Modellgestützte Analyse und Synthese eines neuartigen vernetzten Prozesses zur kontinuierlichen Trennung von Enantiomeren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gábor Janiga; Professor Dr.-Ing. Michael Mangold; Professor Dr.-Ing. Andreas Seidel-Morgenstern
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238771797

Die Bereitstellung von enantiomerenreinen Produkten stellt eine große Herausforderung für die Pharmaindustrie und Biotechnologie dar. Für die schwierige Enantiomerentrennung sind selektive Kristallisationsprozesse besonders attraktiv. Bisher kommen dabei vor allem Batch-Prozesse zur Anwendung und es gibt nur wenige systematische Ansätze zur rationalen Entwicklung kontinuierlicher enantioselektiver Kristallisationsprozesse. In diesem Projekt wird ein Prozess untersucht, welcher eine kontinuierliche enantioselektive Kristallisation erlaubt. Dabei wird in zwei konisch geformten rohrförmigen Wirbelschichtapparaten jeweils eines der beiden Enantiomeren bevorzugt kristallisiert. Um günstige Triebkraftverhältnisse zu nutzen, sind die beiden Kristallisatoren über ihre fluiden Phasen miteinander gekoppelt. Seit Projektbeginn konnte die Machbarkeit des Prozesses erfolgreich nachgewiesen werden. Zur quantitativen Bewertung des komplexen Verfahrens mit verschiedenen Teilschritten (Mischen, Wachstum, Keimbildung, Fest-Flüssig-Trennung, Zerkleinerung) wurden mathematische Modelle unterschiedlicher Detaillierungsgrade entwickelt. Für verschiedene Stoffsysteme wurden theoretische Prozessanalysen durchgeführt. Dabei wurden sowohl CFD-DEM-Simulationen eingesetzt als auch reduzierte Modelle entwickelt um die Simulation der gesamten Anlage zu ermöglichen. Im hier beantragten dritten Förderzeitraum sollen die entwickelten detaillierten und reduzierten Modelle umgesetzt und bewertet werden sowie zur Ermittlung der stoffsystemabhängigen optimalen Geometrie des Kristallisators eingesetzt werden. Die entwickelten Methoden und Erfahrungen sollen auch anderen am SPP beteiligten Arbeitsgruppen zur Verfügung gestellt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1679: Dynamische Simulation vernetzter Feststoffprozesse