Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Technische Proteine und ihre Anwendungen
Proteine für biobasierte technische Produkte
Prozessnebenströme und Reststoffe aus der Lebensmittel- und Agrarindustrie enthalten oft einen großen Anteil an bisher ungenutzten technofunktionellen Proteinen. Um diese Proteinfraktionen zu gewinnen, entwickeln wir spezifische Extraktions- und Isolationsverfahren. Durch die Prozessführung kann die Funktionalität der Proteine gezielt angepasst werden. Alternativ bieten wir zur Einstellung von bestimmten Eigenschaften eine maßgeschneiderte und produktschonende Modifikation der gewonnen Proteinprodukte. Dafür verwenden wir neben nasschemische Methoden auch enzymatische und physikalische Verfahren. Um die optimale Anwendbarkeit der funktionellen Proteine zu gewährleisten, unterstützen wir Sie gern bei der Entwicklung von geeigneten Produktformulierungen. Vorindustrielle Entwicklungen und Demonstrator-Produktionen führen wir bis zum Pilotmaßstab von 2 m³ durch.
Steigern Sie die Nachhaltigkeit Ihrer biobasierten Produkte! Ersetzen Sie erdölbasierte Komponenten!
Proteine für technische Anwendungen
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.
In vielen Produkten können die Eigenschaften technischer Proteine genutzt werden um erdölbasierte oder synthetische Produktkomponenten zu ersetzen:
z. B.
- in Verpackungsverbunden
als Barriereschicht
- in Klebstoffen und Papierstrich
als Bindemittel
- in wasserbasierten Schmierstoffen
als Reibungsverminderer
- in Lacken und Farben
als Verwitterungsschutz
- in Wasch- und Reinigungsmitteln
als natürliche Tenside
Wir forschen kontinuierlich zu technischen Proteinen
Um die Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion zu vermeiden, setzen wir vorrangig Rohstoffe aus landwirtschaftlichen Rest- und Abfallströmen ein, die für den Verzehr ungeeignet sind. Beispielsweise nutzen wir den Presskuchen aus der pflanzlichen Ölproduktion, der einen hohen Anteil an ungenießbaren Bitterstoffen enthält.
Mit unseren Verarbeitungsprozessen passen wir die Proteinfunktionalität an. Ein Beispiel ist die Beeinflussung der Raumstruktur der Proteinmoleküle über die Steuerung der Temperatur. Wird das Protein über der Denaturierungstemperatur gewonnen, entsteht eine globuläre Struktur, während unter der Denaturierungstemperatur eine lineare Aminosäurenanordnung entsteht. Je nach Zielanwendung kann dieser Einfluss genutzt werden.
Modifizierung und Analyse von Proteinen
Beeinflussung von Proteineigenschaften
durch enzymatische, chemische und physikalische Verfahren,
z. B. von
- Proteinmolekulargewicht
- Proteinoberfläche (z. B. durch Hydrophobisierung für die Anwendung in unpolaren Medien)
- Proteinvernetzung und Filmbildung
- emulgierender und tensidischer Wirkung
- Lösungsverhalten im Hinblick auf andere Medienbestandteile
Analyse der gewonnenen Proteine und entwickelten Formulierungen
mit folgenden Methoden
- Bestimmung der Proteinlöslichkeit nach Morr
- Ermittlung der Molekulargewichtsverteilung
- Bestimmung der Viskosität von Formulierungen
- Bestimmung der tribologischen Eigenschaften
- Ermittlung der filmbildenden Eigenschaften
- Untersuchung der Stabilität der entwickelten Formulierungen
- Ermittlung der Oberflächenenergie
Auch die Wechselwirkungen zu weiteren Formulierungsbestandteilen untersuchen und bewerten wir.