Stofftransportprozesse bei der Herstellung von biopolymerbasierten Aerogelen: in situ Charakterisierung und Modellierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Bräuer; Professor Dr. Pavel Gurikov
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417890189

Biopolymerbasierte Aerogele und insbesondere Aerogele aus natürlichen Proteinquellen, sind hochporöse neuartige Materialien. Ihr enormes Anwendungspotential im Lebensmittelbereich oder in der Pharmazie, als beispielsweise kalorienarmer Inhaltsstoff, Verkapselungsmaterial für empfindliche Stoffe, selektiver Adsorber oder Verpackungsmaterial sowie zur Geschmacksmaskierung, basiert auf ihrer Biokompatibilität und ihrer Porosität.Bei der Herstellung von biopolymerbasierten Aerogelen sind der (i) Lösungsmittelaustausch und die (ii) Trocknung in komprimiertem Kohlendioxid (CO2) die zwei wesentlichen Prozessschritte. Die Kinetiken beider Stofftransportprozesse in Zusammenspiel mit der in den Gelen vorliegenden Thermodynamik bestimmen die Prozess- und Produktkosten und die Qualität des Produkts.Im Rahmen dieses Projekts werden mittels optischer Messverfahren während des Lösungsmittelaustausches und der Trocknung Konzentrationsprofile im Inneren und außerhalb der Gele ermittelt, aus denen der innere und der äußere Stofftransportwiderstand abgeleitet werden. Die Stofftransportwiderstände werden mit den Eigenschaften der Gelstrukturen und den Strömungsbedingungen um die Gele korreliert und in Stofftransportmodellen für poröse Materialien abgebildet. Mittels der Modelle können der Lösungsmittelaustausch und die Trocknung bezüglich der Kosten und der Produktqualität optimiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen