Methode zur modellbasierten Auslegung der Kristallisation von Reinstoffen aus komplexen Feedgemischen

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Im Pharma- und LifeScience-Bereich zeigt sich seit Jahren ein Trend zu natürlichen Produkten, deren Inhaltsstoffe durch Pflanzenextraktion oder Fermentation gewonnen werden. Die Herstellung dieser Wirk- und Inhaltsstoffe erfolgt in komplexen Prozessen, die in der Regel einen Feststoff erzeugen. Die Kristallisation ist ein bedeutendes Verfahren zur Herstellung solcher Feststoffe, wird jedoch industriell meist nur zur Erzeugung reiner Feststoffe oder zur Trennung von Nebenkomponenten eingesetzt. Dabei bleibt das hohe Aufreinigungspotential der Kristallisation ungenutzt. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Potenzial durch eine modellbasierte Methode zur Auslegung des Kristallisationsprozesses zu erschließen. Hierfür wird eine Prozesssimulation mit experimenteller Modellparameterbestimmung im miniaturisierten Labormaßstab für komplexe Gemische angestrebt. Die Kristallisation wird mit einem eindimensionalen Populationsbilanzmodell modelliert, wobei die entsprechenden Modellparameter in Experimenten ermittelt werden. Zur Validierung des Modells werden verschiedene Betriebsparameter in weiteren Experimenten variiert, alle am Beispiel einer Fermentationsbrühe. Die Ergebnisse ermöglichen die Anwendung des Modells zur Prozessoptimierung der Kristallisation und zur Integration in einen Aufreinigungsprozess, wodurch je nach Eigenschaften des Gemisches ein oder mehrere Trennschritte vor der Kristallisation eingespart werden können.