Reaktionssysteme zur Aufarbeitung und Umsetzung nachwachsender Rohstoffe. Einsatz chromatographischer Verfahren sowie Membran- und Festbettreaktoren zur Verarbeitung von Molke, Stärke und Cellulose

Nils Tippkötter

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Nils Tippkötter, Reaktionssysteme zur Aufarbeitung und Umsetzung nachwachsender Rohstoffe. Einsatz chromatographischer Verfahren sowie Membran- und Festbettreaktoren zur Verarbeitung von Molke, Stärke und Cellulose (2010), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832598174

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Descripción / Abstract

Die biotechnologische Nutzung nachwachsender Rohstoffe (NaWaRo) eröffnet eine unerschöpfliche Ressource für die Gewinnung von Energie und neuen Plattformchemikalien. Die Aufarbeitung dieser Rohstoffe stellt jedoch einen maßgeblichen und herausfordernden Teil eines verfahrenstechnischen Produktionsprozesses dar. Hierbei sind sowohl die Vorbehandlung der eingehenden Stoffe für eine nachfolgende Biotransformation, als auch die abschließende Aufreinigung des gebildeten Produkts entscheidend für die Prozessauslegung und -ökonomie. In dieser Arbeit werden verschiedene innovative Prozessmodelle zur Aufarbeitung von NaWaRos beschrieben. Als Elemente der Aufarbeitungsprozesse werden sowohl klassische verfahrenstechnische Grundoperationen (u. a. Chromatographie und Membranfiltrationen), als auch neuartige Methoden, wie z. B. der Einsatz magnetisierbarer Mikro- und Nanopartikel, beschrieben. Die vorgestellten Prozesse dienen der Umsetzung und Aufreinigung der Rohstoffe Holz, Stärke und Molke in wertgesteigerte Produkte. Die Aufarbeitungsverfahren wurden hierfür in Form integrierter kontinuierlicher Versuchsanlagen implementiert. Die gewonnen Prozessdaten werden durch Stoffstromsimulationen auf ihre ökonomische Konkurrenzfähigkeit hin bewertet.

Índice

  • BEGINN
  • 1 Einleitung
  • 2 Chromatographie mit Molkekonzentrat
  • 2.1 Einleitung und Zielsetzung
  • 2.2 Theoretische Grundlagen
  • 2.3 Material und Methoden
  • 2.4 Ergebnisse
  • 2.5 Chromatographische Stufe der Nitratentfernung
  • 2.6 Mikrobiologische Stufe zum Nitratabbau
  • 2.7 Anlagenentwicklung im Labormaßstab
  • 2.8 Anlagenentwicklung im Technikumsmaßstab
  • 2.9 Prozesssimulation und -auslegung
  • 2.10 Zusammenfassende Diskussion
  • 3 Magnetisierbare Partikelsysteme
  • 3.1 Einleitung und Zielsetzung
  • 3.2 Theoretische Grundlagen
  • 3.3 Material und Methoden
  • 3.4 Herstellung von magnetisierbaren Mikro- und Nanopartikeln
  • 3.5 Ergebnisse
  • 3.6 Immobilisierungen auf magnetisierbaren Partikeln
  • 3.7 Bioaffinity Layering
  • 3.8 Trenn- und Reaktionskonzepte für magnetisierbare Partikel
  • 3.9 Zusammenfassung zum Kapitel „Magnetisierbare Partikelsysteme“
  • 4 Reaktionskonzepte zur Hydrolyse von Polysacchariden
  • 4.1 Einleitung und Zielsetzung
  • 4.2 Theoretische Grundlagen
  • 4.3 Material und Methoden
  • 4.4 Ergebnisse
  • 4.5 Entwicklung eines Hydrolysereaktorsystems mit dem Modellsystem „Stärke“
  • 4.6 Entwicklung eines Hydrolysereaktorsystems mit dem System „Cellulose“
  • 4.7 Kryokonzentrierung
  • 4.8 Optimierung der Hydrolyse durch einen Genetischen Algorithmus (1. Stufe)
  • 4.9 Optimierung der Hydrolyse durch einen Genetischen Algorithmus (2. Stufe)
  • 4.10 Zusammenfassung
  • 5 Abschließende Diskussion und Ausblick
  • 6 Literaturverzeichnis
  • Anhang

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