Mini- und Mikro-Plant Versuchsanlage
Final Report Abstract
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.
Publications
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