Reaktionstechnische Aspekte der biokatalytischen Herstellung funktionalisierter Organosiloxane

Enzymkatalyse in Zweiphasensystemen, besonders in der Funktionalisierung von Siloxanen ist eine neue Herausforderung für die Biokatalyse. Anhand drei verschiedener Reaktionssysteme, Rührreaktor, Enzym‐Membran‐Reaktor und Mikromischer, werden Einflüsse zur Umsatzsteigerung infolge der durch die Grenzfläche wässriges System ‐ Organosiloxan erzeugten Stofflimitierung diskutiert und Lösungsansätze dargestellt. Mikromischer erzeugen durch ein großes Oberfläche‐zu‐Volumenverhältnis größere Grenzflächen als vergleichsweise im Rührkesselreaktor, wodurch z. B. α,ω‐Bis‐(aminopropyl)‐tetramethyldisiloxan anstelle von 12 % nach 96 h bereits zu 40 % nach 3 h vorliegt. Dabei werden die verschiedenen Kinetiken, die an der Grenzfläche auftreten, sowie einzelne umsatzlimitierende Parameter diskutiert. Anhand eines zweiten Prozesses wird die kontinuierliche Abtrennung des Hydrolyseproduktes Formiat bei der enzymatischen Spaltung von α,ω‐Bis‐(formoxypropyl)‐tetramethyldisiloxan im Enzym‐Membran‐Reaktor demonstriert. Der Umsatz erhöht sich nach jeweils 96 h im Vergleich zum Rührreaktor ohne Nebenproduktabtrennung von 40 % auf 60 %.