Produktaufarbeitung

Neben den bereits genannten Prozesseinheiten stehen am Fraunhofer CBP folgende Anlagen zur Verfügung:

• Destillationskolonnen zur Aufarbeitung unter atmosphärischem Druck und im Vakuum mit Kapazitäten von 1 L/h bis 80 L/h
• Fallfilm-, Dünnschicht- und Kurzwegverdampfer zur Destillation im Vakuum bis zu 350 °C, ausgeführt nach ATEX-Richtlinien und mit Durchsätzen bis zu 60 L/h
• Anlage zur Flüssig-Flüssig-Extraktion mit einem maximalen Durchsatz von 85 kg/h
• Einheit zur Fest-Flüssig-Extraktion mit einer Kapazität von 25 L
• Anlage zur Hochdruckextraktion im kontinuierlichen und diskontinuierlichen Betrieb mit flüssigem Propan und überkritischen Kohlenstoffdioxid für Extraktionsraten bis zu 10 kg/h

Alle Anlagen sind nach ATEX ausgeführt (Zone 2, Hochdruckextraktion Zone 1).

Für die Trocknung von Intermediaten und Produkten setzen wir verschiedene Trocknungstechnologien ein. Zur Konzentrierung von Lösungen oder Suspensionen können wir am Fraunhofer CBP schonend unter Vakuum eindampfen (300 L/Batch) und im Anschluss unter Vakuum weiter trocknen (30 L/Batch im Horden- bzw. 600 L/Batch im Vakuumfiltertrockner) sowie Sprühtrocknen (7,5 kg/h) oder Gefriertrocknen (24 L/Batch).

Größere Trocknungskapazitäten, auch unter Hygieneanforderungen für den Lebensmittelbereich, erschließen wir gerne über unser Partnernetzwerk.

Für die Untersuchung der Machbarkeit und die Trocknung geringerer Mustermengen stehen Laboranlagen zur Verdampfung, Gefrier- und Sprühtrockung am Fraunhofer IGB in Stuttgart zur Verfügung. Die hier zur Verfügung stehenden Düsenvarianten bei der Sprühtrocknung ermöglichen sowohl das Versprühen homogener Lösungen (Zweistoffdüse) als auch das Versprühen zweier miteinander nicht mischbarer Flüssigkeiten (Dreistoffdüse).

Mit dem am IGB entwickelten Verfahren zur Trocknung mit überhitztem Wasserdampf können während des Trocknungsschritts auch volatile Stoffe abgetrennt und zur weiteren Verwendung oder zur separaten Entsorgung kondensiert werden.

Biobasierte Furanderivate wie 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) besitzen insbesondere als biogene Bausteine für Polymeranwendungen eine immer größere Bedeutung. Das Fraunhofer CBP beschäftigt sich intensiv mit der Abtrennung und Aufreinigung von Furanderivaten aus Prozesswässern der hydrothermalen Umwandlung lignocellulosehaltiger Rohstoffe und wendet dabei verschiedene thermische, mechanische und physikalisch-chemische Trennverfahren an. Intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgten u. a. in den vom BMBF geförderten Projekten »KomBiChemPro« und »BBChem« sowie in dem von der EU geförderten Projekt »SteamBio«.

Stofftrennung mit Cross-Flow-Membranfiltration

Zur Abtrennung der gelösten und ungelösten Inhaltsstoffe setzen wir Cross-Flow-Membrananlagen ein. Zielsetzung ist die Separation von Poly- und Monomeren bzw. die Reduzierung des Wasseranteils zur energetischen Optimierung des Aufreinigungsprozesses. Die Cross-Flow-Membranfiltration spielt zudem bei der Abtrennung temperaturempfindlicher Substanzen wie 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) und Ameisensäure eine bedeutende Rolle. Furfuralderivate lassen sich aus den Wässern auch erfolgreich mittels Rektifikation abtrennen, wie wir im Pilotmaßstab mit einem Durchsatz von 2,5 kg/h demonstrieren konnten. Untersuchungen zur Flüssig/Flüssig-Extraktion und Adsorption/Desorption zeigten eine gezielte Trennung der Carbonsäuren von den Furanderivaten. Hier konnten wir die prinzipielle Machbarkeit zur Abtrennung der Furanderivate aus Prozesswässern der hydrothermalen Umsetzung bis in den 100-Liter-Maßstab erfolgreich darlegen.