Heuristik (aus dem Altgriechischen „heurískein“ = finden, entdecken) sind Methoden, mit denen man auch bei wenig Wissen und wenig Zeit zu brauchbaren Lösungen oder wahrscheinlichen Antworten kommt. Dabei wird versucht, aus begrenzten Informationen Schlussfolgerungen zu ziehen. Heuristiken sind konzeptionelle Werkzeuge, die die Lösungsfindung vereinfachen. Sie liefern Lösungen, die in der Realität funktionieren, auch wenn sie nicht perfekt sind
Heuristik ist in der angewandten Membrantechnik unersetzlich, weil Theorie allein nicht ausreicht. Heuristik übersetzt komplexe Realitäten in handlungsfähiges Wissen und bildet die Brücke zwischen wissenschaftlichem Anspruch und industrieller Praxis.
Ihre Bedeutung lässt sich aus mehreren Gründen erklären:
Viele technische Systeme sind zu komplex, um sie vollständig analytisch zu beschreiben. Heuristiken helfen, sich auf die wesentlichen Aspekte zu konzentrieren und Komplexität beherrschbar zu machen.
Heuristiken spiegeln das implizite Wissen erfahrener Ingenieur\*innen wider – z. B. typische Materialwahl, sinnvolle Sicherheitsfaktoren oder bewährte Konstruktionsprinzipien – und machen es für andere anwendbar.
Rohstoffe wie Milch, Fruchtsäfte oder Fermentationsmedien schwanken in Zusammensetzung und Eigenschaften. Eine rein theoretische Auslegung der Membranprozesse reicht daher oft nicht aus – Erfahrungswissen (z. B. zu Foulingverhalten, Flussraten oder Reinigungsintervallen) ist entscheidend.
In der Praxis müssen häufig schnelle Entscheidungen getroffen werden – etwa bei Störungen, im Designprozess oder bei der Fehlerdiagnose. Heuristiken ermöglichen es, auch ohne vollständige Information zügig tragfähige Lösungen zu entwickeln.
Fouling (Verschmutzung der Membran) ist ein zentrales Problem. Dessen Verlauf lässt sich nur bedingt vorhersagen. Heuristische Regeln – etwa zur Auswahl geeigneter Membrantypen, Betriebsparameter oder Reinigungsstrategien – sind in der Praxis unverzichtbar, um Anlagen wirtschaftlich betreiben zu können.
In vielen Bereichen (z. B. bei nichtlinearen Systemen oder unsicheren Randbedingungen) liefern Heuristiken robuste Näherungen, selbst wenn exakte Lösungen schwer oder gar nicht erreichbar sind.
Der Übergang von Labormassstab zu Pilot- oder Industrieanlage ist nicht rein linear. Heuristische Skalierungsregeln und Erfahrungswerte sind essenziell, um bei der Übertragung von biotechnologischen Prozessen auf Membranmodule im Produktionsmassstab funktionierende Lösungen zu erhalten.
Heuristiken fördern kreatives Denken, da sie nicht strikt algorithmisch vorgehen, sondern Spielraum für Anpassung, Kombination und flexible Anwendung lassen – besonders nützlich beim Prototyping oder im Innovationsprozess.
In der Lebensmittel- und Biotechnologie treffen Verfahrenstechnik, Mikrobiologie, Chemie und Qualitätssicherung aufeinander. Heuristiken dienen hier als „gemeinsame Sprache“, um praktikable Lösungen über Fachgrenzen hinweg zu entwickeln.
Viele ingenieurwissenschaftliche Entscheidungsprozesse, die heute durch Algorithmen oder maschinelles Lernen unterstützt werden, basieren ursprünglich auf heuristischen Regeln – sie sind also oft der erste Schritt zur Digitalisierung von Erfahrungswissen.
Viele Prozesse in der Membrantechnik, z. B. Zellabtrennung, Proteinfraktionierung oder Konzentration empfindlicher Moleküle, benötigen eine feinabgestimmte Prozessführung, die auf Erfahrungswerten und Versuchsergebnissen basiert. Heuristiken helfen, schnell zu guten Parametereinstellungen zu kommen.
Mehr zur Heuristik, konkrete Methoden: → Wikipedia - Heuristik