Mini- und Mikro-Plant Versuchsanlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
An dem Großgerät wurden zum einen erarbeitet, dass an jeder Grundoperation Stoffdaten von komplexen Gemischen aus Biotechnologie und Pflanzenextrakten bestimmt werden können. Die einzelnen Grundoperationen Destillation, Fest-Flüssig Extraktion, Flüssig-Flüssig Extraktion, Kristallisation/Fällung, Membranen und Chromatographie etc. wurden dabei als (miniaturisierter Meßzelle im Maßstab 1-2 l/h) benutzt. Dazu wurden die installierten Apparate mit den bekannten Teststoffsystemen zunächst fluiddynamisch und hinsichtlich ihrer Stofftransporteffizienz charakterisiert. Darauf aufbauend wurde ein Versuchsplan entwickelt, der es erlaubt, mit ca. 1 L Pflanzenextrakt und ca. 5 l Fermentationsbrühe komplette Modellparametersätze aufzunehmen. Des Weiteren ist ein Vergleich mit milli-skaligen Apparaten der Mikrosystemtechnik für Destillation und Fl.-Fl. Extraktion bearbeitet worden. Zum anderen wurden Gesamtverfahren zur Produktreinigung mittels Prozesssimulation entworfen und die Modelle an dem Großgerät experimentell validiert. Verschiedene Modellierungstiefen sind dabei beurteilt worden hinsichtlich meßtechnischem Aufwand und Vorhersagegenauigkeit als Nutzen. Die Ausstattung der Mini-/Mikro-Plant-Anlage ist für technische Systeme unter ATEX mit TÜV-Konformität umgesetzt, daher werden zwar primär lösungsmittelbasierte Systeme als Stand-der-Technik untersucht, aber auch Wässrige-Zwei-Phasen Systeme sowie auch alternative grüne Lösungsmittel als Ersatz für apolare Hilfsstoffe. Die Fragestellungen zielen alle insbesondere auf hochreine Substanzen, die aus komplexen Vielstoffgemischen nur mit Hilfe mehrerer unterschiedlicher Grundoperationen gewonnen werden können, auf die optimale Verschaltung mittels Hybrider Trenntechniken. Energie- und Ressourceneffizienz ist dabei ein Kriterium. Ein Ansatz, der dabei angewandt wurde, ist, hinreichende Meßgenauigkeit der Modellparameterbestimmung und notwendige Modellgenauigkeit mittels Monte-Carlo-Simulationen zu beurteilen. Ein neuartiges Chromatographie-Verfahren als integrierte Continous Counter-Current Chromatographie (iCCC) konnten entworfen und im Mini-Plant Maßstab umgesetzt werden. Bisher wurden Applikationen aus Pharmazie (Botanicals und Biologicals) und Aromen, Nutrition/Nutraceuticals erfolgreich mit Hilfe des Großgerätes bearbeitet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Methode zur effizienten Feed‐Charakterisierung für die
Verfahrensentwicklung von komplexen Gemischen am Beispiel von Pflanzenextrakten. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 81. 2009, Issue 8, pp. 1065.
J.P. Josch, W. Bäcker, J. Strube,
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/cite.200950391) - A New Approach for Process Development of Plant‐Based Extraction Processes. Chemical Engineering & Technology, Vol. 33. 2010, Issue 3, pp. 377–387.
M. Kassing, U. Jenelten, J. Schenk, J. Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/ceat.200900480) - Integration of ultrafiltration unit operations in biotechnology process design. Chemical Engineering & Technology, Vol. 34. 2011, Issue 5, pp. 673–687.
F. Grote, H. Fröhlich, J. Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/ceat.201000484) - Combination of Rigorous and Statistical Modeling for Process Development of Plant‐Based. Chemical Engineering & Technology, Vol. 35. 2012, Issue 1, pp. 109–132.
M. Kassing, U. Jenelten, J. Schenk, R. Hänsch, J. Strube;
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/ceat.201100268) - Downstream of downstream processing: development of recycling
strategies for biopharmaceutical Processes. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Vol. 87. 2012, Issue 4, pp. 481–497.
F. Grote, R. Ditz, J. Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/jctb.2727) - Process development for the extraction of biomolecules - Application for downstream processing of proteins in aqueous two-phase systems. Chimica Oggi-Chemistry Today, Vol. 30. 2012, Issue 4, pp.32-37.
J. Eggersglüß, J. Strube
- Resource‐Efficient Process Technology for Energy Plants. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 85. 2013, Issue 8, pp. 1282–1289.
S. Both, C. Helling, J Namyslo, D. Kaufmann, B. Rother, H. Harling, J. Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/cite.201200205) - Design and Operation of Continuous Countercurrent Chromatography in
Biotechnological Production. Industrial & Engineering Chemistry, Vol. 53. 2014, Issue 22, pp. 9169–9185.
Steffen Zobel, Christoph Helling, Reinhard Ditz, Jochen Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1021/ie403103c) - Multi-Stage Aqueous Two-Phase Extraction for the Purification of Monoclonal Antibodies. Chemical Engineering & Technology, Vol. 37. 2014, Issue 4, pp. 675–682.
Jan K. Eggersgluess, Michael Richter, Michael Dieterle, Jochen Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1002/ceat.201300604) - Process design based on physicochemical properties for the example of obtaining valuable products from plant based extracts.
Comptes Rendus Chimie, Vol. 17. 2014, Issue 3, pp. 218-231.
I. Koudous, S. Both, G. Gudi, H. Schulz, J. Strube
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.crci.2013.11.003)
