Entwicklung und Bewertung innovativer Prozesskonzepte im Bereich enzymatisch katalysierter Extraktivreaktionen in Flüssig-Flüssig-Fest-Systemen mittels mehrkriterieller Optimierung

Das geplante Forschungsprojekt beinhaltet die Entwicklung rigoroser mathematischer Modelle für die Klasse enzymatischer Reaktionen in Flüssig-Flüssig-Fest-Systemen mit dem Ziel der Sicherung einer optimalen Prozessauslegung. Die modellbasierte Auslegung wird daher mit einer mehrkriteriellen Optimierung mit Hilfe evolutionärer Algorithmen (EA) kombiniert. Insgesamt soll das Vorhaben eine systematische Methodik zur Verfügung stellen, welche alle notwendigen Schritte zur Umsetzung einer modellbasierten Prozessauslegung mit überlagerter mehrkriterieller Optimierung auf Basis von EA beinhaltet. Die Entwicklung dieser Methodik soll im Rahmen des Vorhabens anhand eines konkreten Referenzprozesses erfolgen.
Die entwickelte Vorgehensweise ist nicht auf das betrachtete Referenzsystem der Hydrolyse von Methyloctanoat beschränkt, sondern prinzipiell direkt auf andere enzymatische Hydrolysereaktionen, z.B. die Hydrolyse von Ölen, übertragbar. Sie liefert wichtige allgemeingültige Erkenntnisse bezüglich der strukturierten Modellierung innovativer Prozesskonzepte und der optimalen Auslegung dieser. Insgesamt würde dieses Vorhaben die integrale Untersuchung eines Referenzsystems abschließen, wodurch eine bewährte Grundlage für die Untersuchung analoger Systeme geschaffen wäre. Dies stellt eine große Hilfestellung für KMU dar und vermag es, den erheblichen experimentellen Aufwand für KMU entscheidend zu senken, was zu großen zeitlichen Vorteilen und Einsparungen bei Investitionen führt.

Publikationen

• P. Zitzewitz, G. Fieg: Methodik zur Analyse mehrphasiger enzymatischer Hydrolyseprozesse mit Hilfe simulationsbasierter Auslegung und mehrkriterieller Optimierung. ProcessNet-Jahrestagung und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, Aachen, 2016.
• P. Zitzewitz, G. Fieg : Methodik zur Analyse mehrphasiger enzymatischer Hydrolyseprozesse mithilfe mehrkriterieller Optimierung . Chemie Ingenieur Technik, 88(9): S. S. 1376, 2016.
• P. Zitzewitz, G. Fieg : Methodik zur Analyse mehrphasiger enzymatischer Hydrolyseprozesse mithilfe mehrkriterieller Optimierung . Chemie Ingenieur Technik, 88(9): S. 1376, 2016.
• P. Zitzewitz, G. Fieg: Modellierung, experimentelle Validierung und simulationsbasierte Optimierung enzymatisch katalysierter Hydrolyseprozesse im Festbett. Arbeitsausschusssitzung Modellgestützte Prozessentwicklung und -optimierung, Ludwigshafen, 2015.
• P. Zitzewitz, G. Fieg: Rigorous Modeling and Multicriteria Optimization of a Multiphasic Enzymatic Hydrolysis Process. Salt Lake City, USA, 2015. AIChE Annual Meeting.
• P. Zitzewitz, G. Fieg: Rigorous model development and multi-objective optimization of a three-phasic enzymatic hydrolysis. 98th Canadian Chemistry Conference, Ottawa, Kanada, 2015.
• P. Zitzewitz, G. Fieg: Simulation-based multicriteria optimization of a multiphasic enzymatic hydrolysis. 12th International Conference on Gas-Liquid & Gas-Liquid-Solid Reactor Engineering, New York, USA, 2015.
• P. Zitzewitz, G. Fieg: Multi-objective optimization superimposed model-based process design of an enzymatic hydrolysis process. AIChE J, 2017(6): S. 1974-1988, 2017. , DOI: 10.1002/aic.15609 (www.doi.org)
• P. Zitzewitz, G. Fieg: Entwicklung und Bewertung innovativer Prozesskonzepte im Bereich enzymatisch katalysierter Extraktivreaktionen in Flüssig-Flüssig-Fest-Systemen mittels mehrkriterieller Optimierung. Report , Prozess- und Anlagentechnik, Am Schwarzenberg-Campus 4 (C) D-21073 Hamburg, 2017.