Mehrphasen-Enzym-Reaktoren
Enzyme sind biologische Katalysatoren, die im Gegensatz zur klassischen Katalyse den Vorteil besitzen, chemische Reaktionen unter milden Bedingungen selektiv katalysieren zu können.
Am Fachgebiet Chemische Reaktionstechnik wird eine Lipase aus dem Organismus Thermomyces lanuginosus reaktionstechnisch untersucht. Lipasen finden nicht nur in der Herstellung von Lebensmitteln, Kosmetika und Waschmitteln Anwendung, sie spielen auch in der biokatalytischen Biodieselherstellung eine zentrale Rolle.
Da Lipasen grenzflächenaktiv sind, wird bei der Hydrolyse von pflanzlichen Ölen meist mit Emulsionen gearbeitet. Hierbei können große reaktive Grenzflächen erzeugt werden, jedoch ist die Phasentrennung nach Abschluss der Reaktion energie- und zeitaufwendig. Auch liegen bisher keine umfassenden Erkenntnisse über die Vorgänge an der Phasengrenzfläche vor. Diese werden jedoch benötigt, um das Reaktionssystem optimieren zu können.
Das Ziel ist es daher, die Transportvorgänge an der Phasengrenzfläche quantitativ zu untersuchen und aus den experimentellen Daten ein Modell zu entwickeln, das die Hydrolyse von Rapsöl simuliert.
Für die reaktionstechnischen Untersuchungen dieser Problematik stehen eine Vielzahl an Reaktoren zur Verfügung, die in ihrer Auslegung angepasst und für die Zielstellung optimiert werden müssen:
Im Prinzip handelt es sich hierbei um Reaktoren, bei denen keine Emulgierung der Phasen stattfindet, sondern nur innerhalb der jeweiligen Phase eine laminare Strömung erzeugt wird. Hier existiert – im Gegensatz zum Emulsionssystem – eine definierte Grenzfläche, die einen bestimmten Belegungsgrad an Enzym aufweist.
Jedoch sind bei den Transportvorgängen nicht nur die durch Umsetzung des Substrats Rapsöl entstehenden Endprodukte Fettsäuren und Glycerin zu betrachten, sondern auch die als Zwischenprodukte auftretenden Partialglyceride. Diese stehen ebenso wie die Fettsäuren als grenzflächenaktive Substanzen im Verdacht, durch Verdrängen des Enzyms von der Phasengrenzfläche eine Auswirkung auf den Reaktionsverlauf zu besitzen.
Ziel des Projektes ist es, mit der quantitativen Untersuchung einzelner Teilschritte, die Auslegung eines Mehrphasenenzymreaktors zu ermöglichen.
Genauere Informationen zu konkreten Aufgabenstellungen erhalten Sie durch persönliche Anfragen.