In dieser Arbeit werden Bruchbildungs-, Kristallisations- und Kristallauflösungsprozesse in unterirdischen hydrothermalen Umgebungen auf Mikroebene numerisch untersucht. Für die Abbildung dieser Prozesse werden Phasenfeld-Modelle vorgestellt. Es werden Bildungsprozesse von Mineraladern in Kalksteinen und in quarzreichen Mikrostrukturen und Auflösungsprozesse von verschiedenen Mineralen modelliert, wobei verschiedene Einflussfaktoren auf die sich bildenden Kristallstrukturen untersucht werden. This work focuses on the numerical investigation of fracture formation, crystallization, and crystal dissolution processes in subsurface hydrothermal environments on microscale. Phase-field models are presented and applied to these processes. The formation of mineral veins in limestones and in quartz-rich microstructures are modeled to investigate different factors which influence the evolving crystal structure. Moreover, crystal dissolution processes of different minerals are modeled.
Aktualisiert: 2023-02-23
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Die physikalischen Eigenschaften von Schokoladen sind wesentlich von der Kristallisationskinetik der eingesetzten Kakaobutter sowie äquivalent verwendeten Ersatzstoffen abhängig. Nur bei optimaler Kristallisation (βV-Kristalle) erhalten die Endprodukte die gewünschte Qualität und Haltbarkeit. Diese Dissertation richtet ihren Fokus auf die in Kakaobutter und ihren Äquivalenten vorliegenden freien Fettsäuren. Mittels DSC, NMR sowie Polarisationsmikroskopie erfolgte eine detaillierte Beurteilung des Einflusses der hauptanteilig in Kakaobutter enthaltenen freien Fettsäuren Stearin-, Palmitin- und Ölsäure auf die Kristallisationskinetik erstmals auch nach dem Prozessschritt des Temperierens sowie nach Zusatz von Kakaopartikeln. Während hinsichtlich der Wirkungsweise als Kristallisationsstarter die Kettenlänge als entscheidender Faktor identifiziert werden konnte, wurde das Ausmaß der verzögernden Wirkung sowohl von der verwendeten Fettsäure als auch deren Kompatibilität zum Hauptfett bestimmt. Zudem zeigten höher schmelzende Fettsäuren nach Temperierung ein enormes Potential die Kristallisationszeit zu reduzieren und damit kürzere Prozesszeiten und höhere Durchsatzzahlen zu ermöglichen. Diese Dissertation liefert somit nicht nur Strategien und Lösungsansätze zur Optimierung der Kristallisationsfähigkeit von Kakaobutter und -äquivalenten durch freie Fettsäuren, sondern bereitet auch eine essentielle Basis für weitere Untersuchungen der kristallisationskinetischen und polymorphen Eigenschaften von Partikelsystemen in Kakaobutter bzw. Schokoladen.
Aktualisiert: 2022-03-17
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Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Verarbeitungsbereiche von Polyhydroxybutyrat (PHB) und Polyamid 6 (PA 6) ist die gemeinsame Verarbeitung der beiden Polymere eine verfahrenstechnische Herausforderung. Um die Verträglichkeit und Prozessfähigkeit der PA 6-PHB-Blends beurteilen zu können, wurde somit zunächst ein geeigneter Aufbereitungsprozess auf einem Doppelschneckenextruder entwickelt. Zudem erfolgte die Herstellung von maleierten PHB (C) als Verträglichkeitsvermittler. An zwei- und dreikomponentigen Blends konnte gezeigt werden, dass die Herstellung der Blends möglich ist, diese jedoch zu ausgeprägter Koaleszenz neigen. Die C-Typen bewirken zwar teilweise eine Verfeinerung der Morphologie, vermeiden die Koaleszenz jedoch nicht effektiv. Durch rasterkraftmikroskopische Aufnahmen und mechanische Untersuchungen kann allerdings eine begrenzte Kompatibilisierwirkung nachgewiesen werden. Zudem wird deutlich, dass ein synergistischer Versteifungseffekt zu erhöhten Zugmoduln der Blends führt. Hierdurch werden im spritztrockenen Zustand bis zu 131% des reinen PA 6-Wertes und nach der Konditionierung 151% erreicht. Mittels dynamischer Differenzkalorimetrie und Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie konnte der Effekt auf die Erhöhung der Kristallinität zurückgeführt werden.
Aktualisiert: 2022-09-30
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