Automatisierte industrielle Prozesse und hohe Sicherheitsanforderungen erfordern auch unter erschwerten Bedingungen verlässliche Signale und Markierungen, die unter anderem mit reflektierenden Verbundfolien auf Kunststoffbasis geschaffen werden können. Bisher werden diese Hochleistungsfolien nach Verwendung teuer entsorgt und nicht wiederverwendet.Im Forschungsvorhaben soll ein umweltschonender Reinigungsprozess für gebrauchte Verbundfolien entwickelt werden, der eine mehrfache Verwendung dieser Folien erlaubt und somit dem Nachhaltigkeitsgedanken und der Ressourcenschonung gerecht wird. Die Herausforderung liegt in einer schonenden, qualitätserhaltenden mechanischen Reinigung, bei der sowohl umweltschonende Reinigungslösungen zum Einsatz kommen und der Verbrauch an Frischwasser weitestgehend durch eine Kreislaufführung des Waschwassers eingeschränkt wird. Zudem müssen Messsysteme installiert und geprüft werden, mit denen eine Charakterisierung der Verbundfolien entsprechend der gegebenen DIN-Normen möglich ist. Die Entwicklung des gesamten Reinigungsverfahrens schließt sich daran an.
Die vielfältigen Möglichkeiten der Anwendung von Beschichtungen mit Biopolymeren legen es nahe, derartige Membranen mit gezielten Eigenschaften auszustatten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Additive und Prozessparameter auf die Stabilität und Durchlässigkeit von Biopolymermembranen, im Speziellen von Alginatfilmen. Als Modellsystem dienen im Vertropfungsverfahren hergestellte Alginatsphären. Neben den unterschiedlichen Effekten von Additiven zeigt sich, dass die mechanische Stabilität und Durchlässigkeit unabhängig voneinander beeinflusst werden können.
Water Vapour Sorption on Used Foundry Sand with Regard to its Reusability (2026)
Sand is a widely used molding material in the foundry industry. With its availability becoming increasingly limited and transportation being cost-intensive, sustainable and environmentally friendly regeneration processes are attracting growing attention. The primary challenge in this context is the removal of binder residues remaining on the sand grains. Alkali silicates, considered as binder systems, place high demands on the specificity and sensitivity of analytical methods, since trace amounts of analyte (silicic acid) must be determined as quantitatively as possible on a chemically almost identical matrix. The present work discusses the use of water vapor sorption for the semi-quantitative determination of residual silicic acid in the presence of crystalline silicon dioxide. A particular focus is placed on modeling the sorption isotherms using the GAB and BET models. The specific surface areas determined for sands with varying degrees of binder loading are compared with the strength values of test specimens produced from these sands. A direct correlation between the achievable strength and the specific surface area is observed.Sand ist weitverbreiteter Formstoff in der Gussindustrie. Mit seiner immer knapper werdenden Verfügbarkeit und dem kostenintensiven Transport rücken nachhaltige und umweltschonende Regenerierungsverfahren zunehmend in den Fokus. Hauptaufgabe hierbei ist die Entfernung des auf dem Sandkorn zurückgebliebenen Bindemittels. Die als Binder in Betracht genommenen Alkalisilicate stellen hohe Anforderungen an die Spezifität und Sensitivität der Analytik, da Spuren von Analyt (Kieselsäure) auf einer chemisch nahezu identischen Matrix möglichst quantitativ bestimmt werden sollen. In der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz der Wasserdampfsorption zur halbquantitativen Erfassung von Kieselsäureresten in Gegenwart kristallinen Siliciumdioxids diskutiert. Einen Schwerpunkt bildet die Modellierung der Sorptionsisothermen mit GAB- und BET-Modellen. Die ermittelten spezifischen Oberflächen verschieden stark bindemittelbelasteter Sande werden mit den Festigkeitswerten daraus hergestellter Prüfkörper verglichen. Dabei zeigt sich eine direkte Korrelation zwischen erreichter Festigkeit und spezifischer Oberfläche.
Jörg Schäffer,
Leitenberger Natalie,
Christoph Lindenberger,
Sabine Grüner
Hybridverfahren zur Luteingewinnung aus Mikroalgen: Kopplung von Hochdruckextraktion mit adsorptiver AufreinigungJörg Schäffer1, Natalie Leitenberger2, Christoph Lindenberger2, Sabine Grüner-Lempart1, 1Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Fakultät Bioingenieurwissenschaften, Am Hofgarten 10, 85354 Freising, 2Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden, Fakultät Maschinenbau/Umwelttechnik, Kaiser-Wilhelm-Ring 23, 92224 Amberg Die biotechnologische Produktion von Wertstoffen aus Mikroalgen stellt eine nachhaltige Alternative zur konventionellen Gewinnung aus pflanzlichen Rohstoffen dar. Mikroalgen zeichnen sich durch hohe Wachstumsraten, geringe Flächenansprüche und die Möglichkeit der Kultivierung in geschlossenen Photobioreaktoren unter kontrollierten Bedingungen aus [1, 2]. Lutein, ein antioxidatives Xanthophyll aus der Gruppe der Carotinoide, gewinnt aufgrund seiner gesundheitsfördernden Eigenschaften, insbesondere bei der Prävention der altersbedingten Makuladegeneration, zunehmend an industrieller Bedeutung [3]. Der vorliegende Beitrag untersucht die Gewinnung von Lutein aus der Süßwassergrünalge Chlamydomonas asymmetrica mittels eines hybriden Prozesses, bestehend aus fraktionierter Hochdruckextraktion mit überkritischem CO₂ unter Einsatz eines Co-Solvents sowie anschließender Festbettadsorption an Kieselgel. Neben einer Lutein-angereicherten Fraktion mit ausgeprägten antioxidativen Eigenschaften wurde eine lipidreiche Fraktion isoliert, die trotz ihres hohen Gehalts an ungesättigten Fettsäuren ein prooxidatives Verhalten zeigte. Dieses Ergebnis widerspricht der erwarteten antioxidativen Wirkung und deutet auf komplexe Wechselwirkungen innerhalb der Extraktmatrix hin. Die Entfernung der Lipidfraktion führt zu einem lipidarmen, geruchlosen Extrakt, der das vollständige Pigmentspektrum von C. asymmetrica (mit Ausnahme von β-Carotin) enthält. Die antioxidative Aktivität, bestimmt über Peroxidzahl und DPPH-Deradikalisierung, ist vergleichbar mit der eines standardisierten Rosmarinextrakts. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer gezielten Prozessführung zur Gewinnung hochreiner Pigmentfraktionen und liefern neue Erkenntnisse zur Rolle coextrahierter Lipide bei der Beeinflussung antioxidativer Eigenschaften. Literatur [1] E. Jacob-Lopes, M. I. Queiroz und L. Q. Zepka, Hg. Pigments from microalgae handbook. Cham, Switzerland: Springer, 2020. [2] J. Hahm, „Process Concept and Designs for Value Added Chain of the Phototrophic Algae Chlamydomonas asymmetrica: Verfahrenskonzept und Entwürfe für die Wertschöpfungskette der phototrophen Alge Chlamydomonas asymmetrica,“ 2018. [3] J. W. Erdman et al., „Lutein and Brain Function,“ Foods (Basel, Switzerland), Early Access. doi: 10.3390/foods4040547.
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Jörg Schäffer,
Natalie Leitenberger,
Christoph Lindenberger,
Sabine Grüner
Gewinnung von Lipid- und Pigment-haltigen Wertprodukten aus der Mikroalge Chlamydomonas asymmetrica durch fraktionierte Extraktion mit überkritischem CO2 Jörg Schäffer1, Natalie Leitenberger2, Christoph Lindenberger2, Sabine Grüner-Lempart1, 1Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Fakultät Bioingenieurwissenschaften, Am Hofgarten 10, 85354 Freising, 2Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden, Fakultät Maschinenbau/Umwelttechnik, Kaiser-Wilhelm-Ring 23, 92224 Amberg Die biotechnologische Wertstoffproduktion mit Mikroalgen stellt eine attraktive und nachhaltige Alternative zur Gewinnung aus pflanzlichen Rohstoffen dar. Zum einen erlaubt die kontinuierliche Kultivierung in geschlossenen Photobioreaktoren, unter kontrollierbaren Bedingungen, die Herstellung eines konstanten Rohstoffstroms in gleichmäßiger Qualität. Zum anderen können Mikroalgen, die in der Regel anspruchslos und robust sind, schnell wachsen und benötigen keine landwirtschaftlichen Nutzflächen. Erfolgt die Kultivierung in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen, der Nutzung von industriellen Reststoffströmen auf landwirtschaftlich nicht nutzbarem Land, ist nicht nur der Nachhaltigkeitsaspekt, sondern auch der ökonomische Anspruch schnell erfüllt. Prominente Wertstoffe, die mit Mikroalgen erfolgreich hergestellt werden, sind beispielsweise Astaxanthin und β-Carotin, beides fettlösliche Pigmente mit antioxidativen Eigenschaften, die der Gruppe der Carotinoide zugeordnet werden [1]. Beide Wirkstoffe werden kommerziell in der Lebensmittelindustrie, in Kosmetika oder im Tierfutter eingesetzt. Ein weiteres, farbgebendes Antioxidans aus der Gruppe der Carotinoide mit hohem Verwertungspotential ist Lutein. Dieses Xanthophyll wird im primären Stoffwechsel sowohl von Pflanzen als auch Mikroalgen synthetisiert und erfreut sich eines zunehmenden Interesses. [2] Der erfolgreiche Einsatz zur Therapie und Prävention der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) im Augapfel sowie die Senkung des Risikos für bestimmte Krebsarten, Herzerkrankungen und Schlaganfälle, sorgen für eine hohe Aufmerksamkeit [3]. Zurzeit wird Lutein noch überwiegend aus den Blüten der aufrechten Studentenblume Tagetes erecta, welche zur Familie der Asteraceae gehört, gewonnen [4]. Deren kommerzieller Anbau findet vor allem in Lateinamerika, Südafrika und Indien statt. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Forschungsarbeiten zur Gewinnung des Xanthophylls Lutein, in möglichst reiner Form, aus der Süßwassergrünalge Chlamydomonas asymmetrica. Es wird eine schonende und qualitätserhaltende Aufarbeitungsstrategie, ausgehend von der geernteten Frischmasse der Mikroalge, vorgestellt. Die Kultivierung erfolgt unter optimierten Bedingungen in Blasensäulen-Photobioreaktoren. Desweiteren wird aufgezeigt, dass der Einsatz einer fraktionierten, partiell Modifier-gestützten Hochdruckextraktion mit überkritischem Kohlendioxid nicht nur die Gewinnung einer Lutein-angereicherten Wertstofffraktion erlaubt, sondern einer weitere, vielversprechende Lipidfraktion erhalten wird. Die analytische Charakterisierung der Inhaltsstoffe wird von der Bestimmung der antioxidativen Eigenschaften der Extraktfraktionen flankiert. [1] F. Pagels, D. Salvaterra, H. M. Amaro und A. C. Guedes, „Pigments from microalgae,“ in Handbook of Microalgae-Based Processes and Products, E. Jacob-Lopes, M. Manzoni Maroneze, M. I. Queiroz und L. Queiroz Zepka, Hg., Elsevier, 2020, S. 465–492. [2] Y. Xie, X. Xiong, S. Chen, Challenges and potential in increasing lutein content in microalgae. Microorganisms, 2021, 9. Jg., Nr. 5, S. 1068. [3] J. D. Ribaya-Mercado und J. B. Blumberg, „Lutein and zeaxanthin and their potential roles in disease prevention,“ Journal of the American College of Nutrition, 2004, 23. Jg., Nr. 6, S. 567-587. [4] P. K. Kashyap, et al., An efficient process for the extraction of lutein and chemical characterization of other organic volatiles from marigold (Tagetes erecta L.) flower. Food Chemistry, 2022, 396. Jg., S. 133647.
Teilprojekt der HSWT: Modellierung der Enzymkinetik und Reinigungsleistung und Entwicklung eines Testsystems mit repräsentativen Modellverschmutzungen zur Untersuchung geeigneter Enzyme - …
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines innovativen Biorieselbettreaktors (5 m3) zum Abbau von Mikroplastik in Kläranlagen. Dazu wurde eine Wachstumsumgebung für die neuartige depolymerisierende …
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