87. Enzymkatalyse in überkritischem Kohlendioxid – Racemattrennung von D, L‐Menthol

Abstract

nachst an kleinen Laborkolonnen durchgefuhrt. Damit sind Ruckschlusse auf den Trennfaktor moglich, es ergeben sich neue Ausgangsmischungen fur Gleichgewichtsmessungen und man erhalt Anhaltswerte fur die Hohe einer Trennstufe. Die Abhangigkeit des Trennfaktors von der Konzentration wird dann genauer ermittelt, es wird eine Simulation der Trennung und des Gesamtprozesses mit einem speziellen Berechnungspaket oder einem kommerziellen ProzeRsimulator wie Aspenplus durchgefuhrt. Erganzend erfolgen hydrodynamische Messungen zur Ermittlung der Kapazitat (Flutpunkte, Druckverlust). Aufgrund der Simulation geschieht die Auswahl der Abscheidung und der Art des Gaskreislaufs.SchlieBlich folgen Experimente an einer Pilot-Kolonne und die Simulation der Trennung fur verschiedene Anwendungsfalle, z. B. verschiedene Ausgangsmaterialien. Modellierung und Simulation vonTrennprozessen fur enzymkatalysierte Reaktionen in uberkritischem CO,Die Durchfuhrung von enzymkatalysierten Reaktionen in uberkritischem CO, stellt eine interessante Alternative zur Reaktionsfuhrung in wabrigen oder organischen Medien dar. Besonders aussichtsreich wird dieses Verfahren dann, wenn es gelingt, die Reaktion rnit der nachfolgenden Produktabtrennung verfahrenstechnisch so zu verknupfen, daI3 uberkritisches CO, in effizienter Weise fur beide Prozesse als Losungsmittel dienen kann. In der Regel hat man es bei den Reaktionsgemischen mit Vielstoffsystemen zu tun, so daR eine einfache Auftrennung mittels Hochdruckextraktion (HDE) in einer ProzeRstufe nicht zum Erfolg fiihrt. AuRerdem unterscheiden sich bei vielen enzymkataiysierten Reaktionen, z. B. bei Umesterungen, Edukte und Produkte in ihren physikalischthermischen Eigenschaften nur wenig, was die Trennaufgabe zusatzlich erschwert.Um Trennprobleme dieser Art losen zu konnen, wurde eine methodische Vorgehensweise entwlckelt, welche die Synthese eines Trennprozesses unter geeigneten ProzeRbedingungen zum Ziel hat. In einem ersten ProzeRschritt wird lediglich die Separation von Fraktionen unterschiedlicher Loslichkeit in iiberkritischem CO, angestrebt. Die Auftrennung der Einzelsubstanzen einer Fraktion erfolgt erst in einem oder mehreren darauffolgenden Schritten. Urn dafur sinnvolle ProzeBbedingungen festlegen zu konnen, ist die Kenntnis der Zustandsbereiche erforderlich, innerhalb depr das jeweilige Stoffgemisch k i n ah'otropes Verhalten aufweist, ~i~ alyotroper punkt stelltanalog zum azeotropen punkt bei der Rektifikationcine Grenze fur jedenExtraktionspro-zeR dar.Als wichtigster Apparat eines solchen HDE-Prozesses wurde eine HDE-Kolonne mit Extraktriicklauf auf der Basis idealer Trennstufen modelliert. Zur Beschreibung der Hochdruckphasengleichgewichte von Mehrstoffsystemen wird die kubische Zustandsgleichung nach R E D 1 I C H -K W 0 N G und S 0 AV E venvendet. Das Model1 wurde in ein Simulationsprogramm umgesetzt, in dem das nichtlineare Gleichungssystem mit Hilfe spezieller Numerik-Routinen gelost wird. Fur die Simulation von Gesamtprozessen rnit mehreren Trennkolonnen wird die HDE-Kolonne als sog....