Methoden zur systematischen Gesamtprozessentwicklung und Prozessintensivierung von Extraktions- und Trennprozessen zur Gewinnung pflanzlicher Wertkomponenten
Maximilian Sixt
Der Bedarf an natürlichen, aus Pflanzen gewonnenen Produkten in Bereichen der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie ist seit vielen Jahren stetig im Wachstum. Zum Erhalt einer langfristigen Wettbewerbsfähigkeit in diesem Wirtschaftssektor ist es wichtig, ein methodisches Vorgehen bei der Prozessentwicklung anzuwenden, zumal die Auslegung und der Betrieb derzeit etablierter Verfahren vor allem auf Erfahrungswerten beruht. Durch eine methodische und molekülstrukturbasierte Vorgehensweise können Ressourcen eingespart werden, da sowohl die Entwicklungskosten als auch der Zeitbedarf bis zur Marktreife entscheidend davon abhängt, zu welchem Zeitpunkt der Prozessentwicklung bereits richtungsweisende Optimierungsmöglichkeiten erkannt und umgesetzt werden können. Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zur Prozessauslegung für Extraktion und Aufreinigung pflanzlicher Wertstoffe anhand ausgewählter Beispielsysteme darzustellen und zu verbessern. Die Fest-Flüssig Extraktion wird in dieser Arbeit durch ein bereits etabliertes physiko-chemisches Prozessmodell detailliert abgebildet, simuliert und optimiert. Treten hierbei Effekte auf, die nach derzeitigem Stand der Modellierung nicht berücksichtigt werden können, so werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet und das Modell erweitert. Durch ein valides Prozessmodell ist es möglich, die Fest-Flüssig Extraktion in einem weiten Parameterfeld in-silico zu optimieren. Neben der Einsparung von experimentellem Aufwand, tragen physiko-chemisch konsistente Prozessmodelle erheblich zum Grundlagenverständnis der einzelnen Verfahren bei. Zur Bewertung der Verfahren stehen ingenieurstechnische Kennzahlen wie Ausbeute, Reinheit, Selektivität, Lösungsmittelverhältnis und Produktivität im Fokus.
