Forschungsbericht der Fakultät für Ingenieurwissenschaften 2010

Projektleitung:
Kooperationspartner:
Prof. Dr.-Ing. C. Stollberg
Fraunhofer-Einrichtung PYCO - Polymermaterialien und Composite, Teltow (PYCO)
Dr. Otto GmbH, Wittenberge
Wissenschaftlicher Gerätebau Dr.-Ing. Herbert Knauer GmbH, Berlin
Inhalt: Vor- und Nachbereitungs- bzw. Fraktionierungsprozesse sind derzeit das „Nadelöhr“ für den Transfer der
oftmals im Labormaßstab bereits erfolgreich durchgeführten Biokonversionsverfahren und deren ökonomischen
Anwendung. Sie prägen die für den gesamten Stoffwandlungsprozess anzusetzenden Kosten maßgeblich. Bei
bisherigen Betrachtungen zur Biokonversion wurde dies vielfach nicht ausreichend berücksichtigt.
Anhand von Basisisolaten erfolgte die Ableitung der im Rahmen des Projektes zu entwickelnden Technologie zur
Gewinnung und Veredlung von hochwertigen Pflanzeninhaltsstoffen bis hin zu Reinstsubstanzen und
Biofeinchemikalien als vornehmliches Projektziel.
Auf der Grundlage wurde eine Prozesskette dargestellt, welche eine Aufreinigung bis zur vollständigen Isolierung
der ausgewählten Substanzen erlaubt. Anhand der Ermittlung von thermischen und physiko-chemischen
Eigenschaften ist die systematische Kopplung der bislang breit angewendeten Einzelverfahren Kristallisation und
präparative Chromatographie erreicht geworden. Bei kaskadenartiger Verschaltung dieser präparativen
Isolationsschritte im jeweiligen Betriebsoptimum eröffnet sich die Möglichkeit einer deutlichen Kostensenkung für
das Gesamtverfahren bei gleichzeitiger Gewährleistung der notwendigen Produktqualität und -menge. Die
Ableitung der zur Technologieentwicklung maßgeblichen Stoffeigenschaften erfolgte durch Dynamische
Differenzkalorimetrie (Kristallisation) und Hochleistungsflüssigchromatographie (Basis für präparative
Flüssigchromatographie). Neben gaschromatographischer Analyse mit massenspektrometrischer Detektion
dienten diese Analytikverfahren auch der entwicklungsbegleitenden Qualitätssicherung der Zwischen- und
Endprodukte.
Im Ergebnis der Arbeiten wurden Ansätze zur signifikanten Effizienzsteigerung des Gesamtprozesses aufgezeigt.
In Bezug auf die Methodenkopplung bieten die neu entwickelte separierende Trägerdampf-Destillation und die
Flüssig-Flüssig-Extraktion vielversprechende Ansätze, um das im Projekt entwickelte Verfahren sinnvoll zu
ergänzen.
Entwicklung und Erprobung einer kostengünstigen, pflanzenspezifischen in-situ-Nahinfrarotanalytik zur
kontinuierlichen Bestimmung des Anreicherungsgrades wertgebender Pflanzeninhaltsstoffe in
Tieftemperaturkristallisationsprozessen.
Bearbeitungszeit: 03/2011 – 08/2012
Finanzierung: AiF (ZIM); (HSW-Verwaltung, 12500413)
Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. C. Stollberg
Kooperationspartner: M+R Meß- und Regelungstechnik GmbH, Köthen
Inhalt: Im Rahmen des FuE-Kooperationsprojektes sollen die bisherigen Aktivitäten der M+R Meß- und
Regelungstechnik GmbH und der Hochschule Wismar zur Veredlung und stofflichen Nutzung verschiedener
nachwachsender Rohstoffe, speziell von Arznei- und Gewürzpflanzen konsequent weitergeführt und vor allem
erweitert werden. Ebenso ist das Bestreben des FuE-Kooperationsprojektes, direkt auf gesellschaftliche
Notwendigkeiten und Erfordernisse des Marktes zu reagieren und somit die verstärkte Nutzung heimischer,
nachwachsender Rohstoffe am Standort Deutschland nachhaltig zu unterstützen. Ziel des Projektes ist es, ein
kostengünstiges, transportables NIR-Systems mit Immersionssonde und Auswertealgorithmen für
Kühlungskristallisationen (bis -120 °C) zur kontinuierlichen Bestimmung der stofflichen Zusammensetzung des
pflanzlichen Ausgangsgemisches/-extraktes sowie der Konzentration bzw. des Anreicherungsgrades an
Zielkomponente (Wirkstoff) zu entwickeln und zu erproben (Funktionstest).
Entwicklung und Erprobung eines automatisierten Anlagensystems zur Tieftemperaturkristallisation und -
separation zur Gewinnung von wertgebenden Pflanzeninhaltsstoffen.
Bearbeitungszeit: 06/2011 – 05/2014
Finanzierung: AiF (ZIM); (HSW-Verwaltung, 12500415)
Projektleitung:
Kooperationspartner:
Prof. Dr.-Ing. C. Stollberg
NOVATEC GmbH, Herzogenrath,
S & E - Sensor und Equipment GmbH, Düsseldorf
Inhalt: Im Rahmen des Projektes sollen die bisherigen Aktivitäten der NOVATEC GmbH, der S & E GmbH und
der Hochschule Wismar zur Veredlung und stofflichen Nutzung verschiedener nachwachsender Rohstoffe
konsequent weitergeführt und vor allem erweitert werden. Ebenso ist das Bestreben des FuE-Kooperationsprojektes,
direkt auf gesellschaftliche Notwendigkeiten und Erfordernisse des Marktes zu reagieren und somit die
verstärkte Nutzung heimischer, nachwachsender Rohstoffe am Standort Deutschland nachhaltig zu unterstützen.
Das Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines innovativen Anlagensystems zur
Aufbereitung pflanzlicher Extrakte im Tieftemperaturbereich, dass durch die Einbindung der Messdaten eines
neuartigen, transportablen online/ in-situ-Analytiksystems zur kontinuierlichen Bestimmung von Kristallgrößen
prozessspezifisch angesteuert werden kann.
Veredlung regionaler organischer Reststoffe zu innovativen Produkten für den Einsatz im Boden- und
Nährstoffmanagement – wirtschaftliche Verwertung von Gärresten aus Co-Fermentationsanlagen
Bearbeitungszeit: 07/2009 – 06/2011
Finanzierung: AiF (HSW-Verwaltung, 12500406)
Projektleitung:
Prof. Dr. rer. habil H. Gerath
Forschungsbericht 2010 – 2012, FIW, V.0, Stand: 01.07.2013 41