Refine
Institute
Has Fulltext
- no (13)
Document Type
- Conference: Meeting Abstract (7)
- Article (6)
Keywords
- Adsorbentien (1)
- Adsorption (1)
- Molkenprotein (1)
- Molkeproteine (1)
Zugriffsart
- campus (13)
Is part of the Bibliography
- no (13)
Due to their anion exchange characteristics, layered double hydroxides (LDHs) are suitable for the detoxification of aqueous, fatty acid containing fermentation substrates. The aim of this study is to examine the adsorption mechanism, using crude glycerol from plant oil esterification as a model system. Changes in the intercalation structure in relation to the amount of fatty acids adsorbed are monitored by X-ray diffraction and infra-red spectroscopy. Additionally, calcination of LDH is investigated in order to increase the binding capacity for fatty acids. Our data propose that, at ambient temperature, fatty acids can be bound to the hydrotalcite by adsorption or in addition by intercalation, depending on fatty acid concentration. The adsorption of fatty acids from crude glycerol shows a BET-like behavior. Above a fatty acid concentration of 3.5 g L−1, intercalation of fatty acids can be shown by the appearance of an increased interlayer spacing. This observation suggests a two phase adsorption process. Calcination of LDHs allows increasing the binding capacity for fatty acids by more than six times, mainly by reduction of structural CO32−.
BACKGROUND
Currently, several techniques exist for the downstream processing of protein, phytic acid and sinapic acid from rapeseed and rapeseed meal, but no technique has been developed to separate all of the components in one process. In this work, two new downstream processing strategies focusing on recovering sinapic acid, phytic acid and protein from rapeseed meal were established.
RESULTS
The sinapic acid content was enhanced by a factor of 4.5 with one method and 5.1 with the other. The isolation of sinapic acid was accomplished using a zeolite-based adsorbent with high adsorptive and optimal desorption characteristics. Phytic acid was isolated using the anion-exchange resin Purolite A200®. In addition, the processes resulted in two separated protein fractions. The ratios of globulin and albumin ratio to the total protein were 59.2% and 40.1%, respectively. The steps were then combined in two different ways: (a) a ‘sequential process’ using the zeolite and A200 in batch processes; and (b) a ‘parallel process’ using only A200 in a chromatographic system to separate all of the compounds.
CONCLUSIONS
It can be concluded that isolation of all three components was possible in both processes. These could enhance the added value of current processes using rapeseed meal as a protein source. © 2015 Society of Chemical Industry
Aufarbeitung von Polyphenolen aus Weizenmittels Zeolithen am Beispiel der Ferulasa¨ ureAlexander Thiel1, Kai Muffler1, Nils Tippko¨ tter1, Kirstin Suck2, Ulrich Sohling2, Friedrich Ruf3und Roland Ulber1,*DOI: 10.1002/cite.201400031Bei der Ferulasa¨ure handelt es sich um einen Wertstoff, der aus Weizen gewonnen und in der Lebensmittel- und Pharma-industrie eingesetzt werden kann. Der Einsatz von Weizen als nachwachsende Rohstoffquelle ist allerdings nur dann wirt-schaftlich durchfu¨hrbar, wenn eine Prozessintegration in die bestehenden industriellen Verfahren gewa¨hrleistet oder einedirekte Konkurrenz zur Mehl- und Sta¨rkeindustrie vermieden werden kann. In diesem Artikel wird ein Verfahren aufge-zeigt, welches hohe Ausbeuten ermo¨glicht und eine Konkurrenz zu bestehenden Verwertungspfaden vermeidet.
A major part of edible oil is subjected to bleaching procedures, primarily with minerals applied as adsorbers. Their recycling is currently done either by regaining the oil via organic solvent extraction or by using the spent bleaching earth (SBE) as additive for animal feed, etc. As a new method, the reutilization of the by-product SBE for the microbiologic formation of acetone, butanol, and ethanol (ABE) is presented as proof-of-concept. The SBE was taken from a palm oil cleaning process. The recycling concept is based on the application of lipolytic clostridia strains. Due to considerably long fermentation times, co-fermentation with Candida rugosa and enzymatic hydrolyses of the bound oil with a subsequent clostridia fermentation are shown as alternative routes. Anaerobic fermentations under comparison of different clostridia strains were performed with glycerol media, enzymatically hydrolyzed palm oil and SBE. Solutes, side product compositions and productivities were quantified via HPLC. A successful production of ABE solutes from SBE has been done with a yield of 0.15 g butanol per gram of bound glycerol. Thus, the biotechnological recycling of the waste stream is possible in principle. Inhibition of the substrate suspension has been observed. A chromatographic ion-exchange of substrates increased the biomass concentration.
Adsorptive Vorbehandlung von Rohglycerin für die 1,3-Propandiol Fermentation mit Clostridium diolis
(2014)
Bei der Gewinnung von Fettsäuren aus Pflanzenölen, z. B. zur Herstellung von Biopolymeren, oder bei der Biodiesel- und Seifenproduktion, fällt Glycerin als Nebenprodukt an. Bei der Biokonversion dieses Rohstoffes zu 1,3-Propandiol wird der Produktionsorganismus Clostridium diolis durch Verunreinigungen im Rohglycerin gehemmt. Als inhibierende Substanzen konnten freie Fettsäuren identifiziert werden. Mithilfe eines adsorptiven Aufarbeitungsverfahrens ist es gelungen, die Fettsäuren zu entfernen und die Konversionseffizienz zu 1,3-Propandiol zu erhöhen.
Commercial materials with polyvinylpolypyrrolidone and polymeric amberlites (XAD7HP, XAD16) are commonly used for the adsorptive downstream processing of polyphenols from renewable resources. In this study, beta-zeolite-based adsorbent systems were examined, and their properties were compared to organic resins. Batch adsorption experiments were conducted with synthetic solutions of major polyphenols. Adsorption isotherms and desorption characteristics of individual adsorbent were determined based on these results. Maximum adsorption capacities were calculated using the Langmuir model. For example, the zeolites had capacities up to 203.2 mg/g for ferulic acid. To extend these results to a complex system, additional experiments were performed on rapeseed meal and wheat seed extracts as representative renewable resources. HPLC analysis showed that with 7.5% w/v, which is regarded as the optimum amount of zeolites, zeolites A and B could bind 100% of the major polyphenols as well as release polyphenols at high yields. Additionally, regeneration experiments were performed with isopropyl alcohol at 99°C to evaluate how zeolites regenerate under mild conditions. The results showed only a negligible loss of adsorption capacity and no loss of desorption capacity. In summary, it was concluded that beta-zeolites were promising adsorbents for developing new processes to isolate polyphenols from renewable resources.
Molke fällt im Rahmen der Käseherstellung allein in Deutschland in Mengen von über 11 Mio. Tonnen jährlich an. Dieses Nebenprodukt wurde trotz seines Reichtums an Milchzucker und Proteinen lange Zeit kaum industriell weiterverarbeitet und stellte ein bedeutendes Problem bei der Abwasserreinigung dar. Derzeit kommen meist kosten- und reinigungsintensive Membranfiltrationsverfahren bei der Auftrennung von Molke in ihre Hauptkomponenten Lactose und Molkenprotein zum Einsatz. Die Produkte finden vorwiegend in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung als Süßungsmittel, Proteinzusatz oder Texturbildner. Die Mehrheit des Proteins wird dabei als Konzentrat bzw. Proteinpulver verarbeitet. Wegen der antibakteriellen, antiviralen und weiteren wertvollen physiologischen Eigenschaften der Molkeproteine stellt eine weitere Aufreinigung der einzelnen Molkeproteine für die pharmazeutische Industrie einen naheliegenden zusätzlichen Wertschöpfungsschritt dar. In Kooperation mit der Süd Chemie AG wurde damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das kostengünstige mineralische Adsorbentien verwendet. Bisher konnte die Abtrennung von Lactose von den Molkenproteinen aus verdünntem Molkekonzentrat in einem Verfahrensschritt ohne Vorbehandlung des Rohstoffs erfolgreich realisiert werden. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Verbesserung der Proteinbindekapazitätund chromatographischen Proteinauftrennung sowie dem Upscaling zum direkten Einsatz von Molkekonzentrat ohne Vorverdünnung.
Im vom BMELV/FNR geförderten SynRg-Projekt wurde unter anderem Rapsschrot untersucht, um Polyphenole zu isolieren und aufzureinigen. Diese sollen anschließend als Basisbausteine für Polymere dienen und ihnen neuartige Eigenschaften verleihen. Derzeit wird an der Polyphenolextraktion gearbeitet, da bei organischen oder wässrigen Extraktionsprozessen überwiegend Sinapin, ein Cholinester der Sinapinsäure, vorliegt und dieses nicht für die Polymerbildung eingesetzt werden kann. Für die im Fokus stehende Sinapinsäure wird deshalb eine simultane Extraktion und enzymatische oder chemische Hydrolyse von Sinapin zu Sinapinsäure durchgeführt. Durch die Hydrolyse konnte die Sinapinsäureausbeute bereits um den Faktor 6,2 auf 15,8 mg g⁻¹ gegenüber einer reinwässrigen Extraktion gesteigert werden. Für die Aufreinigung des an Sinapinsäure reichen Extrakts erfolgt anschließend ein adsorptiver Aufarbeitungsschritt, bei dem Zeolithe zum Einsatz kommen. Mit diesem Material ist es möglich, die Sinapinsäure quantitativ zu adsorbieren und später mit 70 %igem Ethanol bei 60 °C zu desorbieren. Bei den Adsorbern handelt es sich um b-Zeolithe von der Süd-Chemie AG.
Die fermentative Verwertung von Rohglycerin setzt je nach Herstellungsmethode und Produktionsorganismus eine Vorbehandlung des Glycerins zur Entfernung von Produktinhibitoren voraus. Durch den Einsatz von Hydrotalcit-Adsorbern können die im Rohglycerin enthaltenen Fettsäuren entfernt werden. Durch diese einfache Aufarbeitungsmethode ist ein mit reinem Glycerin vergleichbarer Umsatz von stark mit Fettsäuren verunreinigtem Rohglycerin zu 1,3-Propandiol (PDO) möglich. Die durch den Hydrotalcit gebundenen Fettsäuren lassen sich mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch eluieren. Somit kann der Adsorber regeneriert und die Fettsäuren wieder der Wertschöpfungskette zugeführt werden. Im Fed-Batch-Experiment kann mit C. diolis eine PDO-Konzentration von über 50 g L⁻¹ unter Verwendung des aufgereinigten Rohglycerins erzielt werden. In der industriellen Produktion wird PDO momentan destillativ aufgearbeitet. Ein adsorptives Aufarbeitungsverfahren kann den Energiebedarf des Herstellungsprozesses drastisch senken. Auf der Suche nach einem geeigneten Material wurde ein Adsorberscreening in Bezug auf die Bindungseigenschaften durchgeführt. Mit einem b-Zeolith der Firma Süd ChemieAG konnte bisher die höchste Beladung im Modellsystem von 120 mg PDO/gAdsorber erreicht werden.
Molke als Nebenprodukt der Käseherstellung wurde lange Zeit als Abfall betrachtet. Bedingt durch ihren hohen BOD (biological oxygen demand) war die direkte Einleitung in Gewässer, aber auch der mikrobielle Abbau in Kläranlagen bedenklich. Falls eine Weiterverarbeitung der Molke stattfand, so geschah dies meist zu Molkepulver oder Proteinkonzentrat. Als Untersuchungen der Molkeproteine jedoch unter pharmazeutischen Gesichtspunkten interessante Eigenschaften nahelegten, stieg das Interesse am Bioprodukt Molke und ihren Proteinen an. So stehen beispielsweise für die Molkeproteine a-Lactalbumin (ala) und b-Lactoglobulin (blg) antibakterielle, anticancerogene und diverse andere physiologische Effekte in der Diskussion. Gegenwärtig finden meist Membranverfahren zur Aufreinigung von Molkeproteinen Anwendung. Als alternatives Verfahren wurde am Institut für Bioverfahrenstechnik in Kaiserslautern ein chromatographisches Verfahren entwickelt, bei dem natürliche Tonminerale zum Einsatz kamen. Nach chemischer und physikalischer Modifikation des Ausgangsmaterials durch den Hersteller Süd-Chemie wurden drei der Adsorber für nähere Untersuchungen zur Auftrennung von Molkeproteinen aus Molkekonzentrat herangezogen. Nach einer Cross-Flow-Filtration des Molkekonzentrats erfolgte die Aufreinigung der Molkeproteine in einem FPLC-System.
