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Bachelorarbeit / Hiwi am KIT-IMVT. Fachrichtung Verfahrenstechnik/CIW/ Chemie (DE/EN)
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Experimentelle Untersuchung der Leistung verschiedener Mikroreaktortechnologien zur Herstellung von Polysacchariden in der Lebensmittelindustrie





Thema und Aufgaben der Bachelorarbeit



Ziel dieser Arbeit ist es, die Leistung der verschiedenen Mikroreaktortechnologien experimentell zu untersuchen und daraus Schlussfolgerungen für die Eignung der Mikroreaktoren für unterschiedliche Reaktionsbedingungen für die Polysaccharidproduktion zu ziehen. Zwei Mikroreaktor-Technologien werden in Betracht gezogen, ein mehrfach mikrokanaliges Flachmodul und ein Mikroreaktor auf Basis von Strömungsleitelementen; beide Technologien wurden am IMVT entwickelt.



Aufgaben der Arbeit sind:




  • Literaturstudie

  • Inbetriebnahme einer Pilotanlage: Validierung des Prüfstandes und der Messtechnik

  • Bewertung der Polymerproduktion und der Wassermenge für beide Reaktortechnologien bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen

  • Schriftliche Zusammenfassung der Ergebnisse



Hintergrund und Motivation



In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden Polysaccharide eingesetzt, um Zucker und Fett zu ersetzen und den Ballaststoffgehalt von Lebensmitteln zu erhöhen. Polysaccharide finden ebenfalls Anwendung als Füllstoff, Feuchthaltemittel und Texturierungsmitteln in Lebensmitteln. Aufgrund ihres niedrigen Kaloriengehalts von 1-2 kcal/g werden sie häufig als Ersatz für kalorienreichere Inhaltsstoffe in Diätprodukten verwendet.



Polysaccharide werden durch eine Polykondensationsreaktion aus natürlich vorkommenden Monosacchariden hergestellt. Die Durchführung der Reaktion in industriellen Rührwerksreaktoren weist viele Nachteile auf, wie z.B. das Auftreten von Temperatur- und Konzentrationsgradienten im Reaktor und ein ungünstiges Verweilzeitverhältnis.



Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass diese reversible Reaktion mit hoher Ausbeute und Selektivität in Mikroreaktoren bei hohen Temperaturen durchgeführt werden kann. Durch die Entfernung von Wasser aus dem Reaktionsgemisch kann das Gleichgewicht der Reaktion in Richtung höherer Kondensationsgrade von Polysacchariden verschoben werden.



Im Rahmen eines Technologietransferprojekts in Zusammenarbeit mit einem internationalen Industriepartner wird die Optimierung der Mikroreaktortechnologie und die Entwicklung einer neuartigen Membrantechnologie zur kontinuierlichen Entfernung von Wasser während die Reaktion stattfindet. Dies kann die Durchführung der Reaktion in einem Schritt ermöglichen, weiteres Equipment reduzieren und die Energieeffizienz des Prozesses erhöhen.



 Rahmenbedingungen




  • Studenten der Fachrichtung Chemieingenieurwesen/ Verfahrenstechnik / Chemie

  • Die Ergebnisse der Arbeit werden innerhalb eines Institutsseminars vorgetragen.

  • Die Arbeit kann in Englisch oder Deutsch verfasst werden.

  • Eintrittstermin: nach Absprache



 



Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)



Aufgabensteller: Prof. Dr.-Ing. Roland Dittmeyer



Betreuerin: Sara Claramunt



Kontakt: sara.claramunt@kit.edu Tel: 0721/608-24052


Contact

Sara Claramunt
D-76137 Karlsruhe
Deutschland Telephone: +49 721 608-24052

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