Entwicklung einer Methode zum Entwurf der optimalen Trennsequenz als Funktion der Charakterisierung komplexer Feedgemische zur Isolierung von Wertkomponenten aus Pflanzenextrakten

• Antragsteller: Professor Dr. Hartwig Schulz; Professor Dr.-Ing. Jochen Strube
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201143946

Bei der modellbasierten Verfahrensentwicklung für Phytoextrakte hat sich herausgestellt, dass für die Feststoffextraktion viele elementare Grundlagen fehlen und die Prädiktion der Modelle bei derzeitigem Stand durch Vernachlässigung von botanischen Parametern nicht hinreichend genau ist. Außerdem fehlen wissensbasierte Vorbehandlungsmethoden und eine systematische Auswahl von Lösungsmitteln, die nicht nur die Ausbeute, sondern auch explizit Reinheit und Produktqualität berücksichtigenAufbauend auf den Ergebnissen des laufenden Forschungsprojektes hinsichtlich der Verbesserung der Vorhersagequalität der betrachteten Feststoffextraktions-Modelle wie auch schwingungsspektroskopischer Schnellmethoden zur qualitativen und quantitativen Bewertung pflanzlicher Proben sollen in diesem Folgeprojekt diese erweitert und präzisiert, bzw. die angewandten Methoden verfeinert werden. Als Modellsysteme sollen weiterhin die Pflanzen Eibe, Salbei und Fenchel untersucht werden. Beide Projektpartner konnten sich im laufenden Projekt genügend Expertise mit dem Umgang dieser Pflanzen erarbeiten. Somit entfallen zeitintensive Entwicklung und Transfer von Analytik-Methoden.In Hinsicht auf die Charakterisierung des pflanzlichen Materials ist geplant, durch Einsatz empfindlicherer Analysemethoden und einer verbesserten Statistik die taxonomische wie auch inhaltstoffliche Charakterisierung des pflanzlichen Materials zu verbessern und in Bezug auf die Zielkomponenten weiterzuentwickeln. Die Weiterentwicklung der aktuellen Extraktionsmodelle sollen durch Einbeziehen sowohl stofflicher Parameter des Pflanzenmaterials wie Gewebestruktur, Porosität, Quellungsvermögen, Wirkstoffverteilung, als auch des Einflusses verschiedener mechanischer Vorbehandlungen (Vermahlen, Ultraschallbehandlung, Mikrowellenaufschluss) und daraus resultierender Partikelgrößen auf den Extraktionserfolg erfolgen. Anschließend sollen dann an geeigneten und relevanten Stufen im Extraktionsprozess die entwickelten, schwingungsspektroskopischen Quantifizierungsmethoden On- und Inline in die Prozesskontrolle eingebracht werden Des Weiteren sollen lösungsvermittelnde Effekte am Beispiel von Diterpen-Glycosiden der Eibe untersucht und die um die Erkenntnisse bereicherten Prozessmodelle auf Fenchel und Salbei angewandt werden. Anhand der erzeugten Daten soll die Genauigkeit des Lösemittel-Screenings mittels COSMO-RS durch Berücksichtigung von Lösungsvermittlern verbessert werden. Mit Hilfe der verbesserten prädiktiven Modelle für die Feststoffextraktion sollen für alle Stoffsysteme optimale Prozessvarianten vorgeschlagen und im Mini-Plant-Maßstab validiert werden.Durch die an den Pflanzenteilen Nadel (Eibe), Blatt (Salbei) und Frucht (Fenchel) gewonnenen Erkenntnisse über wissensbasierte und effiziente Prozessauslegung von Phytoextraktionsprozessen sollen die neuartigen Methoden auch auf weitere Pflanzenteile angewendet werden, um deren pflanzenunabhängige und damit systematische Prozessauslegung zu belegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen