewende}, series = {Solarzeitalter : Politik, Kultur und {\"O}konomie erneuerbarer Energien}, volume = {31}, journal = {Solarzeitalter : Politik, Kultur und {\"O}konomie erneuerbarer Energien}, number = {2}, issn = {0937-3802}, pages = {18 -- 23}, year = {2019}, language = {de} } @misc{ThielTippkoetterMuffleretal.2012, author = {Thiel, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, K. and Ruf, F. and Sohling, U. and Ulber, Roland}, title = {Optimierung der Wertsch{\"o}pfungskette bei der Aufarbeitung von Rapsschrot mit Zeolithen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250028}, pages = {1191 -- 1192}, year = {2012}, abstract = {Im vom BMELV/FNR gef{\"o}rderten SynRg-Projekt wurde unter anderem Rapsschrot untersucht, um Polyphenole zu isolieren und aufzureinigen. Diese sollen anschließend als Basisbausteine f{\"u}r Polymere dienen und ihnen neuartige Eigenschaften verleihen. Derzeit wird an der Polyphenolextraktion gearbeitet, da bei organischen oder w{\"a}ssrigen Extraktionsprozessen {\"u}berwiegend Sinapin, ein Cholinester der Sinapins{\"a}ure, vorliegt und dieses nicht f{\"u}r die Polymerbildung eingesetzt werden kann. F{\"u}r die im Fokus stehende Sinapins{\"a}ure wird deshalb eine simultane Extraktion und enzymatische oder chemische Hydrolyse von Sinapin zu Sinapins{\"a}ure durchgef{\"u}hrt. Durch die Hydrolyse konnte die Sinapins{\"a}ureausbeute bereits um den Faktor 6,2 auf 15,8 mg g⁻¹ gegen{\"u}ber einer reinw{\"a}ssrigen Extraktion gesteigert werden. F{\"u}r die Aufreinigung des an Sinapins{\"a}ure reichen Extrakts erfolgt anschließend ein adsorptiver Aufarbeitungsschritt, bei dem Zeolithe zum Einsatz kommen. Mit diesem Material ist es m{\"o}glich, die Sinapins{\"a}ure quantitativ zu adsorbieren und sp{\"a}ter mit 70 \%igem Ethanol bei 60 °C zu desorbieren. Bei den Adsorbern handelt es sich um b-Zeolithe von der S{\"u}d-Chemie AG.}, language = {de} } @misc{WiesenTippkoetterMuffleretal.2012, author = {Wiesen, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, K. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Nutzung von Rohglycerin: Rohglycerin-Aufarbeitung, Herstellung von 1, 3-Propandiol und R{\"u}ckgewinnung von Fetts{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250265}, pages = {1296}, year = {2012}, abstract = {Die fermentative Verwertung von Rohglycerin setzt je nach Herstellungsmethode und Produktionsorganismus eine Vorbehandlung des Glycerins zur Entfernung von Produktinhibitoren voraus. Durch den Einsatz von Hydrotalcit-Adsorbern k{\"o}nnen die im Rohglycerin enthaltenen Fetts{\"a}uren entfernt werden. Durch diese einfache Aufarbeitungsmethode ist ein mit reinem Glycerin vergleichbarer Umsatz von stark mit Fetts{\"a}uren verunreinigtem Rohglycerin zu 1,3-Propandiol (PDO) m{\"o}glich. Die durch den Hydrotalcit gebundenen Fetts{\"a}uren lassen sich mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch eluieren. Somit kann der Adsorber regeneriert und die Fetts{\"a}uren wieder der Wertsch{\"o}pfungskette zugef{\"u}hrt werden. Im Fed-Batch-Experiment kann mit C. diolis eine PDO-Konzentration von {\"u}ber 50 g L⁻¹ unter Verwendung des aufgereinigten Rohglycerins erzielt werden. In der industriellen Produktion wird PDO momentan destillativ aufgearbeitet. Ein adsorptives Aufarbeitungsverfahren kann den Energiebedarf des Herstellungsprozesses drastisch senken. Auf der Suche nach einem geeigneten Material wurde ein Adsorberscreening in Bezug auf die Bindungseigenschaften durchgef{\"u}hrt. Mit einem b-Zeolith der Firma S{\"u}d ChemieAG konnte bisher die h{\"o}chste Beladung im Modellsystem von 120 mg PDO/gAdsorber erreicht werden.}, language = {de} } @misc{DuweTippkoetterLeipoldetal.2012, author = {Duwe, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Leipold, D. and Riemer, S. and Zorn, H. and Ulber, Roland}, title = {Holzhydrolyse als Feststoffreaktion: Charakterisierung von Inhibitoren und Erh{\"o}hung der Ausbeute durch den Einsatz lignolytischer Enzyme}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250298}, pages = {1307}, year = {2012}, abstract = {Der Erhalt m{\"o}glichst hoher Zuckerkonzentrationen f{\"u}r nachfolgende Fermentationen und eine Steigerung der Produktivit{\"a}t sind Ziele der Hydrolyse bei hohen Feststoffkonzentrationen im Rahmen des Projekts „Lignocellulose Bioraffinerie". Verwendet wird durch ein Organosolv-Verfahren aufgeschlossenes Buchenholz. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von CTec2-Enzymen (Fa. Novozymes). Zurzeit k{\"o}nnen unter Einsatz eines neuen Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L⁻¹ enzymatisch hydrolysiert werden. Dabei werden Ausbeuten (g Glucose/g Cellulose im Faserstoff) bis 0,86 g g⁻¹ und Glucosekonzentrationenvon 120 g L⁻¹ erreicht. Ein Nachteil ist jedoch die hierbei auftretende Abnahme der Hydrolyseausbeuten. Zahlreiche Limitierungen bez{\"u}glich der Hydrolysierbarkeit von Lignocellulose werden zurzeit diskutiert und publiziert. Ziel der Untersuchungen ist die Identifizierung hydrolysehemmender Substanzen sowie die Erh{\"o}hung der Ausbeute an Zuckermonomeren durch den Einsatz lignolytischer Enzyme. Hierbei wird eine HPLC-MS-Methode zur Charakterisierung hemmender Substanzen eingesetzt, um potenzielle Inhibitoren zu erfassen.}, language = {de} } @misc{WollnyStadtmuellerTippkoetteretal.2012, author = {Wollny, S. and Stadtm{\"u}ller, R. and Tippk{\"o}tter, Nils and Oster, J. and Kampeis, P. and Ulber, Roland}, title = {Optimierung der selektiven Aufarbeitung von Proteinen mit Aptamer-funktionalisierten Magnetpartikeln}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250031}, pages = {1203}, year = {2012}, abstract = {Die Herstellung pharmakologisch relevanter Proteine durch Mikroorganismen f{\"u}hrt eine mehrstufige Aufarbeitung mit sich. Durch die Verwendung von Aptameren, kurzen einzelstr{\"a}ngigen DNA- oder RNA-Oligonukleotiden immobilisiert auf funktionalisierten, wiederverwendbaren Magnetpartikeln, k{\"o}nnen mehrere dieser Abtrennungsoperationen kombiniert und damit die Prozesskosten minimiert werden. Aufgrund der definierten dreidimensionalen Struktur k{\"o}nnen Aptamere kleine organische Molek{\"u}le hochspezifisch binden. Im vorgestellten Projekt wird die Aufarbeitung von His6-GFP als Modellprotein mithilfe der mit Aptamer funktionalisierten Magnetpartikel durchgef{\"u}hrt. In bisherigen Versuchen wurde die Bindung von Aptameren auf den magnetischen Partikeln sowie die Bindung des Modellproteins GFP auf den Partikeln optimiert. Des Weiteren wurden mehrere Strategien zur Elution des GFPs von den Partikeln verfolgt, um den Proteinertrag zu maximieren und die Partikel rezyklieren zu k{\"o}nnen. Die Untersuchung unspezifischer Bindungen von Zelltr{\"u}mmern und Proteinen an die Magnetpartikel wurde mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops durchgef{\"u}hrt.}, language = {de} } @misc{StadtmuellerWollnyTippkoetteretal.2012, author = {Stadtm{\"u}ller, R. and Wollny, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Amplifikation und Einsatz von ssDNA-Aptameren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250112}, pages = {1294}, year = {2012}, abstract = {Die wachsende Produktpalette von z. B. Pharmazeutika geht mit einer steigenden Nachfrage f{\"u}r hochsensitive/schonende Aufreinigungstechniken einher. Bisherige Verfahren f{\"u}hren oft zu geringer Reinheit und verminderter Bioaktivit{\"a}t, zeigen eine Limitation der Analytengr{\"o}ße oder bedingen dessen Modifikation. Durch die Kombination von mikroskaligen Magnetpartikeln und spezifisch wechselwirkenden Einzelstrang-DNA-Oligonukleotiden, den sog. ssDNA-Aptameren, sind eine h{\"o}here Selektivit{\"a}t/Reinheit und eine Automatisierung m{\"o}glich. In diesem Kontext werden zum einen ssDNA-Amplifikationstechniken und zum anderen der praktische Einsatz von Aptameren in einer Magnetseparation vorgestellt. Die ssDNA-Synthese basiert auf einem In-vivo-dsDNA-Produktionsschritt mittels eines rekombinanten Escherichia coli. Die als High-copy-Plasmid organisierte Sequenz wird in vitro durch Kombination verschiedener enzymatischer Reaktionen in die funktionelle ssDNA {\"u}berf{\"u}hrt. Diese Technik bedingt nur minimale Instrumentierung bzw. Prozessregelung. Die zweite Synthesetechnik wird in Form eines In-vitro-Amplifikationsverfahrens realisiert und beruht auf dem Prinzip einer PCR (Potenzial zu einer Automatisierung bzw. Miniaturisierung). Die gewonnenen Aptamere werden im Anschluss in einem auf Magnetpartikeln basierten Trennverfahren zur Isolationvon 6xHis-tag-Proteinen bez{\"u}glich ihrer Eigenschaften untersucht.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWiesenThieletal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wiesen, S. and Thiel, A. and Muffler, K. and Ulber, Roland}, title = {Biotechnologische Wertstoffgewinnung entlang der Prozessketten Gr{\"u}ner und Pflanzen{\"o}l-Bioraffinerien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450283}, pages = {1605}, year = {2014}, abstract = {Der nachwachsende Rohstoff Raps ist in großen Mengen verf{\"u}gbar und eine Quelle f{\"u}r Biomolek{\"u}le mit hohem Wertsch{\"o}pfungspotenzial. Entwicklungen zur biotechnologischen Wertstoffgewinnung werden dabei schwerpunktm{\"a}ßig in den Bereichen Aufarbeitung und Funktionalisierung von Polyphenolen und Fetten betrieben. Bei der Verarbeitung der Pflanzenmaterialien werden dabei insbesondere Verfahren zur adsorptiven Aufreinigung und Auftrennung mittels Materialien mit modifizierten Bleicherden und anderen organischen oder anorganischen Adsorbentien untersucht. Ferner wurden f{\"u}r die Aufreinigung von Polyphenolen adsorptive sowie extraktive Prozesse entwickelt. Bei den Entwicklungen wird ber{\"u}cksichtigt, dass Bioraffinerien auf eine fortw{\"a}hrende Gew{\"a}hrleistung eines hohen Produktions- bzw. Lieferbedarfs nachwachsender Rohstoffe angewiesen sind. Somit werden Optionen dezentraler regionaler Vorbehandlungs- und Wertsch{\"o}pfungsketten in der N{\"a}he landwirtschaftlicher Betriebe einbezogen. Neben neuen Aufreinigungsverfahren werden mikrobielle und enzymatische Prozesse zur wertsteigernden Umsetzung von Glycerin, Polyphenolen und Zuckermonomeren vorgestellt sowie Limitierungen nachwachsender Rohstoffe der 2. Generation diskutiert.}, language = {de} } @misc{AlKaidyUlberTippkoetter2014, author = {Al-Kaidy, H. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Eine Plattform-Technologie f{\"u}r die automatisierte Reaktionsf{\"u}hrung in magnetisierbaren mikrofluidischen Tropfen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450424}, pages = {1419 -- 1420}, year = {2014}, abstract = {{\"U}blicherweise werden biotechnologische Reaktionssysteme im mikrofluidischen Maßstab in vorstrukturierten Bauteilen oder mit auf Wellplatten basierenden Robotersystemen realisiert. In dem hier vorgestellten System werden chemische oder biologische Reaktionen mit magnetischen Mikroreaktoren (MR) durchgef{\"u}hrt, bei denen hydrophobe magnetische Mikropartikel einen w{\"a}ssrigen Kern umschließen. Solche MR bieten eine gute Kontrolle der Reaktionsbedingungen, eine verbesserte Sicherheit und Portabilit{\"a}t. Die neue Plattformtechnologie erm{\"o}glicht die zweidimensionale Bewegung der magnetischen MR auf einer planaren Ebene. Oberhalb oder unterhalb der Plattform werden Magnetfeldgradienten zum Manipulieren und Bewegen eines oder mehrerer magnetischer MR erzeugt. Die optimal auf die MR wirkenden magnetischen Kr{\"a}fte werden experimentell ermittelt und simuliert. Die Aktivierung der Magnetfelder wird automatisiert durch elektrische Spulen mit Eisenkern bzw. Neodymmagnet gesteuert. Angewendet wurde das System beim reversiblen {\"O}ffnen von MR, um z. B. Reaktionspartner in den w{\"a}ssrigen Kern zu injizieren oder Proben zu entnehmen. Ferner wurde Lac-case A und b-Glucosidase auf einer Quarzglasoberfl{\"a}che immobilisiert und mit einem MR zum Reagieren gebracht. Weiterhin wurden MR fusioniert und so ein w{\"a}ssriger Kern bestehend aus Laccase mit einem aus dem entsprechenden Substrat Syringaldazin vereint.}, language = {de} } @misc{AlKaidyTippkoetterKaiseretal.2014, author = {Al-Kaidy, H. and Tippk{\"o}tter, Nils and Kaiser, P. and Wollny, S. and Ulber, Roland}, title = {Aufreinigung von Cytochrom P450BMP mittels magnetischer Partikel und die enzymatische Synthese von 9, 10-Dihydroxystearins{\"a}ure}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450420}, pages = {1420}, year = {2014}, abstract = {Cytochrom P450 sind H{\"a}m-Proteine, die zur Enzymklasse der Oxidoreduktasen (EC 1.14.xy) geh{\"o}ren. Eine wichtige Reaktion ist die Hydroxylierung nichtaktivierter C-H-Bindungen, die in technischen Systemen von großem Interesse ist. Durch die Verwendung von M-IDA-2-Partikeln ist eine direkte Aufreinigung mit gleichzeitiger Immobilisierung und die Applikation der Enzyme aus dem Zelllysat m{\"o}glich. Damit ist das Verfahren mehr als f{\"u}nf Stunden schneller als die konventionelle Chromatographie und mehr als 80 \% der Aufreinigungszeit wird gespart. Mit dem isolierten nativen Enzym konnte die Plattformchemikalie 9,10-Dihydroxystearins{\"a}ure aus {\"O}ls{\"a}ure hergestellt werden. Unter anderem f{\"u}r die Kunststoffindustrie k{\"o}nnen aus diesem Produkt wichtige Monomere wie z. B. Azelains{\"a}ure hergestellt werden. Die Bildung des Produkts erfolgt in einem zweiphasigen Reaktionssystem an der Grenzfl{\"a}che zwischen dem {\"O}l und der w{\"a}ssrigen Phase als Feststoff. Um das immobilisierte Enzym aktiv in die obere Phase zu transportieren, wurde eine neue magnetische Mischvorrichtung entwickelt. Das Reaktionsprodukt wurde mit NMR, GC-MS und HPLC-MS analysiert und mit einem chemisch synthetisierten Standard von 9,10-Dihydroxystearins{\"a}ure verglichen. Derzeit werden Studien des immobilisierten H{\"a}ms des Enzyms durchgef{\"u}hrt.}, language = {de} } @misc{StadtmuellerTippkoetterUlber2014, author = {Stadtm{\"u}ller, R. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Produktion von einzelstr{\"a}ngigen DNA-Makronukleotiden}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450372}, pages = {1403}, year = {2014}, abstract = {In der Biotechnologie stellt Einzelstrang-DNA (ssDNA) eine Schl{\"u}sselrolle dar und fungiert z. B. als Baustein f{\"u}r die nanoskalige Feinmechanik oder als Affinit{\"a}tsligand, ein sog. Aptamer. Hinsichtlich der industriellen Verwendung bieten Aptamere im Vergleich zu Antik{\"o}rpern viele Vorteile, wie z. B. eine gute Renaturierung bzw. die Selektion f{\"u}r cytotoxische Molek{\"u}le. Aktuell w{\"a}chst die Nachfrage f{\"u}r chim{\"a}re Aptamere von bis zu 200 n, um die simultane Bindung bzw. die Modifikation mehrerer Molek{\"u}le zu realisieren. Bis heute wird ssDNA mittels einer sequentiellen Synthese hergestellt, die eine Effizienz von ca. 99,5 \% je Zyklus und bereits bei einer Produktl{\"a}nge von 100 n nur noc hAusbeuten von max. 60 \% zeigt. Um dem Bedarf an ssDNA im Bereich > 100 n zu entsprechen, wurden zwei enzymatische Verfahren zur Produktion dieser Makronukleotide entworfen. Die erste Technik basiert auf einerFestphasen-PCR und erm{\"o}glicht sowohlein Primer- als auch ein Templatrecycling. Das zweite Verfahren beruht auf einer Plasmidbasierten In-vivo-Amplifikation, der sog. AptaGENE®-Technologie. In einer einzigen Klonierung werden bis zu 100 Kopien des Monomers in einen Vektor kloniert. Nach einer Transformation folgt der regul{\"a}re Produktionsprozess in Form einer Kultivierung, Plasmidpr{\"a}paration und sequenziellen Aufarbeitung von bis zu 6 · 10¹⁵ Makronukleotiden pro Milliliter Fermentationsvolumen.}, language = {de} } @misc{HeringUlberTippkoetter2014, author = {Hering, T. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Aktiver und passiver antimikrobieller Oberfl{\"a}chenschutz durch funktionalisierte Mikropartikel}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {9}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {86}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450264}, pages = {1474 -- 1475}, year = {2014}, abstract = {Mikrobielle Verunreinigungen von Oberfl{\"a}chen in technischen und medizinischen Systemen sind allgegenw{\"a}rtig. Sie basieren {\"u}blicherweise auf adsorptiven Oberfl{\"a}chenbindungen organischer Komponenten (Proteine und Fette) oder Membrankomponenten aerogener sowie wassergebundener Mikroorganismen. In laufenden Forschungsarbeiten wird eine aktive sowie passive Biomodifikation von Oberfl{\"a}chen zu deren Schutz vor Adsorption von Proteinen und Mikroorganismen verfolgt. Der antimikrobielle Schutz soll dabei sowohl durch die Mikrostrukturierung bzw. Rauheitsanpassung der Oberfl{\"a}chen durch deren Beschichtung mit Mikro-und Nanopartikeln erfolgen. Ferner werden antimikrobielle Enzyme und funktionelle Gruppen auf den Mikropartikeln gebunden, um den Oberfl{\"a}chenschutz zu verst{\"a}rken. In ersten Versuchen wurden quart{\"a}re Ammoniumverbindungen auf eigens synthetisierten superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (Durchmesser 10 - 30 nm) immobilisiert und die wachstumshemmende Wirkung untersucht. Erste Ergebnisse zeigten, dass eine Konzentration von 10 mg mL⁻¹ der Ammoniumverbindung in einer Wachstumshemmung des verwendeten Gram-negativen Modell-Mikroorganismus E. coli GFPmut2 resultiert. Zurzeit werden synergistisch wirkende Kombinationen von Partikeln mit Proteasen, quart{\"a}ren Ammoniumverbindungen, hydrophoben Oberfl{\"a}chen und mikrostrukturierten Oberfl{\"a}chen als antimikrobieller Schutz untersucht.}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterUlber2010, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Simultane Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation bei der Nutzung von gr{\"u}ner Biomasse zur Produktion von Bioethanol}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050319}, pages = {1601}, year = {2010}, abstract = {Gr{\"a}ser sind in der Lage, einen großen Teil der f{\"u}r eine biobasierte Wirtschaft ben{\"o}tigten Biomasse zur Verf{\"u}gung zu stellen. Wie bei anderen lignocellulosehaltigen nachwachsenden Rohstoffen erfordert die Verwertung der im Gras enthaltenen Polysaccharide einen mehrstufigen Prozess aus Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation. In Gr{\"a}sern ist die Hemicellulose mitP henolcarbons{\"a}uren wie Ferula- und p-Coumars{\"a}ure verestert, die die enzymatische Hydrolyse der Cellulose und Hemicellulose ebenso effektiv behindern wie Lignin. Anders als bei holzigen Rohstoffen erm{\"o}glicht dieser Aufbau aber eine enzymatische Vorbehandlung, mit der die Phenolcarbons{\"a}uren abgespalten werden k{\"o}nnen. Da die bei der Vorbehandlung eingesetzten Enzyme in ihrer nat{\"u}rlichen Funktion synergistisch mit cellulytischen Enzymen zusammenarbeiten, besitzen sie {\"a}hnliche Optima wie die f{\"u}r die Hydrolyse der Polysaccharide eingesetzten Cellulasen und Hemicellulasen. Diese Eigenschaft erm{\"o}glicht die Integration von Vorbehandlung und Hydrolyse in einem einzigen Verfahrensschritt. Durch die Einf{\"u}hrung der enzymatischen Vorbehandlung konnte das in der Literatur bekannte SSF-Verfahren f{\"u}r die Herstellung von Ethanol aus Gr{\"a}sern um die Vorbehandlungsstufe erweitert werden. Das so realisierte simultaneous pretreatment, saccharification and fermentation (SPSF)-Verfahren stellt eine vollst{\"a}ndige Integration der drei f{\"u}r die Nutzung von Lignocellulose n{\"o}tigen Verfahrensschritte in der gr{\"u}nen Bioraffinerie dar.}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterUlberetal.2009, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland and Bart, H.-J. and Heinzle, E.}, title = {Nutzung von Silage zur fermentativen Produktion von Grund-und Feinchemikalien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950271}, pages = {1207}, year = {2009}, abstract = {Grasschnitt hat in Deutschland ein betr{\"a}chtliches Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Da frischer Grasschnitt nur in den Sommermonaten zur Verf{\"u}gung steht und Gras bei der Lagerung verrottet, wird er unter anderem durch Silierung konserviert. W{\"a}hrend der Silierung wird ein Teil der wasserl{\"o}slichen Kohlenhydrate unter anaeroben Bedingungen zu Milchs{\"a}ure fermentiert. Die Kombination aus Luftabschluss und Ans{\"a}uerung bewirkt die Konservierung der Silage. Silage als weit verbreitetes landwirtschaftliches Erzeugnis ist somit ein potentieller, in großen Mengen verf{\"u}gbarer Lieferant f{\"u}r eine Vielzahl von Substraten f{\"u}r mikrobielle Fermentationen. Diese k{\"o}nnen entweder durch die Hydrolyse der in den Pflanzen enthaltenen Cellulosen und Hemicellulosen oder durch die Verwendung eines Silagepresssaftes nutzbar gemacht werden. Die zu entwickelnden Prozesse sollen die verbleibenden Kohlenhydrate, inklusive der Cellulose und Hemicellulose, sowie die Milchs{\"a}ure nutzen. Die in der Silage enthaltenen Zucker sollen zu Ethanol, Itakons{\"a}ure und Bernsteins{\"a}ure und die Milchs{\"a}ure zu 1,2-Propandiol umgesetzt werden. Anfallende Reststoffe wie Hydrolyser{\"u}ckst{\"a}nde, Presskuchen und Fermentationsr{\"u}ckst{\"a}nde sollen bei allen zu etablierenden Prozessen entweder als Viehfutter verwendet oder der Biogasproduktion zugef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen, wodurch eine vollst{\"a}ndige stoffliche und energetische Nutzung der Silage erreicht wird.}, language = {de} } @misc{CapitainHeringTippkoetter2016, author = {Capitain, C. and Hering, T. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Enzymatische Polymerisation von Ligninmodellkomponenten und Organosolv-Lignin mit aromatischen Aminos{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650374}, pages = {1236}, year = {2016}, abstract = {Die stoffliche Nutzung von Lignin aus Bioraffinerien ist ein wichtiger Bestandteil f{\"u}r den Wertsch{\"o}pfungsprozess von nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoffen. Lignin z{\"a}hlt zu den wenigen erneuerbaren Quellen f{\"u}r phenolische Bestandteile, wird aber derzeit meist nur thermisch verwertet. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Funktionalisierung von Lignin zur Verbesserung der Adh{\"a}sionseigenschaften. Als funktionelle Gruppe wird die aromatische Aminos{\"a}ure L-DOPA verwendet, die charakteristisch f{\"u}r die Adh{\"a}sionskraft von Muscheln ist. Lignin ist ein geeignetes St{\"u}tzger{\"u}st, da es ein Polymer ist, das durch enzymkatalysierte Polymerisation gebildet wird. Essenziell f{\"u}r die Entwicklung ist ein besseres Verst{\"a}ndnis {\"u}ber die Bildung von Lignin-Polymeren und deren verschiedene Eigenschaften. Um die Einflussfaktoren auf Kettenl{\"a}nge und Polymerisationseffizienz zu untersuchen, werden zurzeit sowohl Ligninmodellkomponenten (LMK) als auch gel{\"o}stes Organosolv-Lignin verwendet. Laufende Untersuchungen werden zeigen, ob sich die enzymatische Polymerisationsreaktion auf ein gel{\"o}stes Ligninpolymer aus einem Organosolv-Aufschluss {\"u}bertragen l{\"a}sst.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWulfhorstMogueetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wulfhorst, H. and Mogue, N. and M{\"o}hring, S. and Roth, J. and Ulber, Roland}, title = {Spektrometrische Messung und Modellierung der enzymatischen Hydrolyse von Biomasse nach Organosolv- und Liquid Hot Water-Aufschl{\"u}ssen (LHW)}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450269}, pages = {1584}, year = {2014}, abstract = {In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardl{\"o}sungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Dar{\"u}ber hinaus wird die Partikelgr{\"o}ße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis f{\"u}r die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgr{\"o}ßenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgr{\"o}ßenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivit{\"a}ten ber{\"u}cksichtigt. Das Modell erm{\"o}glicht es, die Partikelgr{\"o}ßenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte w{\"a}hrend der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen.}, language = {de} } @misc{ThielTippkoetterSucketal.2010, author = {Thiel, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Simulation und Experiment bei der Aufarbeitung von Polyphenolen durch neue Silicatmaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050104}, pages = {1589}, year = {2010}, abstract = {Nachwachsende Rohstoffe stellen eine reichhaltige Quelle f{\"u}r die Gewinnung von wirtschaftlich interessanten Biomolek{\"u}len dar. Die Gruppe der Polyphenole ist dabei f{\"u}r mehrere Industriezweige bedeutend. Ihre antioxidativen Eigenschaften sind z. B. f{\"u}r die Pharmaindustrie interessant. Im derzeit bearbeiteten Projekt sollen Polyphenole aus Pflanzenbestandteilen isoliert und aufgereinigt werden, um sie dann als Komponenten f{\"u}r eine Vernetzung von Polymeren auf der Basis von Fetts{\"a}uren einzusetzen. Bisher sind im Wesentlichen Prozesse zur Entfernung von Polyphenolen aus Getr{\"a}nken wie Bier und Wein bekannt. Eine Wiedergewinnung der Polyphenole war in diesen Anwendungen bisher nicht relevant. Die Gewinnung bzw. Abtrennung der Polyphenole erfolgt u. a. durch kommerziell erh{\"a}ltliche Adsorbentien wie PVPP, Adsorberharze XAD16 (Rh{\"o}m \& Haas) oder SP70 (Sepabeads), deren Partikelgr{\"o}ßen im Bereichvon 0,1 ± 0,8 mm und spezifischen Oberfl{\"a}chen von 700 ± 900 m 2 /g liegen. Als Alternative zu diesen Adsorbern sollen neue Materialien auf Basis von anorganischen Trennmedien, wie z. B. nat{\"u}rlichen Tonmineralien, f{\"u}r die Polyphenolabtrennung verwendet werden. Derzeit wird durch Abgleich von Experiment und Simulation ein Materialscreening durchgef{\"u}hrt. Durch den Einsatz molekulardynamischer Bindungssimulationen wird die Adsorbersuche beschleunigt und Vorhersagen zu Modifikationen bei der Herstellung der neuen Adsorbentien erm{\"o}glicht.}, language = {de} } @misc{EngelTippkoetter2016, author = {Engel, M. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Einfluss eines Phenazin-Mediators und elektrischen Potenzials auf die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650105}, pages = {1254}, year = {2016}, abstract = {In den letzten Jahren haben nachhaltige, biotechnologische Prozesse zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation (ABE-Fermentation) mit dem anaeroben Bakterium Clostridium acetobutylicum zur Gewinnung von Biobutanol k{\"o}nnte in diesem Zusammenhang eine M{\"o}glichkeit der nachhaltigen Kraftstoffproduktion darstellen. In dieser Arbeit wird der Einfluss zus{\"a}tzlich verf{\"u}gbarer Elektronen durch den Einsatz des Phenazin-Farbstoffs Neutralrot als Redoxmediator sowie das Anlegen eines elektrischen Potenzials w{\"a}hrend der ABE-Fermentation untersucht. Es wird gezeigt, dass das Neutralrot keinen Einfluss auf die Leerlaufspannung von ca. 500 mV vs. Ag/AgCl w{\"a}hrend der Fermentation hat. Der Mediator bewirkt allerdings eine fr{\"u}here Butanolbildung sowie h{\"o}here Butanolkonzentrationen. Wird zudem die Mediatorkonzentration von 125 mM auf 250 mM angehoben, wird dabei auch die maximale Butanolkonzentration um 36 \% ± 1,8 \% innerhalb von28 Stunden gesteigert.}, language = {de} } @misc{TippkoetterStaubSohlingetal.2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Staub, C. and Sohling, U. and Ruf, N. and Ulber, Roland}, title = {Adsorptive Aufreinigung von Molkeproteinen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250395}, pages = {1285}, year = {2012}, abstract = {In der Molkeverarbeitung dominieren Membranfiltrationsverfahren die Prozessf{\"u}hrung. Hierbei werden {\"u}blicherweise Aufkonzentrierungen der Proteine und deren Trennung von dem Milchzucker Lactose durchgef{\"u}hrt. Der Prozess der adsorptiven Aufreinigung soll als kosteng{\"u}nstige Alternative zu den bisher gebr{\"a}uchlichen Verfahren dienen. Weiterhin er{\"o}ffnet sich durch das Verfahren die M{\"o}glichkeit, einzelne Proteinfraktionen w{\"a}hrend der Verarbeitung anzureichern. Als Proteinquellen wurden f{\"u}r die Untersuchungen Modellproteine, L{\"o}sungen aus Molkenproteinisolat, D{\"u}nnmolke und Molkekonzentrat verwendet. Die Eignung zur Proteinbindung wurden an Tonmaterialien, Silicaten und y-Aluminiumoxiden in Pulverform, in Form von Granulaten sowie Extrudaten als auch sph{\"a}rischen Partikeln {\"u}berpr{\"u}ft. Adsorbentien aus Bentonit/Silica und c-Aluminiumoxid k{\"o}nnen sowohl a-Lactalbumin (aLA) als auch b-Lactoglobulin (bLG) binden, wohingegen Materialien aus Siliciumoxid lediglich ein starkes Adsorptionsverhalten gegen{\"u}ber bLG zeigen. Mischmaterialien aus Siliciumoxid und a-Aluminiumoxid zeigen dasselbe Verhalten wie Materialien aus Siliciumoxid, weisen jedoch eine geringere Kapazit{\"a}t auf. Die Materialen wurden hinsichtlich ihres Einsatzes in chromatographischen Verfahren und Batch-Prozessen untersucht und ein Prozessentwurf f{\"u}r einen zweistufigen Batch-Prozess im R{\"u}hrkessel erarbeitet.}, language = {de} } @misc{TippkoetterUlber2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Rezension zu: Encyclopedia of Industrial Biotechnology, Vol. 1-7. By MC Flickinger.}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {6}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {84}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201290052}, pages = {936}, year = {2012}, language = {en} } @misc{SiekerDuwePothetal.2012, author = {Sieker, T. and Duwe, A. and Poth, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Itacons{\"a}ureherstellung aus Buchenholz-Hydrolysaten}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250414}, pages = {1300}, year = {2012}, abstract = {Aus h{\"o}lzernen Cellulosen und Hemicellulosen k{\"o}nnen durch enzymatische Hydrolyse fermentierbare Zucker f{\"u}r die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen gewonnen werden. Die bisherige Forschung fokussiert sich oft auf die Nutzung dieser Zucker zur Gewinnung von Ethanol. Daneben muss aber auch die stoffliche Nutzung zur Gewinnung von Grundchemikalien ber{\"u}cksichtigt werden. Eine solche Grundchemikalie ist Itakons{\"a}ure. Obwohl die biotechnologische Itacons{\"a}ureproduktion bereits eingehend untersucht und etabliert ist, gestaltet sie sich im Rahmen von Bioraffinerien der zweiten Generation als schwierig, da der {\"u}berwiegend verwendete Produktionsorganismus gegen eine weite Bandbreite von Inhibitoren sensibel ist. Die Herstellung von Itacons{\"a}ure aus Buchenholzhydrolysaten wird im Rahmen der deutschen Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt. Die unbehandelten Hydrolysate erm{\"o}glichen weder das Wachstum von Aspergillus terreus noch die Bildung von Itacons{\"a}ure. Daher werden M{\"o}glichkeiten zur Konditionierung des Hydrolysates mit dem Ziel einer Itacons{\"a}ureproduktion mit hohen Ausbeuten und Konzentrationen vorgestellt.}, language = {de} } @misc{SchumannRoginSchneideretal.2012, author = {Schumann, C. and Rogin, S. and Schneider, H. and Oster, J. and Tippk{\"o}tter, Nils and Kampeis, P.}, title = {Steuerung von HGMS-Prozessen mittels Durchflusszytometrie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250125}, pages = {1370}, year = {2012}, abstract = {Die Hochgradientenmagnetseparation (HGMS) ist eine Methode zur Aufreinigung von biopharmazeutischen Produkten. Mit dieser Methode l{\"a}sst sich in nur einem Schritt eine Fest/Fest/Fl{\"u}ssig-Trennung erzielen, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis im Downstreaming f{\"u}hrt. Dennoch steht ihr industrieller Einsatz noch aus, was u. a. am Mangel an Analysenmethoden liegt, um die HGMS quantifizierbar zu machen. Gerade in der Pharmaproduktion werden Prozesse gebraucht, die gem{\"a}ß den einschl{\"a}gigen Vorschriften (cGMP) validiert und deren verfahrenstechnische Anlagenteile qualifiziert werden k{\"o}nnen. Die Schwierigkeit ist die Messung der magnetischen Mikrosorbentien in der Suspension, in der auch Zellen oder Zelltr{\"u}mmer vorliegen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes im „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand" des BMWi wurden verschiedene Analysenmethoden untersucht. Die Durchflusszytometrie erm{\"o}glicht eine Charakterisierung von Partikeln und eine simultane quantitative Messung. Durch die multiparametrige Messung kann zwischen Zellen, Zelltr{\"u}mmern und Magnetpartikeln unterschieden werden. Die At-line-Einbindung des Durchflusszytometers ist durch den Einsatz einer externen Pumpe m{\"o}glich. {\"U}ber eine automatisierte Messwertanalyse kann der HGMS-Prozess mittels der Durchflusszytometrie gesteuert werden.}, language = {de} } @misc{HeringPasteurWollnyetal.2014, author = {Hering, T. and Pasteur, A. and Wollny, S. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Magnetische Separation von Gold-Nanopartikeln zur Glucons{\"a}ure-Produktion durch Hochgradient-Magnetseparation im Labormaßstab}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450265}, pages = {1501}, year = {2014}, abstract = {Bei der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe entsteht aus Cellulose oder St{\"a}rke u. a. das wichtige Produkt Glucose. Diese niedermolekulare Kohlenhydratquelle wird {\"u}blicherweise als Substrat f{\"u}r biotechnologische und chemische Synthesen verwendet. Ein wirtschaftlich interessantes Oxidationsprodukt der Glucose ist Glucons{\"a}ure, die beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff (E 574), in der Medizin und Metallindustrie Verwendung findet. Die Umsetzung des Monosaccharids zu Glucons{\"a}ure erfolgt entweder durch mikrobielle Fermentation oder der Oxidation an heterogenen Katalysatoren. Die Zielsetzung der Studie ist die Untersuchung der Glucoseoxidation an magnetisierbaren Gold-Nanopartikeln unter nachfolgender Bypass-Separation des Katalysators mittels einer neuen Mini-HGMS-Einheit (Hochgradient-Magnetseparation). Dieser Filtertyp erm{\"o}glicht die selektive Trennung magnetischer Partikel aus Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt oder Viskosit{\"a}t. Erste Ergebnisse zeigen eine Beladungskapazit{\"a}t des selbstkonstruierten Mini-HGMS von 550 mg goldbeschichteter magnetisierbarer Nanopartikel. Die Oxidation erfolgt bei einem pH-Wertvon 9, bei 40 °C und mit 100 mM Glucose in einem begasten R{\"u}hrkesselreaktor. Das System soll zuk{\"u}nftig zum Katalysatorrecycling von hochviskosen und Feststoffbelasteten Produktstr{\"o}men aus Bioraffinerien eingesetzt werden.}, language = {de} } @misc{TippkoetterMoehring2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and M{\"o}hring, S.}, title = {Nutzung von F{\"a}ulepilzen f{\"u}r die selektive Gewinnung von Cellulose und Lignin aus nicht vorbehandelter lignocellulosehaltiger Biomasse}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450353}, pages = {1385}, year = {2014}, abstract = {Einige Arten der Braun- und Weißf{\"a}ulepilze sind in der Lage, selektiv entweder Lignin oder Cellulose im Holz abzubauen. Diese Pilze k{\"o}nnen f{\"u}r eine energiesparende Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Biomasse f{\"u}r Bioraffinerien genutzt werden, ohne auf technisch aufw{\"a}ndige Aufschlussapparate zur{\"u}ckgreifen zu m{\"u}ssen. Weißf{\"a}ulepilze bauen bevorzugt Lignin ab, wodurch die verbleibende Cellulose leichter f{\"u}r enzymatische Hydrolysen in das Monosaccharid Glucose zug{\"a}nglich wird. Braunf{\"a}ulepilze bauen dagegen Cellulose und Hemicellulose ab. Die Auswirkungen der Behandlung von Weizenstroh mit verschiedenen Pilzarten werden zurzeit untersucht. Dabei werden die Ver{\"a}nderung der enzymatischen Hydrolysierbarkeit des Substrats sowie die gebildeten Ligninderivate bestimmt. Detaillierte Betrachtungen der Biomassever{\"a}nderung werden mithilfe spezifischer F{\"a}rbemethoden durchgef{\"u}hrt, durch die morphologische Ver{\"a}nderungen der Pflanzengewebe in der 3D-Lichtmikroskopie dargestellt werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWasserscheid2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wasserscheid, P.}, title = {Rapid-Prototyping-Strukturen f{\"u}r ressourceneffiziente Prozesse in Chemie und Biotechnologie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450451}, pages = {1369 -- 1370}, year = {2014}, abstract = {Die Teilefertigung durch Rapid Prototyping (RP) verk{\"u}rzt den Weg von der Idee bis zum Produkt, wobei unter anderem Optimierungszyklen in geringer Zeit durchlaufen werden k{\"o}nnen. Ferner er{\"o}ffnen neue Entwicklungen in diesem Bereich die M{\"o}glichkeit individueller Produktionsverfahren. Im Unterschied zur klassischen Fertigung von Prototypen wird beim RP mit additiver Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) gearbeitet. Je nach Methode werden Fl{\"u}ssigkeiten oder Pulver nach Vorgaben eines 3D-Computermodells sequentiell aufgetragen. Diese Verfahren existieren seit ca. 25 Jahren, jedoch sind seit kurzem ausgesprochen g{\"u}nstige Ger{\"a}te verf{\"u}gbar, die Objekte mit Genauigkeiten bis 20 lm fertigen k{\"o}nnen. Das RP hat in klinischen Anwendungsgebieten bzw. im Bereich des Tissue Engineering bereits vielfach Einzug gefunden. Aber auch chemisch-biotechnologische Entwicklungen k{\"o}nnen von den Verfahren profitieren. So wurden Mikrofluidiksysteme und Bioreaktoren bereits erfolgreich durch RP gefertigt. Durch ALM ist ebenso die Herstellung von Reaktionseinheiten aus biokompatiblen Materialien wie ionotropen Gelen m{\"o}glich. Ferner sind sehr komplexe Strukturierungen von Oberfl{\"a}chen im Nanometerbereich realisierbar, die f{\"u}r die Auftragung heterogener Katalysatoren oder auch Mikroorganismen eingesetzt werden k{\"o}nnen. Auch der Bereich Reaktoren- und Apparatebau kann von den Fortschritten in der additiven Fertigung profitieren. Verfahren wie selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen erlauben es, metallische Komponenten in nahezu beliebigen Geometrien zu fertigen. Somit k{\"o}nnen Strukturen verwirklicht werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken nur sehr schwer oder {\"u}berhauptnicht herstellbar w{\"a}ren. Durch Anwendung von rechnergest{\"u}tzter Modellierung k{\"o}nnen optimale Strukturen identifiziert und additiv gefertigt werden. Eine anschließende katalytische Funktionalisierung der Oberfl{\"a}che erm{\"o}glicht die Herstellung strukturierter Reaktoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften.}, language = {de} } @misc{TippkoetterDuweRaisetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Duwe, Anna and Rais, Dominik and Zibek, Susanne and Zorn, H.}, title = {Optimierung und Scale-up der enzymatischen Hydrolyse inkl. Ligninabbau}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450287}, pages = {1515}, year = {2014}, abstract = {Prim{\"a}re Ziele der Hydrolyse pflanzlicher nachwachsender Rohstoffe sind m{\"o}glichst hohe Zuckerkonzentrationen f{\"u}r nachfolgende Fermentationen und eine Maximierung der Produktivit{\"a}t. Zur Optimierung dieser Prozesse wird Organosolv-aufgeschlossene Buchenholz-Cellulose verwendet. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von Novozymes CTec2-Enzymen. Die Hydrolysen konnten durch neue R{\"u}hrerelemente auf einen Maßstab von 1000 L {\"u}bertragen werden. Dabei konnten maximale Ausbeuten (g Glucose g -1 Glucose im Faserstoff) bis 81 g g - 1 und Konzentrationen von 152 g L -1 erreicht werden. Zurzeit k{\"o}nnen unter Einsatz eines Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L -1 enzymatisch hydrolysiert werden. Die cellulolytischen Enzyme stoßen bei hohen Feststoffkonzentrationen an ihre Grenzen. Mit steigendem Feststoffgehalt nimmt die Hydrolyseausbeute ab. Ein Ansatz zur Steigerung der Effizienz ist der Einsatz ligninolytischer Enzyme, die Ligninreste an der Organosolv-Cellulose aufschließen k{\"o}nnen. Eine solche Verbesserung der Zug{\"a}nglichkeit f{\"u}r cellulolytische Enzyme an ihr Substrat wurde durch Kultur{\"u}berst{\"a}nde verschiedener ligninolytischer Pilze erreicht. Mit Kultur{\"u}berst{\"a}nden von Stereum sp. sind Steigerungen der Glucoseausbeuten um bis zu 30 \% m{\"o}glich.}, language = {de} } @misc{WollnyAlKaidyTippkoetteretal.2014, author = {Wollny, S. and Al-Kaidy, H. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Prozessintegrierte Magnetseparation im Labormaßstab mittels High-Gradient Magnetic Separator (HGMS)}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450618}, pages = {1507}, year = {2014}, abstract = {Die Hochgradient-Magnetseparation (HGMS) stellt eine Alternative zu konventionellen Methoden der Proteinaufarbeitung wie Filtration und Chromatographie dar und dient zudem als Prozessintensivierung. Bisherige Separatoren sind f{\"u}r Anwendungen von mehreren Litern Prozessvolumina Fermentationsmedium und Gramm Magnetpartikel ausgelegt. Bei der Entwicklung und Anwendung neuartiger Magnetpartikeloberfl{\"a}chen ist die Verf{\"u}gbarkeit großer Mengen nicht gegeben. Bisherige Filterkammern erh{\"o}hen zudem den Arbeitsaufwand und verursachen gr{\"o}ßere Partikelverluste bei Sp{\"u}lvorg{\"a}ngen oder der Reinigung aufgrund der Partikeladsorption. F{\"u}r Anwendungen im Maßstab < 500 mL wird deshalb ein Miniatur-Hochgradientfilter (miniHGF) entwickelt. Das Modell wird im 3D-Drucker Makerbot Replicator 2 gefertigt und magne-isierbare Dr{\"a}hte zur Partikelabscheidung eingesetzt. Die Vergleichbarkeit mit einem etablierten Magnetseparator wird anhand der Aufnahme von Durchbruchskurven und Bestimmung der Filtereffizienz untersucht. Die Praxistauglichkeit mit kleinen Volumina wird in wiederholten Batch-Versuchen mit auf Magnetpartikeln immobilisiertem Enzym und einem kolorimetrischen Assay gepr{\"u}ft.}, language = {de} } @misc{DuweSiekerTippkoetteretal.2014, author = {Duwe, A. and Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Grasssilage als Substrat zur fermentativen Produktion organischer S{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450345}, pages = {1400}, year = {2014}, abstract = {Der zunehmende Bedarf an fossilen Rohstoffen bei gleichzeitig abnehmender Versorgungssicherheit f{\"u}hrt zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Ressourcen. Ein vielversprechendes Ausgangsmaterial mit einer weltweiten Verf{\"u}gbarkeit stellt Gras dar. In 2012 wurden in Deutschland 33 Millionen Tonnen (Heugewicht) Gras auf 4,82 Millionen Hektar Ackerland produziert, davon wurden 60,5 \% siliert. Durch die Silierung kann Gras als Substrat zeitlich uneingeschr{\"a}nkt verf{\"u}gbar sein, ohne dem Risiko des schnellen Verderbs ausgesetzt zu sein. Eine Schl{\"u}sselrolle im Rahmen des Silierprozesses nimmt die Produktion von Milchs{\"a}ure ein. Milchs{\"a}ure ist einbedeutendes biotechnologisches Produkt f{\"u}r die Lebensmittel- und die chemische Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit wird die vollst{\"a}ndige Umwandlung der fermentierbaren Zucker in der Silage zu Milchs{\"a}ure angestrebt, um die maximale Ausbeute der organischen S{\"a}ure zu erreichen. Im ersten Verfahrensschritt wird die Silage gepresst und der erhaltene Presskuchen einer Liquid-Hot-Water-Behandlung unterzogen. Durch diese einfache Vorbehandlung k{\"o}nnen hohe Glucoseausbeuten im nachfolgenden SSF-Schritt bei gleichzeitig geringem Enzymeinsatz und Chemikalienverbrauch realisiert werden. Zur Aufreinigung der Milchs{\"a}ure wurden extraktive und chromatographische Methoden untersucht.}, language = {de} } @masterthesis{Giernich2024, type = {Bachelor Thesis}, author = {Giernich, Marie}, title = {Zookunft: Zoo der Zukunft}, publisher = {FH Aachen}, address = {Aachen}, pages = {93 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Inmitten globaler Natur- und Artenschutzherausforderungen ist die Transformation zoologischer Einrichtungen entscheidend. "Zookunft" pr{\"a}sentiert ein innovatives Konzept f{\"u}r ein Tropenhaus im K{\"o}lner Zoo, das Natur und Augmented Reality einzigartig verkn{\"u}pft. Ziel ist ein Raumkonzept, welches den Besucher:innen ein tiefes Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die Fauna und Flora des s{\"u}dostasiatischen Regenwaldes vermitteln soll. Durch die geschickte Integration von Augmented Reality entsteht eine innovative Lern- und Erlebniswelt, die Umweltschutz- und Artenschutzbem{\"u}hungen unterst{\"u}tzt und nachhaltige Bildung f{\"o}rdert. Besuchende tauchen aktiv in die faszinierende Welt des Regenwaldes ein, wenn Natur und Augmented Reality eine immersive Umgebung schaffen. "Zookunft" soll als Vorreiter f{\"u}r Zooumgestaltungen dienen, Mensch und Natur verbinden und nachhaltige Bildung f{\"o}rdern. Ein Raum, der Naturerlebnisse und Technologie beeindruckend kombiniert.}, language = {de} } @misc{PothMonzonTippkoetteretal.2009, author = {Poth, S. and Monzon, M. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Enzymatische Hydrolyse von vorbehandelter Lignocellulose}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950244}, pages = {1049}, year = {2009}, abstract = {Die {\"o}konomische Abh{\"a}ngigkeit von fossilen Brennstoffen und der klimatische Wandel durch die Nutzung dieser haben zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Rohstoffen f{\"u}r die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen gef{\"u}hrt. Ein viel versprechender Rohstoff in diesem Zusammenhang sind Zucker, die mittels enzymatischer Hydrolyse aus Lignocellulose gewonnen und beispielsweise zu Ethanol umgesetzt werden k{\"o}nnen. Dabei ist es notwendig die Hydrolyse in Hinsicht auf das verwendete Substrat und die Verwendung der entstehenden Hydrolysate f{\"u}r die Fermentation von Alkohol zu optimieren. Als Substrat dienen Cellulose- und Hemicellulose-Fraktionen, die durch thermo-chemische Vorbehandlung von Holz gewonnen werden. Die Vorbehandlung erfolgt bei unserem Projektpartner am Johann Heinrich von Th{\"u}nen Institut in Hamburg. Verschiedene kommerziell erh{\"a}ltliche Enzyme, thermostabile eingeschlossen, wurden auf ihre F{\"a}higkeit hin untersucht, diese Fraktionen zu den entsprechenden Zuckern umsetzen zu k{\"o}nnen. Um die Konzentration an fermentierbaren Zuckern zu steigern werden verschiedene Optimierungen durchgef{\"u}hrt, z. B. die Erh{\"o}hung der Substrat- bzw. Enzymkonzentrationen. Ein weiterer interessanter Ansatz, welcher ebenfalls verfolgt wird, ist es die Hydrolyse und die Fermentation in einem Schritt durchzuf{\"u}hren.}, language = {de} } @misc{StaubTippkoetterSucketal.2009, author = {Staub, C. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Ruf, F. and Sohling, U. and Ulber, Roland}, title = {Aufreinigung von Molkeproteinen mittels nat{\"u}rlicher Adsorbermaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950310}, pages = {1299}, year = {2009}, abstract = {Molke als Nebenprodukt der K{\"a}seherstellung wurde lange Zeit als Abfall betrachtet. Bedingt durch ihren hohen BOD (biological oxygen demand) war die direkte Einleitung in Gew{\"a}sser, aber auch der mikrobielle Abbau in Kl{\"a}ranlagen bedenklich. Falls eine Weiterverarbeitung der Molke stattfand, so geschah dies meist zu Molkepulver oder Proteinkonzentrat. Als Untersuchungen der Molkeproteine jedoch unter pharmazeutischen Gesichtspunkten interessante Eigenschaften nahelegten, stieg das Interesse am Bioprodukt Molke und ihren Proteinen an. So stehen beispielsweise f{\"u}r die Molkeproteine a-Lactalbumin (ala) und b-Lactoglobulin (blg) antibakterielle, anticancerogene und diverse andere physiologische Effekte in der Diskussion. Gegenw{\"a}rtig finden meist Membranverfahren zur Aufreinigung von Molkeproteinen Anwendung. Als alternatives Verfahren wurde am Institut f{\"u}r Bioverfahrenstechnik in Kaiserslautern ein chromatographisches Verfahren entwickelt, bei dem nat{\"u}rliche Tonminerale zum Einsatz kamen. Nach chemischer und physikalischer Modifikation des Ausgangsmaterials durch den Hersteller S{\"u}d-Chemie wurden drei der Adsorber f{\"u}r n{\"a}here Untersuchungen zur Auftrennung von Molkeproteinen aus Molkekonzentrat herangezogen. Nach einer Cross-Flow-Filtration des Molkekonzentrats erfolgte die Aufreinigung der Molkeproteine in einem FPLC-System.}, language = {de} } @article{GollandKriegesmann2023, author = {Golland, Alexander and Kriegesmann, Torben}, title = {Zivilprozessuale Fragen zum datenschutzrechtlichen Schadensersatzanspruch}, series = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, journal = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, number = {10}, publisher = {Beck}, address = {M{\"u}nchen}, issn = {2698-7988}, pages = {733 -- 739}, year = {2023}, abstract = {Im Verfahren gegen die {\"O}sterreichische Post AG (Rs. C-300/21) befasste sich der EuGH erstmals mit dem in Art. 82 DS-GVO geregelten datenschutzrechtlichen Schadensersatzanspruch. Mit den Klarstellungen des EuGH verschieben sich die Probleme nun st{\"a}rker zu den „klassischen" Fragen des Schadensersatzrechts im Zivilprozess. Relevant sind dabei vor allem Aspekte der Darlegungs- und Beweislast und deren Besonderheiten mit Blick auf den Ersatz immaterieller Sch{\"a}den. Der Beitrag fokussiert sich auf die Voraussetzungen und den dabei zu f{\"u}hrenden Tatsachenbeweis bei der Klage des Betroffenen gegen den Verantwortlichen auf Ersatz immaterieller Sch{\"a}den.}, language = {de} } @incollection{Golland2024, author = {Golland, Alexander}, title = {Kommentierung von \S\S 6 bis 10 EKD-Datenschutzgesetz}, series = {EKD-Datenschutzgesetz. Datenschutzbestimmungen der evangelischen Kirche}, booktitle = {EKD-Datenschutzgesetz. Datenschutzbestimmungen der evangelischen Kirche}, editor = {Wagner, Ralph}, publisher = {Nomos}, address = {Baden-Baden}, isbn = {978-3-8487-8111-9}, pages = {153 -- 228}, year = {2024}, language = {de} } @techreport{BarnatArntzBerneckeretal.2024, type = {Working Paper}, author = {Barnat, Miriam and Arntz, Kristian and Bernecker, Andreas and Fissabre, Anke and Franken, Norbert and Goldbach, Daniel and H{\"u}ning, Felix and J{\"o}rissen, J{\"o}rg and Kirsch, Ansgar and Pettrak, J{\"u}rgen and Rexforth, Matthias and Josef, Rosenkranz and Terstegge, Andreas}, title = {Strategische Gestaltung von Studieng{\"a}ngen f{\"u}r die Zukunft: Ein kollaborativ entwickeltes Self-Assessment}, series = {Hochschulforum Digitalisierung - Diskussionspapier}, journal = {Hochschulforum Digitalisierung - Diskussionspapier}, publisher = {Stifterverband f{\"u}r die Deutsche Wissenschaft}, address = {Berlin}, issn = {2365-7081}, pages = {16 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Das Diskussionspapier beschreibt einen Prozess an der FH Aachen zur Entwicklung und Implementierung eines Self-Assessment-Tools f{\"u}r Studieng{\"a}nge. Dieser Prozess zielte darauf ab, die Relevanz der Themen Digitalisierung, Internationalisierung und Nachhaltigkeit in Studieng{\"a}ngen zu st{\"a}rken. Durch Workshops und kollaborative Entwicklung mit Studiendekan:innen entstand ein Fragebogen, der zur Reflexion und strategischen Weiterentwicklung der Studieng{\"a}nge dient.}, language = {de} } @inproceedings{KramerBragardRitzetal.2024, author = {Kramer, Pia and Bragard, Michael and Ritz, Thomas and Ferfer, Ute and Schiffers, Tim}, title = {Visualizing, Enhancing and Predicting Students' Success through ECTS Monitoring}, series = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, booktitle = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, issn = {2165-9559}, doi = {10.1109/EDUCON60312.2024.10578652}, pages = {5 Seiten}, year = {2024}, abstract = {This paper serves as an introduction to the ECTS monitoring system and its potential applications in higher education. It also emphasizes the potential for ECTS monitoring to become a proactive system, supporting students by predicting academic success and identifying groups of potential dropouts for tailored support services. The use of the nearest neighbor analysis is suggested for improving data analysis and prediction accuracy.}, language = {en} } @inproceedings{RuettersBragardDolls2024, author = {R{\"u}tters, Ren{\´e} and Bragard, Michael and Dolls, Sarah}, title = {The Inverted Rotary Pendulum: Facilitating Practical Teaching in Advanced Control Engineering}, series = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, booktitle = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, issn = {2165-9559}, doi = {10.1109/EDUCON60312.2024.10578937}, pages = {5 Seiten}, year = {2024}, abstract = {This paper outlines a practical approach to teach control engineering principles, with an inverted rotary pendulum, serving as an illustrative example. It shows how the pendulum is embedded in an advanced course of control engineering. This approach is incorporated into a flipped-classroom concept, as well as classical teaching concepts, offering students practical experience in control engineering. In addition, the design of the pendulum is shown, using a Raspberry Pi as the target platform for Matlab Simulink. This pendulum can be used in the classroom to evaluate the controller design mentioned above. It is analysed if the use of the pendulum generates a deeper understanding of the learning contents.}, language = {en} } @inproceedings{BeckerBragard2024, author = {Becker, Tim and Bragard, Michael}, title = {Low-Voltage DC Training Lab for Electric Drives - Optimizing the Balancing Act Between High Student Throughput and Individual Learning Speed}, series = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, booktitle = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, issn = {2165-9559}, doi = {10.1109/EDUCON60312.2024.10578902}, pages = {8 Seiten}, year = {2024}, abstract = {After a brief introduction of conventional laboratory structures, this work focuses on an innovative and universal approach for a setup of a training laboratory for electric machines and drive systems. The novel approach employs a central 48 V DC bus, which forms the backbone of the structure. Several sets of DC machine, asynchronous machine and synchronous machine are connected to this bus. The advantages of the novel system structure are manifold, both from a didactic and a technical point of view: Student groups can work on their own performance level in a highly parallelized and at the same time individualized way. Additional training setups (similar or different) can easily be added. Only the total power dissipation has to be provided, i.e. the DC bus balances the power flow between the student groups. Comparative results of course evaluations of several cohorts of students are shown.}, language = {en} } @incollection{Fissabre2024, author = {Fissabre, Anke}, title = {Eine moderne Sainte-Chapelle in K{\"o}ln. Otto Bartnings Stahlkirche auf der Pressa 1928}, series = {Baugedanken: Einsichten, Ansichten, Aussichten f{\"u}r Jan Pieper zum 80. Geburtstag}, booktitle = {Baugedanken: Einsichten, Ansichten, Aussichten f{\"u}r Jan Pieper zum 80. Geburtstag}, editor = {Naujokat, Anke and Hake, Verena and Schindler, Bruno and Sch{\"o}tten, Bj{\"o}rn}, publisher = {Geym{\"u}ller Verag f{\"u}r Architektur}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-943164-87-9}, pages = {66 -- 81}, year = {2024}, language = {de} } @misc{FrauenrathDieringerPateletal.2011, author = {Frauenrath, Tobias and Dieringer, Matthias and Patel, Nishant and Zerdem, Celal and Hentschel, Jan and Renz, Wolfgang and Niendorf, Thoralf}, title = {From Artifact to Merit: Cardiac Gated MRI at 7T \& 3T using Magneto-Hydrodynamic Effects for Synchronization}, series = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, journal = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, issn = {1545-4428}, year = {2011}, abstract = {ECG is corrupted by magneto-hydrodynamic effects at higher magnetic field strength. Artifacts in the ECG trace and severe T-wave elevation might be mis-interpreted as R-waves. MHD being inherently sensitive to blood flow and blood velocity provides an alternative approach for cardiac gating, even in peripheral target areas far away from the commonly used upper torso positions of ECG electrodes. This feature would be very beneficial to address traveling time induced motion artifacts and trigger latency related issues raised by ECG-gated peripheral MR angiography. For all those reasons, this work proposes the use of MHD-trigger for cardiac gated MR.}, language = {en} } @misc{FrauenrathdeGeyerd'OrthNiendorf2011, author = {Frauenrath, Tobias and de Geyer d'Orth, Thibaut and Niendorf, Thoralf}, title = {Assessment of Accuracy \& Reproducibility of ECG, Pulse Oximetry \& Phonocardiogram Gating of Cardiac MRI at 7T}, series = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, journal = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, issn = {1545-4428}, year = {2011}, abstract = {At (ultra)high magnetic fields the artifact sensitivity of ECG recordings increases. This bears the risk of R-wave mis-registration which has been consistently reported for ECG triggered CMR at 7.0T. Realizing the constraints of conventional ECG, acoustic cardiac triggering (ACT) has been proposed. The clinical ACT has not been carefully examined yet. For this reason, this work scrutinizes the suitability, accuracy and reproducibility of ACT for CMR at 7.0T. For this purpose, the trigger reliability and trigger detection variance are examined together with an qualitative and quantitative assessment of image quality of the heart at 7.0T.}, language = {en} } @misc{MartinFrauenrathZerdemetal.2011, author = {Martin, Conrad Steven and Frauenrath, Tobias and Zerdem, Celal and Renz, Wolfgang and Niendorf, Thoralf}, title = {Evaluation of Magneto Alert Sensor (MALSE) to Improve MR Safety by Decreasing the Incidence of Ferromagnetic Projectile Accidents}, series = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, journal = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, issn = {1545-4428}, year = {2011}, abstract = {The magnetic forces of fringe magnetic fields of MR systems on ferromagnetic components can impose a severe patient, occupational health and safety hazard. MRI accidents are listed as number 9 of the top 10 risks in modern medicine. With the advent of ultrahigh field MR systems including passively shielded magnet versions, this risk, commonly known as the missile or projectile effect is even more pronounced. A strategy employing magnetic field sensors which can be attached to ferromagnetic objects that are commonly used in a clinical environment is conceptually appealing for the pursuit of reducing the risk of ferromagnetic projectile accidents.}, language = {en} } @misc{FrauenrathRenzRiegeretal.2010, author = {Frauenrath, Tobias and Renz, Wolfgang and Rieger, Jan and G{\"o}mmel, Andreas and Butenweg, Christoph and Niendorf, Thoralf}, title = {High Spatial Resolution 3D MRI of the Larynx Using a Dedicated TX/RX Phased Array Coil at 7.0T}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {MRI holds great potential for elucidating laryngeal and vocal fold anatomy together with the assessment of physiological processes associated in human phonation. However, MRI of human phonation remains very challenging due to the small size of the targeted structures, interfering signal from fat, air between the vocal folds and surrounding muscles and physiological motion. These anatomical/physiological constraints translate into stringent technical requirements in balancing, scan time, image contrast, immunity to physiological motion, temporal resolution and spatial resolution. Motivated by these challenges and limitations this study is aiming at translating the sensitivity gain at ultra-high magnetic fields for enhanced high spatial resolution 3D imaging of the larynx and vocal tract. To approach this goal a dedicated two channel TX/RX larynx coil is being proposed.}, language = {en} } @misc{HezelFrauenrathRenzetal.2010, author = {Hezel, Fabian and Frauenrath, Tobias and Renz, Wolfgang and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {Feasibility of CINE Myocardial T2* Mapping Using Susceptibility Weighted Gradient-Echo Imaging at 7.0 T}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {This study is designed to demonstrate the promise of susceptibility weighted 2D CINE FLASH and T2* Mapping of the heart at 7T.}, language = {en} } @misc{FrauenrathBeckerHezeletal.2010, author = {Frauenrath, Tobias and Becker, Meike and Hezel, Fabian and Krombach, Gabriele A. and Kremer, Ute and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {Comparison of Left Function Assessment Using Phonocardiogram and Electrocardiogram Triggered 2D SSFP CINE MR Imaging at 1.5 T and 3.0 T}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {As high-field cardiac MRI (CMR) becomes more widespread the propensity of ECG to distortions and mistriggering increases and with it the motivation for a cardiac triggering alternative. Hence, this study explores the suitability of acoustic cardiac triggering (ACT) for left ventricular (LV) function assessment in healthy subjects at 1.5T and 3.0T.}, language = {en} } @misc{DieringerRenzLindeletal.2010, author = {Dieringer, Matthias A. and Renz, Wolfgang and Lindel, Tomasz and Seifert, Frank and Frauenrath, Tobias and Waiczies, Helmar and von Knobelsdorff-Brenkhoff, Florian and Santoro, Davide and Hoffmann, Werner and Ittermann, Bernd and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {4CH TX/RX Surface Coil for 7T: Design, Optimization and Application for Cardiac Function Imaging}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {Practical impediments of ultra high field cardiovascular MR (CVMR) can be catalogued in exacerbated magnetic field and radio frequency (RF) inhomogeneities, susceptibility and off-resonance effects, conductive and dielectric effects in tissue, and RF power deposition constraints, which all bear the potential to spoil the benefit of CVMR at 7T. Therefore, a four element cardiac transceive surface coil array was developed. Cardiac imaging provided clinically acceptable signal homogeneity with an excellent blood myocardium contrast. Subtle anatomic structures, such as pericardium, mitral and tricuspid valves and their apparatus, papillary muscles, and trabecles were accurately delineated.}, language = {en} } @article{FiedlerOrzadaFloeseretal.2021, author = {Fiedler, Thomas M. and Orzada, Stephan and Fl{\"o}ser, Martina and Rietsch, Stefan H. G. and Quick, Harald H. and Ladd, Mark E. and Bitz, Andreas}, title = {Performance analysis of integrated RF microstrip transmit antenna arrays with high channel count for body imaging at 7 T}, series = {NMR in Biomedicine}, volume = {34}, journal = {NMR in Biomedicine}, number = {7}, publisher = {Wiley}, address = {Weinheim}, issn = {0952-3480 (ISSN)}, doi = {10.1002/nbm.4515}, pages = {18 SeitenWiley}, year = {2021}, abstract = {The aim of the current study was to investigate the performance of integrated RF transmit arrays with high channel count consisting of meander microstrip antennas for body imaging at 7 T and to optimize the position and number of transmit ele- ments. RF simulations using multiring antenna arrays placed behind the bore liner were performed for realistic exposure conditions for body imaging. Simulations were performed for arrays with as few as eight elements and for arrays with high channel counts of up to 48 elements. The B1+ field was evaluated regarding the degrees of freedom for RF shimming in the abdomen. Worst-case specific absorption rate (SARwc ), SAR overestimation in the matrix compression, the number of virtual obser- vation points (VOPs) and SAR efficiency were evaluated. Constrained RF shimming was performed in differently oriented regions of interest in the body, and the devia- tion from a target B1+ field was evaluated. Results show that integrated multiring arrays are able to generate homogeneous B1+ field distributions for large FOVs, espe- cially for coronal/sagittal slices, and thus enable body imaging at 7 T with a clinical workflow; however, a low duty cycle or a high SAR is required to achieve homoge- neous B1+ distributions and to exploit the full potential. In conclusion, integrated arrays allow for high element counts that have high degrees of freedom for the pulse optimization but also produce high SARwc , which reduces the SAR accuracy in the VOP compression for low-SAR protocols, leading to a potential reduction in array performance. Smaller SAR overestimations can increase SAR accuracy, but lead to a high number of VOPs, which increases the computational cost for VOP evaluation and makes online SAR monitoring or pulse optimization challenging. Arrays with interleaved rings showed the best results in the study.}, language = {en} } @article{HarrisKleefeld2018, author = {Harris, Isaac and Kleefeld, Andreas}, title = {The inverse scattering problem for a conductive boundary condition and transmission eigenvalues}, series = {Applicable Analysis}, volume = {99}, journal = {Applicable Analysis}, number = {3}, publisher = {Taylor \& Francis}, address = {London}, issn = {1563-504X}, doi = {10.1080/00036811.2018.1504028}, pages = {508 -- 529}, year = {2018}, abstract = {In this paper, we consider the inverse scattering problem associated with an inhomogeneous media with a conductive boundary. In particular, we are interested in two problems that arise from this inverse problem: the inverse conductivity problem and the corresponding interior transmission eigenvalue problem. The inverse conductivity problem is to recover the conductive boundary parameter from the measured scattering data. We prove that the measured scatted data uniquely determine the conductivity parameter as well as describe a direct algorithm to recover the conductivity. The interior transmission eigenvalue problem is an eigenvalue problem associated with the inverse scattering of such materials. We investigate the convergence of the eigenvalues as the conductivity parameter tends to zero as well as prove existence and discreteness for the case of an absorbing media. Lastly, several numerical and analytical results support the theory and we show that the inside-outside duality method can be used to reconstruct the interior conductive eigenvalues.}, language = {en} } @article{KleefeldPieronek2020, author = {Kleefeld, Andreas and Pieronek, J.}, title = {Elastic transmission eigenvalues and their computation via the method of fundamental solutions}, series = {Applicable Analysis}, volume = {100}, journal = {Applicable Analysis}, number = {16}, publisher = {Taylore \& Francis}, address = {London}, issn = {1563-504X}, doi = {10.1080/00036811.2020.1721473}, pages = {3445 -- 3462}, year = {2020}, abstract = {A stabilized version of the fundamental solution method to catch ill-conditioning effects is investigated with focus on the computation of complex-valued elastic interior transmission eigenvalues in two dimensions for homogeneous and isotropic media. Its algorithm can be implemented very shortly and adopts to many similar partial differential equation-based eigenproblems as long as the underlying fundamental solution function can be easily generated. We develop a corroborative approximation analysis which also implicates new basic results for transmission eigenfunctions and present some numerical examples which together prove successful feasibility of our eigenvalue recovery approach.}, language = {en} } @article{BreussKleefeld2020, author = {Breuß, Michael and Kleefeld, Andreas}, title = {Implicit monotone difference methods for scalar conservation laws with source terms}, series = {Acta Mathematica Vietnamica}, volume = {45}, journal = {Acta Mathematica Vietnamica}, publisher = {Springer Singapore}, address = {Singapore}, issn = {2315-4144}, doi = {10.1007/s40306-019-00354-1}, pages = {709 -- 738}, year = {2020}, abstract = {In this article, a concept of implicit methods for scalar conservation laws in one or more spatial dimensions allowing also for source terms of various types is presented. This material is a significant extension of previous work of the first author (Breuß SIAM J. Numer. Anal. 43(3), 970-986 2005). Implicit notions are developed that are centered around a monotonicity criterion. We demonstrate a connection between a numerical scheme and a discrete entropy inequality, which is based on a classical approach by Crandall and Majda. Additionally, three implicit methods are investigated using the developed notions. Next, we conduct a convergence proof which is not based on a classical compactness argument. Finally, the theoretical results are confirmed by various numerical tests.}, language = {en} } @article{AsanteAsamaniKleefeldWade2020, author = {Asante-Asamani, E.O. and Kleefeld, Andreas and Wade, B.A.}, title = {A second-order exponential time differencing scheme for non-linear reaction-diffusion systems with dimensional splitting}, series = {Journal of Computational Physics}, volume = {415}, journal = {Journal of Computational Physics}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0021-9991}, doi = {10.1016/j.jcp.2020.109490}, year = {2020}, abstract = {A second-order L-stable exponential time-differencing (ETD) method is developed by combining an ETD scheme with approximating the matrix exponentials by rational functions having real distinct poles (RDP), together with a dimensional splitting integrating factor technique. A variety of non-linear reaction-diffusion equations in two and three dimensions with either Dirichlet, Neumann, or periodic boundary conditions are solved with this scheme and shown to outperform a variety of other second-order implicit-explicit schemes. An additional performance boost is gained through further use of basic parallelization techniques.}, language = {en} } @incollection{Kleefeld2020, author = {Kleefeld, Andreas}, title = {Numerical calculation of interior transmission eigenvalues with mixed boundary conditions}, series = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, booktitle = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-48185-8 (Hardcover)}, doi = {10.1007/978-3-030-48186-5_9}, pages = {173 -- 195}, year = {2020}, abstract = {Interior transmission eigenvalue problems for the Helmholtz equation play an important role in inverse wave scattering. Some distribution properties of those eigenvalues in the complex plane are reviewed. Further, a new scattering model for the interior transmission eigenvalue problem with mixed boundary conditions is described and an efficient algorithm for computing the interior transmission eigenvalues is proposed. Finally, extensive numerical results for a variety of two-dimensional scatterers are presented to show the validity of the proposed scheme.}, language = {en} } @article{MartinVaqueroKleefeld2020, author = {Mart{\´i}n-Vaquero, J. and Kleefeld, Andreas}, title = {Solving nonlinear parabolic PDEs in several dimensions: Parallelized ESERK codes}, series = {Journal of Computational Physics}, journal = {Journal of Computational Physics}, number = {423}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0021-9991}, doi = {10.1016/j.jcp.2020.109771}, year = {2020}, abstract = {There is a very large number of very important situations which can be modeled with nonlinear parabolic partial differential equations (PDEs) in several dimensions. In general, these PDEs can be solved by discretizing in the spatial variables and transforming them into huge systems of ordinary differential equations (ODEs), which are very stiff. Therefore, standard explicit methods require a large number of iterations to solve stiff problems. But implicit schemes are computationally very expensive when solving huge systems of nonlinear ODEs. Several families of Extrapolated Stabilized Explicit Runge-Kutta schemes (ESERK) with different order of accuracy (3 to 6) are derived and analyzed in this work. They are explicit methods, with stability regions extended, along the negative real semi-axis, quadratically with respect to the number of stages s, hence they can be considered to solve stiff problems much faster than traditional explicit schemes. Additionally, they allow the adaptation of the step length easily with a very small cost. Two new families of ESERK schemes (ESERK3 and ESERK6) are derived, and analyzed, in this work. Each family has more than 50 new schemes, with up to 84.000 stages in the case of ESERK6. For the first time, we also parallelized all these new variable step length and variable number of stages algorithms (ESERK3, ESERK4, ESERK5, and ESERK6). These parallelized strategies allow to decrease times significantly, as it is discussed and also shown numerically in two problems. Thus, the new codes provide very good results compared to other well-known ODE solvers. Finally, a new strategy is proposed to increase the efficiency of these schemes, and it is discussed the idea of combining ESERK families in one code, because typically, stiff problems have different zones and according to them and the requested tolerance the optimum order of convergence is different.}, language = {en} } @article{Kleefeld2021, author = {Kleefeld, Andreas}, title = {The hot spots conjecture can be false: some numerical examples}, series = {Advances in Computational Mathematics}, volume = {47}, journal = {Advances in Computational Mathematics}, publisher = {Springer}, address = {Dordrecht}, issn = {1019-7168}, doi = {10.1007/s10444-021-09911-5}, year = {2021}, abstract = {The hot spots conjecture is only known to be true for special geometries. This paper shows numerically that the hot spots conjecture can fail to be true for easy to construct bounded domains with one hole. The underlying eigenvalue problem for the Laplace equation with Neumann boundary condition is solved with boundary integral equations yielding a non-linear eigenvalue problem. Its discretization via the boundary element collocation method in combination with the algorithm by Beyn yields highly accurate results both for the first non-zero eigenvalue and its corresponding eigenfunction which is due to superconvergence. Additionally, it can be shown numerically that the ratio between the maximal/minimal value inside the domain and its maximal/minimal value on the boundary can be larger than 1 + 10- 3. Finally, numerical examples for easy to construct domains with up to five holes are provided which fail the hot spots conjecture as well.}, language = {en} } @misc{BurgethKleefeldNaegeletal.2020, author = {Burgeth, Bernhard and Kleefeld, Andreas and Naegel, Beno{\^i}t and Perret, Benjamin}, title = {Editorial — Special Issue: ISMM 2019}, series = {Mathematical Morphology - Theory and Applications}, volume = {4}, journal = {Mathematical Morphology - Theory and Applications}, number = {1}, publisher = {De Gruyter}, address = {Warschau}, issn = {2353-3390}, doi = {10.1515/mathm-2020-0200}, pages = {159 -- 161}, year = {2020}, abstract = {This editorial presents the Special Issue dedicated to the conference ISMM 2019 and summarizes the articles published in this Special Issue.}, language = {en} } @article{KleefeldZimmermann2022, author = {Kleefeld, Andreas and Zimmermann, M.}, title = {Computing Elastic Interior Transmission Eigenvalues}, series = {Integral Methods in Science and Engineering}, journal = {Integral Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian and Bodmann, Bardo E.J. and Harris, Paul J.}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-031-07171-3}, doi = {10.1007/978-3-031-07171-3_10}, pages = {139 -- 155}, year = {2022}, abstract = {An alternative method is presented to numerically compute interior elastic transmission eigenvalues for various domains in two dimensions. This is achieved by discretizing the resulting system of boundary integral equations in combination with a nonlinear eigenvalue solver. Numerical results are given to show that this new approach can provide better results than the finite element method when dealing with general domains.}, language = {en} } @inproceedings{BurgethKleefeldZhangetal.2022, author = {Burgeth, Bernhard and Kleefeld, Andreas and Zhang, Eugene and Zhang, Yue}, title = {Towards Topological Analysis of Non-symmetric Tensor Fields via Complexification}, series = {Discrete Geometry and Mathematical Morphology}, booktitle = {Discrete Geometry and Mathematical Morphology}, editor = {Baudrier, {\´E}tienne and Naegel, Beno{\^i}t and Kr{\"a}henb{\"u}hl, Adrien and Tajine, Mohamed}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-031-19897-7}, doi = {10.1007/978-3-031-19897-7_5}, pages = {48 -- 59}, year = {2022}, abstract = {Fields of asymmetric tensors play an important role in many applications such as medical imaging (diffusion tensor magnetic resonance imaging), physics, and civil engineering (for example Cauchy-Green-deformation tensor, strain tensor with local rotations, etc.). However, such asymmetric tensors are usually symmetrized and then further processed. Using this procedure results in a loss of information. A new method for the processing of asymmetric tensor fields is proposed restricting our attention to tensors of second-order given by a 2x2 array or matrix with real entries. This is achieved by a transformation resulting in Hermitian matrices that have an eigendecomposition similar to symmetric matrices. With this new idea numerical results for real-world data arising from a deformation of an object by external forces are given. It is shown that the asymmetric part indeed contains valuable information.}, language = {en} } @article{ChwallekNawrathKrastinaetal.2024, author = {Chwallek, Constanze and Nawrath, Lara and Krastina, Anzelika and Bruksle, Ieva}, title = {Supportive research on sustainable entrepreneurship and business practices}, series = {SECA Sustainable Entrepreneurship for Climate Action}, journal = {SECA Sustainable Entrepreneurship for Climate Action}, number = {3}, publisher = {Lapland University of Applied Sciences Ltd}, address = {Rovaniemi}, isbn = {978-952-316-514-4 (pdf)}, issn = {2954-1654 (on-line publication)}, pages = {67 Seiten}, year = {2024}, language = {en} } @article{HarrisKleefeld2022, author = {Harris, Isaac and Kleefeld, Andreas}, title = {Analysis and computation of the transmission eigenvalues with a conductive boundary condition}, series = {Applicable Analysis}, volume = {101}, journal = {Applicable Analysis}, number = {6}, publisher = {Taylor \& Francis}, address = {London}, issn = {1563-504X}, doi = {10.1080/00036811.2020.1789598}, pages = {1880 -- 1895}, year = {2022}, abstract = {We provide a new analytical and computational study of the transmission eigenvalues with a conductive boundary condition. These eigenvalues are derived from the scalar inverse scattering problem for an inhomogeneous material with a conductive boundary condition. The goal is to study how these eigenvalues depend on the material parameters in order to estimate the refractive index. The analytical questions we study are: deriving Faber-Krahn type lower bounds, the discreteness and limiting behavior of the transmission eigenvalues as the conductivity tends to infinity for a sign changing contrast. We also provide a numerical study of a new boundary integral equation for computing the eigenvalues. Lastly, using the limiting behavior we will numerically estimate the refractive index from the eigenvalues provided the conductivity is sufficiently large but unknown.}, language = {en} } @article{ClausnitzerKleefeld2024, author = {Clausnitzer, Julian and Kleefeld, Andreas}, title = {A spectral Galerkin exponential Euler time-stepping scheme for parabolic SPDEs on two-dimensional domains with a C² boundary}, series = {Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B}, volume = {29}, journal = {Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B}, number = {4}, publisher = {AIMS}, address = {Springfield}, issn = {1531-3492}, doi = {10.3934/dcdsb.2023148}, pages = {1624 -- 1651}, year = {2024}, abstract = {We consider the numerical approximation of second-order semi-linear parabolic stochastic partial differential equations interpreted in the mild sense which we solve on general two-dimensional domains with a C² boundary with homogeneous Dirichlet boundary conditions. The equations are driven by Gaussian additive noise, and several Lipschitz-like conditions are imposed on the nonlinear function. We discretize in space with a spectral Galerkin method and in time using an explicit Euler-like scheme. For irregular shapes, the necessary Dirichlet eigenvalues and eigenfunctions are obtained from a boundary integral equation method. This yields a nonlinear eigenvalue problem, which is discretized using a boundary element collocation method and is solved with the Beyn contour integral algorithm. We present an error analysis as well as numerical results on an exemplary asymmetric shape, and point out limitations of the approach.}, language = {en} } @article{FrauenrathHezelRenzetal.2010, author = {Frauenrath, Tobias and Hezel, Fabian and Renz, Wolfgang and de Geyer d'Orth, Thibaut and Dieringer, Matthias and von Knobelsdorf-Brenkenhoff, Florian and Prothmann, Marcel and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {Acoustic cardiac triggering: a practical solution for synchronization and gating of cardiovascular magnetic resonance at 7 Tesla}, series = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance}, volume = {12}, journal = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance}, number = {1}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {1532-429X}, doi = {10.1186/1532-429X-12-67}, year = {2010}, abstract = {Background To demonstrate the applicability of acoustic cardiac triggering (ACT) for imaging of the heart at ultrahigh magnetic fields (7.0 T) by comparing phonocardiogram, conventional vector electrocardiogram (ECG) and traditional pulse oximetry (POX) triggered 2D CINE acquisitions together with (i) a qualitative image quality analysis, (ii) an assessment of the left ventricular function parameter and (iii) an examination of trigger reliability and trigger detection variance derived from the signal waveforms. Results ECG was susceptible to severe distortions at 7.0 T. POX and ACT provided waveforms free of interferences from electromagnetic fields or from magneto-hydrodynamic effects. Frequent R-wave mis-registration occurred in ECG-triggered acquisitions with a failure rate of up to 30\% resulting in cardiac motion induced artifacts. ACT and POX triggering produced images free of cardiac motion artefacts. ECG showed a severe jitter in the R-wave detection. POX also showed a trigger jitter of approximately Δt = 72 ms which is equivalent to two cardiac phases. ACT showed a jitter of approximately Δt = 5 ms only. ECG waveforms revealed a standard deviation for the cardiac trigger offset larger than that observed for ACT or POX waveforms. Image quality assessment showed that ACT substantially improved image quality as compared to ECG (image quality score at end-diastole: ECG = 1.7 ± 0.5, ACT = 2.4 ± 0.5, p = 0.04) while the comparison between ECG vs. POX gated acquisitions showed no significant differences in image quality (image quality score: ECG = 1.7 ± 0.5, POX = 2.0 ± 0.5, p = 0.34). Conclusions The applicability of acoustic triggering for cardiac CINE imaging at 7.0 T was demonstrated. ACT's trigger reliability and fidelity are superior to that of ECG and POX. ACT promises to be beneficial for cardiovascular magnetic resonance at ultra-high field strengths including 7.0 T.}, language = {en} } @article{KobFrauenrath2009, author = {Kob, Malte and Frauenrath, Tobias}, title = {A system for parallel measurement of glottis opening and larynx position}, series = {Biomedical Signal Processing and Control}, volume = {4}, journal = {Biomedical Signal Processing and Control}, number = {3}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {1746-8108}, doi = {10.1016/j.bspc.2009.03.004}, pages = {221 -- 228}, year = {2009}, abstract = {The simultaneous assessment of glottal dynamics and larynx position can be beneficial for the diagnosis of disordered voice or speech production and swallowing. Up to now, methods either concentrate on assessment of the glottis opening using optical, acoustical or electrical (electroglottography, EGG) methods, or on visualisation of the larynx position using ultrasound, computer tomography or magnetic resonance imaging techniques. The method presented here makes use of a time-multiplex measurement approach of space-resolved transfer impedances through the larynx. The fast sequence of measurements allows a quasi simultaneous assessment of both larynx position and EGG signal using up to 32 transmit-receive signal paths. The system assesses the dynamic opening status of the glottis as well as the vertical and back/forward motion of the larynx. Two electrode-arrays are used for the measurement of the electrical transfer impedance through the neck in different directions. From the acquired data the global and individual conductivity is calculated as well as a 2D point spatial representation of the minimum impedance. The position information is shown together with classical EGG signals allowing a synchronous visual assessment of glottal area and larynx position. A first application to singing voice analysis is presented that indicate a high potential of the method for use as a non-invasive tool in the diagnosis of voice, speech, and swallowing disorders.}, language = {en} } @article{HeinrichsUttingFrauenrathetal.2009, author = {Heinrichs, Uwe and Utting, Jane F. and Frauenrath, Tobias and Hezel, Fabian and Krombach, Gabriele A. and Hodenius, Michael A. J. and Kozerke, Sebastian and Niendorf, Thoralf}, title = {Myocardial T2 mapping free of distortion using susceptibility-weighted fast spin-echo imaging: A feasibility study at 1.5 T and 3.0 T}, series = {Magnetic Resonance in Medicine}, volume = {62}, journal = {Magnetic Resonance in Medicine}, number = {3}, publisher = {Wiley-Liss}, address = {New York}, issn = {1522-2594}, doi = {10.1002/mrm.22054}, pages = {822 -- 828}, year = {2009}, abstract = {This study demonstrates the feasibility of applying free-breathing, cardiac-gated, susceptibility-weighted fast spin-echo imaging together with black blood preparation and navigator-gated respiratory motion compensation for anatomically accurate T₂ mapping of the heart. First, T₂ maps are presented for oil phantoms without and with respiratory motion emulation (T₂ = (22.1 ± 1.7) ms at 1.5 T and T₂ = (22.65 ± 0.89) ms at 3.0 T). T₂ relaxometry of a ferrofluid revealed relaxivities of R2 = (477.9 ± 17) mM⁻¹s⁻¹ and R2 = (449.6 ± 13) mM⁻¹s⁻¹ for UFLARE and multiecho gradient-echo imaging at 1.5 T. For inferoseptal myocardial regions mean T₂ values of 29.9 ± 6.6 ms (1.5 T) and 22.3 ± 4.8 ms (3.0 T) were estimated. For posterior myocardial areas close to the vena cava T₂-values of 24.0 ± 6.4 ms (1.5 T) and 15.4 ± 1.8 ms (3.0 T) were observed. The merits and limitations of the proposed approach are discussed and its implications for cardiac and vascular T₂-mapping are considered.}, language = {en} } @article{FrauenrathNiendorfKob2008, author = {Frauenrath, Tobias and Niendorf, Thoralf and Kob, Malte}, title = {Acoustic method for synchronization of Magnetic Resonance Imaging (MRI)}, series = {Acta Acustica}, volume = {94}, journal = {Acta Acustica}, number = {1}, publisher = {Hirzel}, address = {Stuttgart}, issn = {1861-9959}, doi = {10.3813/AAA.918017}, pages = {148 -- 155}, year = {2008}, abstract = {Magnetic Resonance Imaging (MRI) of moving organs requires synchronization with physiological motion or flow, which dictate the viable window for data acquisition. To meet this challenge, this study proposes an acoustic gating device (ACG) that employs acquisition and processing of acoustic signals for synchronization while providing MRI compatibility, immunity to interferences with electro-magnetic and acoustic fields and suitability for MRI at high magnetic field strengths. The applicability and robustness of the acoustic gating approach is examined in a pilot study, where it substitutes conventional ECG-gating for cardiovascular MR. The merits and limitations of the ACG approach are discussed. Implications for MR imaging in the presence of physiological motion are considered including synchronization with other structure- or motion borne sounds.}, language = {en} } @article{Golland2024, author = {Golland, Alexander}, title = {Bußgelder bei Datenschutzverst{\"o}ßen durch Unternehmen}, series = {NJW Neue Juristische Wochenschrift}, journal = {NJW Neue Juristische Wochenschrift}, number = {6}, publisher = {Beck}, address = {M{\"u}nchen}, issn = {0341-1915}, pages = {325 -- 329}, year = {2024}, abstract = {Bald eine Dekade ist es her, dass diese ann{\"a}hernd mantraartig wiederholte Phrase Unternehmen zur Umsetzung datenschutzrechtlicher Vorgaben incentivierte. Was ist davon geblieben? Nur wenige in Deutschland verh{\"a}ngte Bußgelder erreichten Millionenh{\"o}he. Hintergrund ist (auch) das deutsche Ordnungswidrigkeitenrecht, welches in einem Spannungsverh{\"a}ltnis zu den Vorgaben der DS-GVO steht. Ein Bußgeldbescheid der Berliner Datenschutzaufsicht gegen die Deutsche Wohnen sollte Ausl{\"o}ser eines langen, fortdauernden Rechtsstreits werden. Auf Vorlage des KG hatte der EuGH in der Rechtssache C-807/21 („Deutsche Wohnen") erstmals Gelegenheit, sich zur Frage der Bußgeldhaftung zu positionieren.}, language = {de} } @article{GollandSchroeer2024, author = {Golland, Alexander and Schr{\"o}er, Jan-Erik}, title = {Error 404 im Vergabeverfahren: Datenschutz nicht gefunden?}, series = {VergabeR}, journal = {VergabeR}, number = {2}, publisher = {Wolters Kluwer}, address = {K{\"o}ln}, issn = {2366-2247}, pages = {75 -- 92}, year = {2024}, abstract = {Das Thema Datenschutz wurde bei der {\"o}ffentlichen Auftragsvergabe bislang vor allem in Bezug auf Drittlandtransfers personenbezogener Daten in die USA diskutiert. Jedoch spielt der Datenschutz f{\"u}r das Vergabeverfahren und f{\"u}r die Ausf{\"u}hrung datenschutzrelevanter Leistungen generell eine wesentliche Rolle. Gleichwohl herrschen bislang unter {\"o}ffentlichen Auftraggebern Schwierigkeiten, datenschutzrechtlich relevante Fallkonstellationen zu erkennen, die m{\"o}glichen Risiken daraus abzuleiten und, sofern dies gelingt, diesen Risiken angemessen zu begegnen. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der datenschutzrechtlichen Verantwortlichkeit, ihren Folgen und den daraus resultierenden Konsequenzen f{\"u}r die Gestaltung von Vergabeverfahren und Vergabeunterlagen.}, language = {de} } @article{GollandSchroeer2024, author = {Golland, Alexander and Schr{\"o}er, Jan-Erik}, title = {No risk, no fun? Ber{\"u}cksichtigung datenschutzrechtlicher Risiken im Vergabeverfahren}, series = {DSB Datenschutz-Berater}, journal = {DSB Datenschutz-Berater}, number = {5}, publisher = {DFV Mediengruppe}, address = {Frankfurt a.M.}, isbn = {0170-7256}, issn = {No risk, no fun? Ber{\"u}cksichtigung datenschutzrechtlicher Risiken im Vergabeverfahren}, pages = {114 -- 117}, year = {2024}, language = {de} } @article{Golland2024, author = {Golland, Alexander}, title = {Datenschutz beim Einsatz k{\"u}nstlicher Intelligenz im Unternehmen}, series = {NWB}, journal = {NWB}, number = {6}, publisher = {NWB}, address = {Herne}, issn = {0028-3460}, pages = {425 -- 432}, year = {2024}, abstract = {Seit Ende 2022 pr{\"a}gt das Schlagwort „K{\"u}nstliche Intelligenz" (KI) nicht nur den rechtswissenschaftlichen Diskurs. Die allgemeine Verf{\"u}gbarkeit von generativen KI-Modellen, allen voran die großen Sprachmodelle (Large Language Models, kurz: LLM) wie ChatGPT von OpenAI oder Bing AI von Microsoft, erfreuen sich gr{\"o}ßter Beliebtheit: LLM sind in der Lage, auf Grundlage statistischer Methoden - eine entsprechende Schnittstelle (Interface) vorausgesetzt - auch technisch wenig versierten Nutzern verst{\"a}ndliche Antworten auf ihre Fragen zu liefern. Dabei werden nicht nur umfassend Nutzerdaten verarbeitet, sondern auch auf weitere personenbezogene Daten zugegriffen sowie neue Daten erzeugt. Der Beitrag geht der Frage nach, welche spezifischen datenschutzrechtlichen Herausforderungen sich f{\"u}r Unternehmen beim Einsatz solcher LLM stellen.}, language = {de} } @incollection{Golland2022, author = {Golland, Alexander}, title = {Kommentierung von \S 7 Telekommunikation-Telemedien-Datenschutzgesetz}, series = {TTDSG}, booktitle = {TTDSG}, editor = {Riechert, Anne and Wilmer, Thomas}, publisher = {Erich Schmidt}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-503-20978-1}, pages = {145 -- 151}, year = {2022}, language = {de} } @incollection{Golland2022, author = {Golland, Alexander}, title = {Kommentierung von \S 26 Telekommunikation-Telemedien-Datenschutzgesetz}, series = {TTDSG}, booktitle = {TTDSG}, editor = {Riechert, Anne and Wilmer, Thomas}, publisher = {Erich Schmidt}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-503-20978-1}, pages = {439 -- 474}, year = {2022}, language = {de} } @article{Golland2023, author = {Golland, Alexander}, title = {Kompetenz nationaler Wettbewerbsbeh{\"o}rden zur Feststellung eines Verstoßes gegen die DS-GVO}, series = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, journal = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, number = {9}, publisher = {Beck}, address = {M{\"u}nchen}, pages = {680 -- 683}, year = {2023}, language = {de} } @article{GollandKelbch2023, author = {Golland, Alexander and Kelbch, Niklas}, title = {Kartellrecht vs. Datenschutzrecht: Rechtsgrundlagen f{\"u}r die Datenverarbeitung in sozialen Netzwerken}, series = {DSB Datenschutz-Berater}, journal = {DSB Datenschutz-Berater}, number = {9}, publisher = {DFV Mediengruppe}, address = {Frankfurt a.M.}, issn = {0170-7256}, pages = {247 -- 249}, year = {2023}, language = {de} } @article{OehlenschlaegerVolkmarStiefelmaieretal.2024, author = {Oehlenschl{\"a}ger, Katharina and Volkmar, Marianne and Stiefelmaier, Judith and Langsdorf, Alexander and Holtmann, Dirk and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {New insights into the influence of pre-culture on robust solvent production of C. acetobutylicum}, series = {Applied Microbiology and Biotechnology}, volume = {108}, journal = {Applied Microbiology and Biotechnology}, publisher = {Springer}, address = {Berlin, Heidelberg}, issn = {1432-0614}, doi = {10.1007/s00253-023-12981-8}, pages = {10 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Clostridia are known for their solvent production, especially the production of butanol. Concerning the projected depletion of fossil fuels, this is of great interest. The cultivation of clostridia is known to be challenging, and it is difficult to achieve reproducible results and robust processes. However, existing publications usually concentrate on the cultivation conditions of the main culture. In this paper, the influence of cryo-conservation and pre-culture on growth and solvent production in the resulting main cultivation are examined. A protocol was developed that leads to reproducible cultivations of Clostridium acetobutylicum. Detailed investigation of the cell conservation in cryo-cultures ensured reliable cell growth in the pre-culture. Moreover, a reason for the acid crash in the main culture was found, based on the cultivation conditions of the pre-culture. The critical parameter to avoid the acid crash and accomplish the shift to the solventogenesis of clostridia is the metabolic phase in which the cells of the pre-culture were at the time of inoculation of the main culture; this depends on the cultivation time of the pre-culture. Using cells from the exponential growth phase to inoculate the main culture leads to an acid crash. To achieve the solventogenic phase with butanol production, the inoculum should consist of older cells which are in the stationary growth phase. Considering these parameters, which affect the entire cultivation process, reproducible results and reliable solvent production are ensured.}, language = {en} } @article{HengsbachEngelCwienczeketal.2023, author = {Hengsbach, Jan-Niklas and Engel, Mareike and Cwienczek, Marcel and Stiefelmaier, Judith and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Scalable unseparated bioelectrochemical reactors by using a carbon fiber brush as stirrer and working electrode}, series = {ChemElectroChem}, volume = {10}, journal = {ChemElectroChem}, number = {21}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {2196-0216}, doi = {10.1002/celc.202300440}, pages = {9 Seiten}, year = {2023}, abstract = {The concept of energy conversion into platform chemicals using bioelectrochemical systems (BES) has gained increasing attention in recent years, as the technology simultaneously provides an opportunity for sustainable chemical production and tackles the challenge of Power-to-X technologies. There are many approaches to realize the industrial scale of BES. One concept is to equip standard bioreactors with static electrodes. However, large installations resulted in a negative influence on various reactor parameters. In this study, we present a new single-chamber BES based on a stirred tank reactor in which the stirrer was replaced by a carbon fiber brush, performing the functions of the working electrode and the stirrer. The reactor is characterized in abiotic studies and electro-fermentations with Clostridium acetobutylicum. Compared to standard reactors an increase in butanol production of 20.14±3.66 \% shows that the new BES can be efficiently used for bioelectrochemical processes.}, language = {en} } @article{vonKnobelsdorfBrenkenhoffFrauenrathProthmannetal.2010, author = {von Knobelsdorf-Brenkenhoff, Florian and Frauenrath, Tobias and Prothmann, Marcel and Dieringer, Matthias A. and Hezel, Fabian and Renz, Wolfgang and Kretschel, Kerstin and Niendorf, Thoralf and Schulz-Menger, Jeanette}, title = {Cardiac chamber quantification using magnetic resonance imaging at 7 Tesla—a pilot study}, volume = {20}, publisher = {Springer}, address = {Berlin, Heidelberg}, issn = {0938-7994}, doi = {10.1007/s00330-010-1888-2}, pages = {2844 -- 2852}, year = {2010}, abstract = {Objectives Interest in cardiovascular magnetic resonance (CMR) at 7 T is motivated by the expected increase in spatial and temporal resolution, but the method is technically challenging. We examined the feasibility of cardiac chamber quantification at 7 T. Methods A stack of short axes covering the left ventricle was obtained in nine healthy male volunteers. At 1.5 T, steady-state free precession (SSFP) and fast gradient echo (FGRE) cine imaging with 7 mm slice thickness (STH) were used. At 7 T, FGRE with 7 mm and 4 mm STH were applied. End-diastolic volume, end-systolic volume, ejection fraction and mass were calculated. Results All 7 T examinations provided excellent blood/myocardium contrast for all slice directions. No significant difference was found regarding ejection fraction and cardiac volumes between SSFP at 1.5 T and FGRE at 7 T, while volumes obtained from FGRE at 1.5 T were underestimated. Cardiac mass derived from FGRE at 1.5 and 7 T was larger than obtained from SSFP at 1.5 T. Agreement of volumes and mass between SSFP at 1.5 T and FGRE improved for FGRE at 7 T when combined with an STH reduction to 4 mm. Conclusions This pilot study demonstrates that cardiac chamber quantification at 7 T using FGRE is feasible and agrees closely with SSFP at 1.5 T.}, language = {en} }