Projekt 21043/01

Extraktion und Vermarktung von Sanddorninhaltsstoffen mit überkritischem CO2

Projektdurchführung

Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH
Volmerstr. 7 B, UTZ
12489 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei der Verarbeitung des Sanddorns fallen derzeit uneffektiv genutzte Abprodukte an, so zum Beispiel Zentrifugenschlämme, Reinigungsabläufe aus der Saftverarbeitung, Trester und andere Bestandteile die z. Z. nicht oder uneffektiv genutzt werden. Diese Abprodukte beinhalten aber andere Wertstoffe, so z. B. Phytophenole, Tocopherole, Quellstoffe etc. Die Extraktion mit überkritischem Kohlendioxid ist für einen Teil dieser Stoffe direkt, und für andere als Vorreinigung - insbesondere in ihrer Kombination - ein ge-eignetes Verfahren. Als Ziel des Projektes ist ein Verfahren zur Extraktion der Phytosterole und Tocopherole aus Sanddornabprodukten entwickelt worden. Dieses Verfahren ist an eine Pilotanlage, welche bei der Fa. Sigmar Mothes Hochdrucktechnik errichtet wurde, zur Praxistauglichkeit entwickelt worden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Schritt der Projektbearbeitung wurden die verschiedenen Rohstoffe in einer CO2 Durchflussanlage auf die grundsätzliche Eignung zur Gewinnung von Extrakten getestet. Anschließend wurden mit ausgewählten Rohstoffen vertiefende Versuche zur Festlegung der Prozessparameter und Bestimmung der Extrakte durchgeführt. In einem zweiten Schritt wurde schwerpunktmäßig die Überführung der Ergebnisse in den Kreislaufbetrieb durchgeführt. Anschließend wurden in einem kleintechnischen Maßstab die gewonnenen Ergebnisse reproduziert. Parallel sind während der Erntekampagne und Verarbeitungsperiode die gesammelten Abprodukte der Saftherstellung aufgearbeitet und extrahiert worden. Damit ist die Langzeitstabilität des Verfahrens und die Reproduzierbarkeit der Extrakte, überprüft worden. Insgesamt wurden ca. 2.000 l Extraktionsgut (ca. 500 kg) verarbeitet. Dafür wurde ein neues Extraktionsmodul mit einem 12 l Extraktor inklusive der Regelungstechnik in die vorhandene Anlage integriert. Die ermittelten Verfahrensparameter wurden überprüft und optimiert. So wurden auch Versuche mit Ethanol als Lösungsvermittler durchgeführt. Weiterhin sind technische Optimierungen an der Anlage vorgenommen worden. Die gewonnenen Proben wurden analytisch untersucht und bewertet. Die Extrakte konnten genau spezifiziert werden, und es wurde ein Datenblatt erstellt.
Zum Abschluss der Projektlaufzeit wurden Betrachtungen zu den Herstellungskosten, zur Preiskalkulation und zur notwendigen Anlagengröße angestellt. Dafür wurde versucht, in einer ersten Stufe eines Vermarktungskonzeptes den Bedarf am gewonnenen Extrakt und die Absatzmöglichkeiten zu ermitteln. Die gewonnenen Proben stehen als Muster zur Verfügung.


Ergebnisse und Diskussion

Die Zielstellung, Extrakte aus Sanddornabprodukten zu gewinnen, wurde in der Projektlaufzeit erfüllt. Es wurde nachgewiesen, dass sich aus den zur Verfügung gestellten Rohstoffen verwertbare Substanzen mit wirtschaftlich interessanten Ausbeuten gewinnen lassen. Insbesondere die getrockneten Zentrifugenausstöße, die bisher ungenutzt blieben, versprechen eine gute Produktvielfalt und Ausbeute. Es kann des Weiteren sicher abgeleitet werden, dass die gefundenen Parameter auf andere Substrate übertragbar sind. In wieweit eine Optimierung und Anpassung der Bedingungen dann notwendig wird hängt von den jeweiligen Einsatzfeldern ab.
Zusammenfassend kann bestätigt werden, dass die Überführung in den 12 l Maßstab erfolgreich gelungen ist. Es lässt sich mit der vorhandenen Anlage sicher und reproduzierbar produzieren. Die Extrakte weisen in Grenzen, die abhängig vom Einsatzprodukt sind, dieselbe Zusammensetzung auf. Auch qualitativ sind die Produkte ansprechend und stabil. Durch die Erstellung eines Datenblattes sind die Extrakte eindeutig spezifiziert und die Grundlage für die erfolgreiche Vermarktung gelegt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse werden in geeigneter Form veröffentlicht. Die erste Veröffentlichung ist ein Poster auf der Tagung High Pressure Chemical Engineering in Erlangen im Mai 2006. Die Ergebnisse sollen auf der Jahrestagung der Lebensmittelchemischen Gesellschaft in der Gesellschaft Deutscher Chemiker in Berlin, 2006 vorgestellt werden. Weitere sind im Laufe des Jahres angedacht.


Fazit

Der bedeutende Vorteil bei der Entwicklung einer Hochdruckextraktionsmethode ist, dass durch eine intelligente Prozessführung hochspezifische Produkte gewonnen werden können, deren Zusammensetzung sich von den obigen auf den Markt befindlichen Waren absetzen und dadurch eine hohe Funktionalität aufweisen. Die praktischen Einsatzgebiete der gewonnenen Extrakte werden durch die Isolierung einzelner Inhaltsstoffe und ihrer Aufkonzentrierung stark erweitert und bieten neue Möglichkeiten der Anwendung und Verwendung, mag es als natürlicher Zusatzstoff oder als ein Konzentrat zur Nahrungsergänzung dienen.
Diese erste Auswahlphase im Rahmen dieses Projektes zeigt ein deutliches Potential der verwendeten Rohstoffe zur Gewinnung von wertvollen Inhaltsstoffen in konzentrierter Form. Dabei wurden wertvolle Erfahrungen über die Verwendung von unterschiedlichen Rohstoffen, ihrem Verhalten bei der Extraktion und der Zusammensetzung der Endprodukte gemacht.
Im Bezug auf die Herstellungskosten spiegelt sich im 12 l Extraktionsmodul eine ungünstige wirtschaftliche Situation wieder. Um die Herstellungskosten bezogen auf das Extrakt zu minimieren, bietet sich die Extraktion im technischen Maßstab an. Wie die Kostenermittlung ergab, sinken die Herstellungskosten in einer 100 l Anlage bis auf ca. 70 € /kg Extrakt. Um eine solche Anlage betreiben zu können, muss diese entsprechend ausgelastet sein.