Technische Proteine und ihre Anwendungen

Pflanzliche Proteine als Ersatz für erdölbasierte oder synthetische Komponenten

Die vielseitigen Funktionalitäten von Proteinen erlauben ihren Einsatz in verschiedenen technischen Produkten zur Substitution von erdölbasierten oder synthetischen Produktkomponenten. Vor allem pflanzliche Proteine, die sich von Natur aus durch ihre funktionellen Eigenschaften auszeichnen, bieten hier eine große Bandbreite an Möglichkeiten.

Die Funktionalitäten können durch eine gezielte Rohstoffauswahl und durch an das Zielprodukt angepasste Gewinnungs- und Fraktionierungsverfahren beeinflusst werden. Darüber hinaus bieten wir zur Einstellung von bestimmten Eigenschaften eine maßgeschneiderte und produktschonende Modifikation der gewonnenen Proteinprodukte. Dafür verwenden wir neben nasschemische Methoden auch enzymatische und physikalische Verfahren.

Gezielte Nutzung von Reststoffen der Agrar- und Lebensmittelindustrie

Zur Erzeugung von Proteinfraktionen und Proteinisolaten konzipieren wir effiziente Verfahren zur Gewinnung aus verschiedenen pflanzlichen Roh- und Reststoffen. Der Fokus liegt hierbei vor allem auf der Verwertung der in der Lebensmittelindustrie und Agrarindustrie ungenutzten Nebenströme mit dem Ziel sowohl die Nachhaltigkeit der technischen Produkte als auch der Lebensmittelherstellung zu steigern.

Um die optimale Anwendbarkeit der funktionellen Proteine zu gewährleisten, unterstützen wir Sie gern bei der Entwicklung von geeigneten Produktformulierungen. Unsere Entwicklungen erfolgen im Labor und können in unseren Pilotanlagen bis zu einem Maßstab von 300 l übertragen werden.

Bei der Proteinauswahl setzen wir vermehrt auf Rohstoffe aus landwirtschaftlichen Rest- und Abfallströmen, die für den Verzehr ungeeignet sind, um die Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion zu vermeiden. Beispielsweise nutzen wir den Presskuchen aus der pflanzlichen Ölproduktion, der einen hohen Anteil an ungenießbaren Bitterstoffen enthält.

Zur Rohstoffauswahl erfolgt neben einer Analyse und Bewertung der Rohstoffzusammensetzung und des funktionellen Potenzials auch die Betrachtung wirtschaftlicher Aspekte wie das Marktvolumen und die Verfügbarkeit.

Neben der Entwicklung von funktionellen Proteinprodukten ist es unser Ziel ungenutzte Stoffströme, im Sinne der Bioökonomie und der ganzheitlichen Rohstoffnutzung, zu erschließen und wertgebend weiter zu verarbeiten.

Proteine weisen eine gute Sauerstoffbarriere auf. Sie wirken je nach Gewinnungs- und Verarbeitungsprozess emulgierend, schaumbildend, filmbildend, gelbildend, klebend oder benetzend. Mit ihren vielseitigen Funktionalitäten steckt in den Proteinen ein großes Potenzial für die technische Industrie.

Zur Herstellung von maßgeschneiderten Proteinprodukten für bestimmte Anwendungen können wir folgende Verarbeitungsschritte gezielt anpassen:

• Gewinnungsverfahren
• Fraktionierungsverfahren
• Modifizierungsverfahren

Die Gewinnung von Proteinisolaten und Proteinfraktionen erfolgt mittels Fällung, Ultrafiltration oder kombinierten Prozessen. Um Proteinprodukte mit möglichst großer Ausbeute und zugleich mit hohen funktionellen Eigenschaften im Blick auf die Zielanwendung zu erhalten, passen wir die Gewinnungs- und Fraktionierungsverfahren spezifisch an die Rohstoffe an.

Durch anschließende Modifikationen können verschiedene Funktionen der Proteinprodukte weiter angepasst werden. Dazu nutzen wir sowohl enzymatische, chemische als auch physikalische Verfahren.

Für einen erfolgreichen Einsatz der gewonnenen Proteinprodukte ist eine möglichst genaue Charakterisierung erforderlich. Dazu gehören die qualitative und quantitative Untersuchung der Zusammensetzung ebenso wie die Erstellung eines funktionellen Eigenschaftsprofils.

Die wichtigste Voraussetzung zur Applikation von Proteinen ist ihre gute Einformulierung in das jeweilige Zielmedium. Aus diesem Grund ist es unerlässlich das Löslichkeitsprofil der hergestellten Proteinprodukte zu ermitteln. Filmbildende Eigenschaften sind ein wichtiger Parameter für den Einsatz der Proteine in Bindemitteln, Farben und Lacken sowie Barriereschichten, um eine komplette Beschichtung zu gewährleisten.

Je nach Untergrund (oder Substrat) spielt für die Kompatibilität der proteinbasierten Produkte auch deren Oberflächenenergie eine wichtige Rolle. Darüber hinaus ist die Oberflächenenergie für die Applikation als natürliche Tenside und auch als Reibungsverminderer in wasserbasierten Schmierstoffsystemen von entscheidender Bedeutung. Für den Einsatz in Schmierstoffen können wir zusätzlich auch ihr tribologisches Eigenschaftsprofil bestimmen.

Je nach Anwendungszweck können weitere spezifische Untersuchungen der Funktionalität vorgenommen werden.

Je nach Zielanwendung und Rohstoff prüfen wir wie eine Substitution von erdölbasierten oder synthetischen Produktkomponenten erfolgen kann. Dazu werden die Proteinprodukte in Modell- oder Produktformulierungen eingearbeitet. Eine Bewertung der entstehenden Muster kann im Hinblick auf folgende Aspekte erfolgen:

• Ermittlung relevanter Produkteigenschaften (Applikationsabhängig)
• Stabilität der Formulierung (Temperatur, Licht, Lagerdauer, etc.)
• Wechselwirkungen der Proteinprodukte zu weiteren Formulierungsbestandteilen
• Ggf. Formulierungsanpasung
• Vergleichende Bewertung mit kommerziell verfügbaren Mustern/Produkten
• Wirtschaftlichkeit und die Möglichkeit zur industriellen Umsetzung