Umweltfreundliches Verfahren zur Gewinnung von leichtflüchtigen Substanzen aus dispersen Feststoffen

Stipendiatin/Stipendiat: Vesselin Idakiev

Für die Technologien, die alle die Entfernung der leichtflüchtigen Substanzen aus den dispersen Feststoffen zum Ziel haben, gibt es eine Reihe von Verfahren, die energieintensiv und umweltbelastend sind.Die Gewinnung der ätherischen Öle geschieht in der Industrie durch Wasserdampfdestillation. Die Wasserdampfdestillation kann mehrere Stunden dauern, wobei die ätherischen Öle lange Zeit im Kontakt mit Wasser einer hohen Temperatur ausgesetzt sind. Eine Alternative zu diesem Verfahren ist die Heißdampfextraktion der Pflanzenmatrix in einer Wirbelschicht, die mit überhitztem Wasserdampf betrieben wird. Dieses Verfahren funktioniert so, dass die Pflanzenteile kontinuierlich oder chargenweise in eine Wirbelschicht aus überhitztem Wasserdampf eingebracht werden und durch die hohe Intensität der Stoff- und Wärmetransportprozess in der Wirbelschicht die ätherischen Öle ohne Kontakt mit Wasser in die Dampfphase übergehen. Dieser Vorgang findet in wenigen Minuten statt, wobei der Wasserdampf im Kreislauf geführt wird und der entstehende Überschussdampf kondensiert und danach von den Ölen getrennt wird. Diese alternative Methode ist zeitsparend und dadurch auch energiesparend.Als ein Prozess zur Gewinnung von leichtflüchtigen Substanzen aus dispersen Feststoffen kann die Desolventisierung von Rapsextraktionsschrot bezeichnet werden. Rapsextraktionsschrot (RES) ist mit einem Anteil von ca. 60 % vom Eingangsprodukt das bedeutendste Nebenprodukt bei der Rapssaatverarbeitung. Es enthält 33 % Protein und wird teilweise als Proteinquelle in der Tierernährung genutzt. Die alternative Gewinnung von Rapsproteinen für Food- und Non-Food-Anwendungen scheitert wegen der irreversiblen Denaturierung beim herkömmlichen Verfahren, die die Bioverfügbarkeit und Funktionalität verringert. Die kritischste Verfahrensstufe ist die Desolventisierungs-/ Toasting-Stufe. Die Temperatur-Zeit-Belastung der hydrothermischen Desolventierung von Schroten bewirkt eine Denaturierung der Proteine und dadurch eine Reduktion der verfügbaren essentiellen Aminosäuren (z. B. Lysin). Die verfahrenstechnische Ersetzung durch ein mehrstufiges Wirbelschichtverfahren zur Entbenzinierung von RES stellt jedoch ein technisch interessantes und umweltfreundliches Konzept dar, mit dem prinzipiell neue Produktqualitäten erzeugt werden können. Die mehrstufigen Wirbelschichtbedingungen ermöglichen einen hohen Wärme- und Stoffaustausch und so können eine geringe thermische Beeinträchtigung des behandelten Materials garantiert und kleinere Anlagendimensionen sowie ein geringerer spezifische Energiebedarf realisiert werden.Durch den Einsatz des mehrstufigen Wirbelschichtprinzips als Alternativverfahren für die Wasserdampfdestillation ätherischer Öle und für die Desolventisierung von RES ist es eine bessere Qualität der Endprodukte, ein geringerer Energieverbrauch und dadurch wenige Belastung der Umwelt zu erzielen.

Förderzeitraum:
01.03.2011 - 31.12.2011

Institut:
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik
Institut für Apparate- und Umwelttechnik

Betreuer:
Prof. Dr. Dr. Lothar Mörl

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Umweltfreundliches Verfahren zur Gewinnung von leichtflüchtigen Substanzen aus dispersen Feststoffen
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