Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Komplementäre chemisch-biotechnologische Verfahrensentwicklung zur neuartigen Herstellung der 2,5-Furandicarbonsäure aus Inulin-akkumulierenden Pflanzen (KEFIP); Teilvorhaben 1: HMF, Inulinanalytik, Koordination - Akronym: KEFIP

Anschrift
Universität Hohenheim - Fakultät Agrarwissenschaften - Institut für Agrartechnik (440) - FG Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe (440f)
Garbenstr. 9
70599 Stuttgart
Projektleitung
Prof. Dr. Andrea Kruse
Tel: +49 711 459-24700
E-Mail schreiben
FKZ
22000318
Anfang
01.05.2019
Ende
31.10.2022
Ergebnisverwendung
Durch den Partner Gemüse Birkenhof GmbH & Co. KG als Deutschland’s größter Chicorée-Salat-Produzent wurden bis zu sechs verschiedene Sorten industriellen Chicorée für die Salat-Treiberei bezogen, sodass ein saisonales Inulin-Kataster zzgl. Potentialen erstellt werden konnte. Durch die Anfang Mai 2022 bei der Gemüse Birkenhof GmbH & Co. KG installierte Wiegeeinheit konnten für die Sommer- (16.5. – 30.6.) und Winter-Produktion (16.11. – 15.5.) sowie die Übergangszeitraum, in dem die Produktion wieder hochgefahren wird (1.7. – 15.11.), festgelegt werden. Weiterhin konnten durch intensiven Austausch, auch mit Boss Fritz Gemüse-Frucht KG, Blattabfälle durch die Verarbeitung der Chicorée-Salat-Knospen für die genannten Zeiträume überschlagen werden. Anhand einer etablierten Methode zur Flüssigkeitschromatographie war es möglich sowohl den Kohlenhydrat-Metabolismus der Wurzelrüben während des Wachstums, der Lagerung und Treiberei nachvollziehen als auch das Inulin-Potential erfassen zu können. Durch die Möglichkeit Wurzelrüben schlechter Qualität, z.B. mit Phytophthora erkrankt, von der Ernte über die Lagerung bis in die Treiberei erschließen und Extrakt nach Pasteurisierung bei 80 °C lagern zu können, lässt sich eine Chicorée-Bioraffinerie auf Basis weiterführenden Prozesssimulation/ -bewertung mit ASPEN PLUS® inkl. Kostenschätzung projektieren. Ein Partner-Unternehmen wie die HTCycle AG bekommt somit die Chance Ihr Portfolio zu erweitern und der Gemüse Birkenhof GmbH & Co. KG kann besonders seine Treibereiabfälle einem Weg höherer Wertschöpfung im Vergleich zur Biogas-Produktion oder Tierfüttern zuführen.
Aufgabenbeschreibung
In diesem Teilvorhaben wurde die Synthese der Feinchemikalie 5-(Hydroxymethyl)furfural (HMF) aus (Rest-) Zuckern von Wurzelrüben des industriellen Chicorée schlechter Qualität oder erkrankt an z.B. Phytophthora zur heterogen- und biotechnologischen Oxidation von 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) entwickelt werden. In diesem Zuge soll besonders die Zusammenführung und Abstimmung der einzelnen Prozessschritte bestehend aus Homogenisierung und Extraktion der Abfallbiomasse, Dehydratisierung der Zuckerlösung sowie Oxidation der wässrigen Syntheselösungen verbunden mit notwendigen Maßnahmen zur Aufreinigung untersucht werden. So wurde der Weg der Chicorée-Wurzelrübe von der Ernte, über den Transport, die Lagerung und Treiberei des fertigen Salat dokumentiert und damit einhergehend das in Ernte-, Lagerungs- und Verarbeitungsabfällen verbleibende Potential an Inulin-bürtigen Fructanen (engl. Inulin-type Fructans – ItF) erfasst. Weiterhin wurden etwaige Einflussparameter auf den biologischen Prozess der Wurzelrübe als 1. Prozessschritt, jedoch unter Berücksichtigung der Nahrungsmittelproduktion, d.h. Salat-Qualität untersucht (Teilprojekt 1). Als 2. Prozessschritt zur Gewinnung des Schlüssel-Monomers Fructose wurde die Extraktion inkl. oder zzgl. Säure-katalytisierten Hydrolyse zur Vorbereitung des 3. Prozessschrittes der Hydrothermalen Dehydratisierung (HTD) durchgeführt (Teilprojekt 3). Entscheidend zur Bereitstellung von Daten für die Prozesssimulation/ -bewertung mit ASPEN PLUS® war die Etablierung von Methoden zur vollständigen Prozessanalytik (Teilprojekt 6). Der Fokus im Teilprojekt 3 lag dabei auf der Herstellung einer möglichst organisch-reinen HMF-Lösung, die aus dem Fructose-reichen Extrakt von Chicorée-Wurzelrüben synthetisiert wurde. Durch die Verwendung einer Abfallbiomasse ist der Prozess nachhaltiger als bei einer reinen HMF-Lösung aus Zuckern der Nahrungsmittelherstellung.

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