Was ist Verfahrenstechnik?

Verfahrenstechnik ist eine Ingenieurwissenschaft Die Verfahrenstechnik als Ingenieurdisziplin erforscht Stoffänderungsverfahren, entwickelt und verwirklicht diese. Die Verfahrenstechnik befaßt sich damit, mittels chemischer, physikalischer, biologischer oder nuklearer Prozesse Stoffe in ihrer Art, ihrer Zusammensetzung oder ihren Eigenschaften umzuwandeln mit dem Ziel, nutzbare Treibstoffe, Zucker, Proteine, Kosmetika, Alkohole, Kunststoffe, Farbstoffe, Pflanzenschutzmittel oder Medikamente zu erzeugen. Das Ziel kann gelegentlich auch darin bestehen, Stoffeigenschaften unverändert zu erhalten, z.B. bei verpackten Lebens-, Genuß-, und Arzneimitteln. Die Anforderungen an Sicherheit und Umweltschutz haben neben der Aufgabe der ständigen Weiterentwicklung dieser Prozesse weitere verfahrenstechnische Anwendungsbereiche erschlossen. Der Verfahrensingenieur muß für die genannten Ziele die Vorgänge bei Stoffänderungsprozessen erforschen. Er kann damit Gesetzmäßigkeiten erkennen und formulieren, mit denen er Maschinen, Apparate und ganze Produktionsanlagen planen, berechnen, konstruieren, bauen und betreiben kann. Hauptaugenmerk seiner Aktivitäten muß sein, die geforderte Produktqualität mit sicheren und umweltverträglichen Prozessen und Produktionsanlagen bei rationellem Rohstoffbedarf und Energieeinsatz zu erreichen. Dabei dienen das gleiche Wissen und die gleichen Methoden, die zur Gestaltung der wirtschaftlichen Eigenschaften eines Verfahrens eingesetzt werden, auch zur Ausbildung der ökologischen Qualitäten.

Geschichte

Schon unsere frühen Vorfahren haben sich der Verfahrenstechnik bedient. Durch die Entdeckung des Feuers wurde es dem Menschen möglich, Stoffe die er in der Natur vorfand, in eine ihm genehme Form umzuwandeln. Ton wurde unter Wasserzusatz geformt - durch Brennen im Feuer wurden haltbare Gefäße hergestellt, die als Keramik Jahrtausende überdauerten. In der Terminologie der Verfahrenstechnik handelt es sich hier um das Anmaischen von Ton und das Trocknen. In der Bronzezeit, etwa ab 6000 v.Chr., gewann der Mensch durch Rösten von Erzen die reinen Metalle und schmiedete daraus Waffen und Gebrauchsgegenstände. Hier handelt es sich um die Verfahrenstechniken des Sichtens zum Abtrennen der tauben Gesteine vom Erz und das Schmelzen.
Der Gärungsprozeß wurde bereits von den Babyloniern um 6000 v.Chr. angewendet. Dabei gelang es, durch Zusatz von Hefe aus Fruchtsäften alkoholische Getränke zu gewinnen. Für diesen Stoffumwandlungsprozeß sind biologische Katalysatoren, sogenannte Enzyme, verantwortlich. In ähnlichen Prozessen verwandeln Milchsäurebakterien Milch in Joghurt oder Schimmelpilze verwandeln Milch in Käse. Die hierzu gehörenden Begriffe der Verfahrenstechnik sind das Gären und das Fermentieren, wobei das Fermentieren eine Veredelung von Stoffen durch Einsatz von Mikroorganismen oder tierischen Zellen darstellt. Viele für den Menschen interessante Stoffe fallen in der Natur stark verdünnt in wäßrigen Lösungen an. Sind es ungelöste Feststoffe, so können sie durch Abfiltrieren des Wassers gewonnen werden. Bei gelösten Feststoffen wird das Wasser verdampft, z.B. bei der Gewinnung von Kochsalz aus Salzsolen. In südlichen Ländern geschieht das in den Salinen, in denen Salz durch Verdunstung des Meerwassers mit Hilfe der Sonnenwärme gewonnen wird. Schon die alten Ägypter dürften nach diesem Verfahren Salz gewonnen haben.
Flüssige Gemische lassen sich durch Destillieren und Rektifizieren anreichern. Diese Verfahrensschritte wurden etwa ab 1000 n.Chr. im größeren Maßstab bei der Aufkonzentrierung des Alkohols im Wein eingesetzt. Heute prägen die zahlreichen Rektifikationskolonnen das Bild der Raffinerien. In ihnen wird das Erdöl, ein Vielstoffgemisch aus Kohlenwasserstoffen, in einzelne Fraktionen aufgetrennt, wie Benzin oder Dieselkraftstoff. Die vorgestellten Beispiele für die Behandlung von Lösungen zeigten die Nutzung der verfahrenstechnischen Operationen Filtration, Verdunstung, Destillation und Rektifikation.

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