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Minimal-komplexer Herstellungsprozess für Lebensmittel auf Basidiomycetenmycel-Biomasse (MiKo-Fermentation), Teilvorhaben: Scale Up-Versuche mit Schwerpunkt auf die Charakterisierung und Nutzung der Basidiomycetenmycel-Biomasse

Veredelung von Melasse durch gepaarte Elektrolyse und elektrodialytische Aufarbeitung

Das Vorhaben hat zum Ziel Melasse als Rohstoff für die elektrochemische Umsetzung zu Folgeprodukten zu verwenden. Bisher wird Melasse vor allem als Futtermittel oder als Kohlenstoffquelle für Fermentationen verwendet. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus. Diese sollen durch anodische Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren bzw. durch gepaarte Elektrolyse zu Polyolen umgesetzt werden, wobei katalytisch aktive Nickelhydroxidelektroden als innovativer Ansatz zur Anwendung kommen sollen. Dabei kommt es zunächst zu einer Spaltung der Kohlenhydrate und Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren, welche anschließend kathodisch hydriert werden (Domino-Oxidationsreduktions-Sequenz, DoORs). Neben den im Mittelpunkt stehenden elektrochemischen Umsetzungen sind Untersuchungen zur Zusammensetzung der Melasse sowie zu den möglichen Reaktionsprodukten notwendig. Dazu werden einerseits Kopplungsmethoden wie LC- und GC-MS eingesetzt sowie direkt an die MS gekoppelte elektrochemische Durchflusszellen (EC-MS). Störende Komponenten, die entweder die elektrochemische Umsetzung verhindern oder zu störenden Nebenprodukten führen, sollen durch eine Vorbehandlung der Melasse abgetrennt werden. Hier kommen Membranverfahren wie Nanofiltration oder Elektrodialyse zum Einsatz. Für die Optimierung der Versuchs- und Prozessbedingungen werden notwendige kinetische Parameter bestimmt und auf Basis einfacher formalkinetischer Modelle die Reaktionen beschrieben. Daneben kommen statistische Methoden der Versuchsplanung zum Einsatz, um die komplexen Zusammenhänge im Hinblick auf Selektivität, Ausbeute und Energieverbrauch zu optimieren. In einem abschließenden Arbeitspaket soll in einem Durchflussreaktor unter GMP-Bedingungen Material im kg-Maßstab für Anwendungsuntersuchungen gewonnen werden.

Veredelung von Melasse durch gepaarte Elektrolyse und elektrodialytische Aufarbeitung, Teilvorhaben 1: Up- und Downstream processing

Das Vorhaben hat zum Ziel Melasse als Rohstoff für die elektrochemische Umsetzung zu Folgeprodukten zu verwenden. Bisher wird Melasse vor allem als Futtermittel oder als Kohlenstoffquelle für Fermentationen verwendet. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus. Diese sollen durch anodische Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren bzw. durch gepaarte Elektrolyse zu Polyolen umgesetzt werden, wobei katalytisch aktive Nickelhydroxidelektroden als innovativer Ansatz zur Anwendung kommen sollen. Dabei kommt es zunächst zu einer Spaltung der Kohlenhydrate und Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren, welche anschließend kathodisch hydriert werden (Domino-Oxidationsreduktions-Sequenz, DoORs). Neben den im Mittelpunkt stehenden elektrochemischen Umsetzungen sind Untersuchungen zur Zusammensetzung der Melasse sowie zu den möglichen Reaktionsprodukten notwendig. Dazu werden einerseits Kopplungsmethoden wie LC- und GC-MS eingesetzt sowie direkt an die MS gekoppelte elektrochemische Durchflusszellen (EC-MS). Störende Komponenten, die entweder die elektrochemische Umsetzung verhindern oder zu störenden Nebenprodukten führen, sollen durch eine Vorbehandlung der Melasse abgetrennt werden. Hier kommen Membranverfahren wie Nanofiltration oder Elektrodialyse zum Einsatz. Für die Optimierung der Versuchs- und Prozessbedingungen werden notwendige kinetische Parameter bestimmt und auf Basis einfacher formalkinetischer Modelle die Reaktionen beschrieben. Daneben kommen statistische Methoden der Versuchsplanung zum Einsatz, um die komplexen Zusammenhänge im Hinblick auf Selektivität, Ausbeute und Energieverbrauch zu optimieren. In einem abschließenden Arbeitspaket soll in einem Durchflussreaktor unter GMP-Bedingungen Material im kg-Maßstab für Anwendungsuntersuchungen gewonnen werden.

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt D

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt B

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt A

Abbaupotential von Schadstoffen bei der Biomuellvergaerung

Der anaerobe Abbau von Xenobiotika bei der mesophilen und thermophilen Biomuellvergaerung wird untersucht, um die Entgiftung/Schadstoff-entfrachtung beurteilen zu koennen. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt beim AOX.

Condensed tannins as part of an integrated concept to control gastrointestinal parasites in ruminants in organic farming: effects on palatability and nutrient utilisation

Organically managed farms often have problems with parasite control, such as digestive tract nematodes, since effective chemicals with antihelmintic properties must not be used preventively. Gastrointestinal parasitism is mainly a problem in small ruminants and in young cattle during their first grazing season. An intensive literature research indicated a promising strategy based on forages with elevated contents of condensed tannins. However, forages in temperate climates are usually low in tannins and, furthermore, tannins are also antinutritive. In a large project the potential of selection for forages with elevated contents of condensed tannins and their antihelmintic properties shall be tested. The overall project consists of 1) Identification and cultivation of candidate forage species and cultivars (FAL), 2) Parasitological aspects and experiments (FiBL) and 3) Screening of plants containing tannins on their effects of rumen fermentation in vitro, palatability/susceptibility in the animals and nutritional value (in collaboration of ALP and ETH). In Part 3, promising forage species (mostly legumes) will be grown to be used in subsequent experiments including preference studies, digestibility and N balance trials, and efficiency trials. The experiments will take place at the research facilities of ALP. Parts 1, 2 and 3 are combined in a synthesis describing the scientific background of strategies based on forage plants with elevated contents of condensed tannins and developing recommendations to organic farmers.

Entwicklung maßgeschneiderter Biokatalysatoren für die Herstellung von 2,5-Furandicarbonsäure auf Basis von Zuckern aus Lignocellulose, Teilvorhaben 3: Prozess-Skalierung der biokatalytischen Herstellung von FDCA

FDCA (2,5-Furandicarbonsäure) ist eine biobasierte Alternative zu petrochemisch hergestellter Terephthalsäure, die bei der Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs- und Textilindustrie verwendet wird. Eine wirtschaftliche Produktion von FDCA und seinem Polymer PEF ist bisher nicht möglich. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung von FDCA. Hierzu sollen Peroxidase-produzierende Hefestämme in Kombination mit HMF-Oxidasen eingesetzt werden, die durch Fermentation auf Lignocellulose- Zuckerlösungen hergestellt werden. Das biotechnisch synthetisierte FDCA wird durch geeignete Kristallisation- und Fällungsverfahren aufgereinigt. Schließlich soll die gesamte Prozesskette - Fermentation und Produktion der Enzyme auf Basis von LC-Zuckerlösungen, Biokatalyse und Produktgewinnung - im 1-m³-Maßstab demonstriert und auf ihre Machbarkeit im industriellen Maßstab analysiert werden.

Heterotrophe Kultivierung von Rotalgen zur ressourcenschonenden und tierfreundlichen Gewinnung wertvoller Additive für eine serumfreie Zellkultur, IBÖM08: SerAZel - Heterotrophe Kultivierung von Rotalgen zur ressourcenschonenden und tierfreundlichen Gewinnung wertvoller Additive für eine serumfreie Zellkultur

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