Naturstoffextraktion

Historisch bedingt werden Wirkstoffe aus Pflanzen in der pharmazeutischen, lebensmitteltechnologischen und kosmetischen Industrie im diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Rührkessel, Perkolator oder Soxhlet-Extraktor durch Extraktions­mittel wie Wasser, Ethanol, Heptan, etc., gewonnen. Die Prozessauslegung für die Naturstoffextraktion erfolgt durch Laborversuche, Erfahrungen und interne Heuristik.

Einen maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz, Ausbeute und Reinheit der hochwertigen Pflanzenextrakte haben physikalische, mechanische, chemische oder thermische Vorbehandlungsmethoden, die bei entsprechender Wahl zur Prozessintensivierung führen. Neben der Auswahl des bestmöglichen Extraktions­mittels, ist auch die Implementierung innovativer Extraktions­technologien, welche die Energie und Extraktionszeit erheblich verringern, eine Herausforderung.

Als beispielhafter Anwendungsfall werden rote Weinrebenblätter (Vitis vinifera), welche als sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe polyphenolische Verbindungen wie Flavonoide, Flavone, Anthocyane, Tannine und Resveratrol enthalten, verwendet. Für die optimale Probenvorbereitung werden die Wirkstoffe lokalisiert und die roten Weinrebenblätter durch verschiedene Methoden vorbehandelt.

Um hier insbesondere schonend und zielführend den Aufschluss durchzuführen, wird zu innovativen Extraktionstechnologien gegriffen. Dazu gehören unter anderem das Anlegen von Hochspannungsimpulsen, auch Elektroporation genannt oder die Verwendung von hochfrequenten Ultraschall. Dies wird mittels einer Durchflusszelle für den Aufschluss der Pflanzenstoffe systematisch untersucht und die Ergebnisse werden diskutiert. Des Weiteren werden Ergebnisse von vollautomatischen Screening-Versuchen (durchgeführt mit Hilfe eines Extraktions­roboters, Fa. Zinsser Analytic) in Bezug auf die Fest-Flüssig-Extraktion (mit konventionellen und alternativen Lösemittel) diskutiert. Hierbei wird vor allem der Einsatz von alternativen Lösemitteln, zu denen bioverträgliche und bioabbaubare Stoffe, wie zum Beispiel Öle aus Früchten und Samen (Olivenöl, Sonnenblumenöl, etc.) oder weitere Zusätze, welche auch aus Agrarstoffen gewonnen werden, überprüft. Aus diesen Daten wird die mathematische Prozess-Modellierung zur genaueren Vorhersagbarkeit und Optimierung verifiziert und im Detail (Genauigkeit, etc.) diskutiert.