Biobasierte Additive aus Sekundären Pflanzenstoffen (SPS)

Der Einsatz von biobasierten Additiven kann unter anderem in zahlreichen technischen Produkten sowie in Produkten aus dem Bereich Personal & Home Care als Ersatz für fossilbasierte oder synthetische Inhaltsstoffe erfolgen. Dabei steigern biobasierte Additive sowohl die Nachhaltigkeit als auch die Umweltfreundlichkeit dieser Produkte. Ebenso können teure Entsorgungskosten, die bei herkömmlichen Produkten anfallen, minimiert werden. Als Rohstoffe eignen sich sekundäre Pflanzenstoffe (SPS) oder pflanzliche Proteine, die sich von Natur aus durch hochfunktionelle Eigenschaften auszeichnen.

Wir bieten die Entwicklung aller Prozessschritte

Wir unterstützen Unternehmen bei der Integration biobasierter Additive aus Sekundären Pflanzenstoffen in ihre Produkte. Dabei identifizieren wir geeignete Additive abhängig von ihrer Funktionalität für die gewünschte Zielanwendung. Als Voraussetzung für Rezepturanpassungen führen wir eine spezifische Analytik der Rohstoffe unter Einbeziehung der Wechselwirkungen einzelner Formulierungsbestandteile durch. Wir bieten die Entwicklung aller Prozessschritte, von der Gewinnung der Sekundären Pflanzenstoffe (SPS) bis zur Herstellung einer anwendungsfertigen Formulierung, die ein biobasiertes Additiv als Inhaltsstoff enthält. Auf Wunsch stellen wir unseren Kunden unsere Anlagen für eigene Entwicklungen zur Verfügung. Alle Arbeiten sind vom Labor- bis zum Technikumsmaßstab möglich.

Nutzung von Reststoffen der Agrar- und Lebensmittelindustrie

Zur Isolation unterschiedlicher SPS-Stoffklassen konzipieren wir effiziente Extraktionsverfahren aus verschiedenen pflanzlichen Roh- und Reststoffen. Unser Fokus liegt auf der Nutzung von Nebenströmen der Lebensmittel- und Agrarindustrie, die bisher keiner Wertgebung zugeführt werden. In weiterer Folge entwickeln wir Modellformulierungen auf Wasserbasis, Lösungsmittelbasis oder Ölbasis, um die SPS in unterschiedlichen flüssigen Medien einsetzbar zu machen.

Sowohl in der Lebensmittelindustrie als auch in der Agrarwirtschaft fallen häufig pflanzliche Reststoffe an, die einen hohen Gehalt an funktionellen Inhaltsstoffen wie z. B. Proteine und SPS (sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe) aufweisen. Beispiele hierfür sind Reste aus der Obst- (z. B. Apfeltrester) und Gemüseverarbeitung (z. B. Kohl), sowie aus der Ölproduktion, wie Oliven- oder Rapspresskuchen und viele weitere Pflanzenreststoffe.

Aufbauend auf unser umfangreiches Rohstoffwissen forschen wir kontinuierlich an der produktspezifischen Optimierung effizienter Verfahren zur Extraktion, Aufreinigung und Stabilisierung hochwertiger sekundärer Pflanzenstoffe.  

Unser Ziel ist es, unter Berücksichtigung von Reststoffverfügbarkeiten und -preisen, ungenutzte Stoffströme, im Sinne der Bioökonomie und ganzheitlichen Rohstoffnutzung, zu erschließen und wertgebend weiter zu verarbeiten statt zu entsorgen.

Um Pflanzenextrakte mit einer möglichst großen Ausbeute zu gewinnen und zugleich eine möglichst hohe Funktionalität der Extrakte zu erzielen, passen wir die Extraktionsverfahren spezifisch an die Rohstoffe und die geplante Anwendung an.

Wir haben die Möglichkeit, mit organischen Lösungsmitteln odder Wasser zu extrahieren sowie besonders schonend durch Einsatz von überkritischem CO₂. Die Extraktionen können explosionsgeschützt sowohl im Perkolationsverfahren als auch im Immersionsverfahren durchgeführt werden. Weitere Aufbereitungsschritte wie Filtration, Destillation und Konzentrierung finden bei Bedarf auch unter Explosionsschutzbedingungen statt.

Musterproduktionen sind im Labor und nach Scale-Up in unseren Pilotanlagen bis zu einem Maßstab von 250 l inklusive einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung möglich.

Wir bieten auch die Möglichkeit, unsere Anlagen firmeneigene Entwicklungen zu nutzen. Je nach Rohstoff und Zielanwendung bieten wir unterschiedliche Extraktionsanlagen:

Anlage zur Lösungsmittel-Basierten Extraktion

Anlage zur CO₂-Extraktion

Der erfolgreiche Einsatz bioabbaubarer Additive setzt voraus, dass potenzielle Additivsubstanzen möglichst genau charakterisiert werden. Dazu gehört sowohl eine quantitative als auch qualitative Bestimmung der Zusammensetzung sowie die Erstellung eines physikalischen und funktionellen Eigenschaftsprofils.

Besonders wichtig ist die Prüfung der Eigenschaften in der jeweiligen Anwendung sowie die Stabilität und das Lagerverhalten. Die Wirkung der Additive in der Zielanwendung wird durch detailliierte chemische und physikalische Analysen genauestens untersucht. Auch Wechselwirkungsmechanismen mit anderen Formulierungsbestandteilen gehen in die Untersuchungen mit ein.

Zur Optimierung der Funktionalität haben wir die Möglichkeit, enzymatische, chemische und physikalische Modifikationsschritte durchzuführen.

Folgende Untersuchungen werden unter anderem bei uns im Haus durchgeführt:

•  Extraktzusammensetzung
  • Trockenmasse
  • Proteingehalt
  • Proteinzusammensetzung (SDS-PAGE)
  • Zuckergehalt
  • Identifizierungvon Leitsubstanzen und Quantifizierung (HPLC)
• Extraktfunktionalität
  • Antioxidative Kapazität (photometrische Assays)
  • Antikorrosive Wirkung
  • Antimikrobielle /antibakterielle Wirkung
  • UV-Absorption
• Wirkung von Extrakten in Modellsystemen
  • Löslichkeit und Lösungsstabilität
  • Emulgierkapazität
  • Schäumungsverhalten
  • Farbmessung
  • Rancimat-Test
  • Titrimetrie (Säurezahl, Peroxidzahl,…)
  • Infrarotspektroskopie
• Wirkung von Extrakten auf Oberflächen
  • Rheologie und Tribologie
  • Mikroskopie (REM, Lichtmikroskop)
  • UV-Vis Spektroskopie
    
  • Graugussspäne-Filterpapier Test
  • Masseverlust

Biobasierte funktionelle Additive finden in verschiedenen biobasierten technischen Produkten Anwendung. Nach der Definition der geplanten Zielanwendung und der damit verbundenen Identifikation des Anforderungsprofils an die Additive prüfen wir welche Rohstoffe abhängig vom jeweiligen Rohstoffangebot zur Evaluierung in Frage kommen. Die Wirtschaftlichkeit der Prozesse zur extraktiven Gewinnung der Additive und die Möglichkeit zur industriellen Umsetzung fließen in die Betrachtungen mit ein.

Bioschmierstoffe

Schmierstoffe enthalten eine Vielfalt an Additiven um den besonderen Anforderungen der jeweiligen Anwendung gerecht zu werden.

Wir untersuchen für Sie die Substitution konventioneller Antioxidantien, Verschleißschutzadditive, Reibungsminderer, Korrosionsinhibitoren, Viskositätsmodifizierer u.a.

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Personal & Home Care

SPS zeichnen sich zusätzlich zu ihren antioxidativen Eigenschaften durch UV-Absorbierende sowie antimikrobielle Wirkung aus.

Wir untersuchen für Sie die Substitution konventioneller Antioxidantien, UV-Absorber, Konservierungsmittel u.a. in der Formulierung und können darüber hinaus die sensorischen Eindrücke dieser Komponenten evaluieren.

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Biobasierte Beschichtungen

Farben, Lacke, Papierstriche oder funktionelle Beschichtungen für Verpackungen enthalten je nach Anwendung fossile Inhaltsstoffe zur Stabilisierung gegen antimikrobielle und antimikrobiologische Einflüsse sowie zum UV-Schutz u.a.

Wir untersuchen für Sie die Substitution dieser Komponenten mittels biobasierter Alternativen.

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