Projektierungskurs
2016

Gruppe 7 - Aufreinigung - Chemische Route

Siqi Zhang, Julian Herrmann, Seyed Mousavi, Tobias Salbaum,
Matthias Wieland, Detlef Freitag (Betreuer)

Das Ziel der Gruppe ist die Aufreinigung der Produkte der chemischen Route zur Herstellung von Astaxanthin.

Dies bedeutet - in enger Abstimmung mit den CRT-Gruppen 1, 2 und 3 - sowohl die Reinigung ausgewählter Zwischenprodukte als auch die Aufreinigung des Endproduktes. Für das Endprodukt ist eine Reinheit > 95 % und Lebensmittelkonformität einzuhalten. Trennung der Isomeren in der chemischen Route ist nicht notwendig, bezüglich der Lösemittel ist die Technische Hilfsstoffverordnung für Lebensmittel einzuhalten.

Ob die Trennoperationen kontinuierlich oder im Batch durchgeführt werden ist für den Einzelfall zu betrachten, generell muss aber die GMP beachtet werden.

Die endgültige Konfektionierung des Astaxanthins soll als kristalliner Feststoff oder Formulierung mit 10 - 20 % Astaxanthin in Öl erfolgen. Der Kristallisationsschritt wird von Gruppe 10 (LTT) ausgearbeitet.


Gruppe 8 - Aufreinigung - Biotechnologische Routen

Moritz Fath, Philipp Neuner, Philip Kazys Roßmann,
Simon Rauch, Tobias Kohler (Betreuer), Lingfeng Liu

Das Ziel der Gruppe ist die Aufreinigung der Produkte der beiden biotechnologischen Herstellungsrouten von Astaxanthin.

Route 1 beschreibt den Weg der Astaxanthin Herstellung über eine Fermentation. In der zweiten Route wird Astaxanthin mittels Photobiotechnologie produziert.

Das Produkt soll am Ende in der 3S, 3'S-Chiralität vorliegen. Das Endprodukt soll entweder als Ölformulierung mit 10-20 prozentigem Astaxanthingehalt oder als kristalliner Feststoff mit einer Reinheit >95% vorliegen. Alle Verfahrensschritte müssen gemäß GMP (Gute Herstellungspraxis) erfolgen und Lebensmittelkonform sein.


Gruppe 9 - Fest-Flüssig Trennung & Feststoffhandling

Chenyang Xu, Carola Schlumberger, Laura Schlemmer, Sarah Rheinbay,
Thomas Meincke (Betreuer), Frederik Mayer (Betreuer)

Im Verlauf des Herstellverfahrens für Astaxanthin fällt Biomasse an. In dieser Biomasse liegt der gewünschte Wertstoff in wässriger Lösung vor. Für den weiteren Prozessverlauf ist die Fest-Flüssig-Trennung ein wesentlicher Aspekt, um für nachgeschaltete Prozesse den Energieeintrag so gering wie möglich zu halten. Zusätzlich ist der Aufschluss der Biomasse von großer Bedeutung um das Astaxanthin als Wertstoff zu gewinnen.

Aufgabe dieser Gruppe ist es einen Überblick über mögliche Verfahren für die Abtrennung der Biomasse zu verschaffen. Hinsichtlich Aufwand, Funktion und Kosten soll das beste Konzept ausgelegt werden. Weiterhin ist ein geeignetes Verfahren zum Zellaufschluss auszuwählen und ebenfalls auszulegen.

Rücksprache sollte zum einem mit der LTT-Gruppe gehalten werden, um Fragen zur Trocknung und Formgebung zu erörtern. Zum anderen ist eine enge Absprache mit der CRT-Gruppe notwendig, um eventuell anfallende Katalysatoren rückzuführen oder gegebenenfalls aufzureinigen.


Gruppe 10 - Trocknung & Formulierung

Tobias Lechner (Betreuer), Matthias Westermeier, Abraham Weinrich,
Olga Getmanenko, Nina Heene-Würl, Richard Welß (Betreuer)

Gemäß den Vorgaben kann das herzustellende Astaxanthin als Ölformulierung oder in kristalliner Form als Endprodukt vorliegen. Aufgabe dieser Gruppe ist die Überführung des Astaxanthins in die kristalline Form. Neben der erforderlichen Trocknung der Vorprodukte gilt es auch ein geeignetes Verfahren zur Erzeugung der notwendigen Kristall- bzw. Partikelgröße auszuwählen. Dafür gilt es vorab einen Überblick über die möglichen Verfahren zu erarbeiten und das hinsichtlich Aufwand und Funktion beste Konzept genau auszulegen.

Zur Auslegung des Prozessschrittes ist eine enge Absprache mit den Gruppen 7, 8 und 9 erforderlich.


Gruppe 11 - Thermische Verwertung von Begleitstoffen

Katharina Großmann (Betreuer), Yongdan Cen, Nirvana Delgado Otalvaro,
Eva Nagel, Fabian Sternal, Jonas Leimert (Betreuer)

Bei der Herstellung von Astaxanthin fallen bei verschiedenen Prozessschritten der fermentativen und photobiotechnologischen Route Biomassen (z.B. durch Zellaufschluss) und Reststoffe an. Diese können, bspw. über eine Verbrennung oder Vergasung, energetisch oder stofflich verwertet werden. Aufgrund der voraussichtlich hohen Feuchte der Biomasse könnte die allotherme Vergasung Vorteile gegenüber der direkten Verbrennung aufweisen. Die Gruppe soll daher einen Vergaser auslegen, um mit dem Gas ein Blockheizkraftwerk (BHKW) zu betreiben, sowie die stoffliche Nutzung des Synthesegases untersuchen und gegenüberstellen. Gegebenenfalls ist eine Kombination von Vorteil (Stichwort: "Bioraffinerie"). Intensiver Austausch ist insbesondere mit den Gruppen 4, 5 und 8 wegen Menge und Beschaffenheit der Biomasse und der benötigten Energiemengen in der biologischen Prozessroute nötig, welche durch das BHKW gedeckt werden sollten.


Gruppe 12 - Energieversorgung der Anlagen

Katharina Großmann (Betreuer), Nicolas Leitmann, Annika Schneider,
Tanja Schneider, Stefan Dollinger, Jonas Leimert (Betreuer)

Da die Anlage zur chemischen Herstellung von Astaxanthin auf der "grünen Wiese" gebaut wird, gibt es keinen Anschluss an das öffentliche Netz. Allerdings werden für den Prozess Strom, Wärme- und auch Lichtenergie benötigt. Strom kann bspw. über ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (GuD) gewonnen werden, es könnte aber, je nach Energiebedarf der Anlage, auch auf andere regional verfügbare Energieträger zurückgegriffen werden. Ggf. ist es erforderlich, ein Nahwärmenetz aufzubauen, was mit Gruppe 13 abgesprochen werden muss. Da viel Energie zur Trocknung benötigt wird, soll ein Informationsaustausch mit Gruppe 10 stattfinden. Dieser muss ebenso mit den Gruppen 5 und 6 wegen Einbringung des Lichts in den Photobioreaktor erfolgen.

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