ISBN 978-3-8439-0470-4

978-3-8439-0470-4, Reihe Technische Chemie

Katharina Bauer
Synthese von Downstream Prozessen

208 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Bioprodukte haben in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. So werden nicht nur mehr Produkte auf biotechnologischem Weg produziert, auch der Produktionsmaßstab hat sich deutlich vergrößert. Ermöglicht wurde dies vor allem durch Weiterentwicklung des Umsetzungsschrittes. Parallel wurden zwar einzelne Aufarbeitungsverfahren entwickelt oder an die speziellen Gegebenheiten biotechnologischer Produkte angepasst, jedoch wurde eine Entwicklung der Aufarbeitungssequenz als Ganzes vernachlässigt.

Die Synthese der Aufarbeitungssequenzen erfolgt häufig durch ein reines Scale-up des Laborprozesses oder durch Verwendung eines Standardschemas, wobei lediglich einzelne Schritte optimiert werden, nicht jedoch der Prozess als Ganzes. Dies führt dazu, dass in vielen Fällen die Aufarbeitung sowohl die Hauptproduktionskosten verursacht, als auch im Falle einer Kapazitätserweiterung ein Bottleneck darstellt.

Es existiert viel Wissen über die Auswahl günstiger Verfahren in speziellen Fällen und über für die Aufarbeitung relevante Eigenschaften bestimmter Stoffe und Gemische. Dieses Wissen ist jedoch verteilt auf Produzenten bestimmter Stoffe, Vertreiber von Aufarbeitungsverfahren (z.B. Hersteller von Adsorbentien) und Forscher auf diesen Gebieten.

In dieser Arbeit werden allgemeine, heuristische Regeln zur Vorhersage von Eigenschaften von Stoffen und Gemischen, zur Auswahl von Trennverfahren und zur Festlegung einer günstigen Betriebsweise vorgestellt. Diese knapp 700 Regeln ermöglichen, vorhandenes Erfahrungswissen auf neue Probleme zu übertragen. Sie wurden durch Analyse und Vergleich von Literaturstellen z.B. zu existierenden Prozessen abgeleitet.

Basierend auf Prozesssyntheseverfahren aus der chemischen Industrie wurde eine systematische Vorgehensweise zur Synthese von Aufarbeitungsprozessen entwickelt. Das systematische Vorgehen stellt sicher, dass alle erfolgversprechenden Alternativen betrachtet werden, sodass es möglich ist das optimale Verfahren zu erhalten. Die Integration der abgeleiteten heuristischen Regeln in das Entwurfsverfahren ermöglicht es, bereits in frühen Phasen der Prozessentwicklung fundierte Entscheidungen zu treffen.

Die hier vorgestellte systematische Prozessentwicklung zielt immer auf einen optimalen industriellen Gesamtprozess ab. Die Vorgehensweise wird in der Arbeit anhand von drei Beispielen verdeutlicht.