Potenzial von Prozessintegration mit Adsorbern zur Herstellung seltener Monosaccharide – eine modellbasierte Untersuchung

Enzymatische Isomerisierungsreaktionen ermöglichen die Synthese seltener Monosaccharide wie D‐Psicose oder D‐Tagatose, die potenziell sehr interessant sind als Bausteine für Pharmaprodukte oder Süßstoffe. Um solche Reaktionen industriell anzuwenden, muss aber das Gleichgewichtsproblem gelöst werden: Isomerisierungen weisen typischerweise eine ungünstige Lage des thermodynamischen Gleichgewichts auf und lassen somit nur limitierte Ausbeuten zu. In situ‐Produktabtrennung stellt eine interessante Prozessoption dar, um die Umsatzlimitierung zu überwinden. In dieser Arbeit werden zwei Prozessvarianten zur Integration von enzymatischer Isomerisierung und Adsorption in einer modellbasierten Untersuchung verglichen: zum einen die direkte Integration im Satzreakor, die eine sehr einfache Betriebsweise darstellt. Allerdings kann hier nur mit hochselektiven und hoch beladbaren Adsorbermaterialien, die es zudem erst noch zu entwickeln gilt, eine hohe Ausbeute bei hoher Produktivität erreicht werden. Mit momentan zur Verfügung stehenden Adsorbern ist, wenn überhaupt, nur eine minimale Steigerung möglich. Zum anderen wurde die Integration von kontinuierlicher Simulated Moving Bed (SMB)‐Trennung, Enzymmembranreaktor und Nanofiltration theoretisch untersucht. Konkret konnte mithilfe von modellgestützten Optimierungen gezeigt werden, dass unter Verwendung von kostengünstigem Ionentauschermaterial für die SMB‐Zuckertrennung wettbewerbsfähige Produktivitäten bei praktisch vollständiger Ausbeute erreicht werden können.