Auf pflanzlicher Basis gewonnene Terpenoide kommen aufgrund ihrer aromawirksamen Eigenschaften häufig zum Einsatz. So sorgen sie beispielsweise für den Duft von Eukalyptus, die Aromen von Zimt und Ingwer sowie für die gelbe Farbe von Sonnenblumen und die rote Farbe von Tomaten.
Ein wirtschaftlich bedeutendes Beispiel ist der für den Orangengeschmack verantwortliche Aromastoff Valencen, der unter anderem in verschiedenen Zitrusarten enthalten ist. Er kommt überwiegend in der Getränke- und Kosmetikindustrie zum Einsatz.
Traditionell werden Terpenoide wie Valencen aus Bestandteilen von Früchten, zum Beispiel der Orangenschale, gewonnen. Wie bei allen Naturprodukten üblich, hängt die Stoffkonzentration jedoch von saisonalen Einflüssen und der Ernte ab. Dies bedeutet, dass die Lieferkette vieler Naturstoffe instabil ist und eine hohe Unsicherheit hinsichtlich Verfügbarkeit, Qualität und Preis aufweist. Als Konsequenz müssen viele Anwender ihre Rezepturen regelmäßig anpassen und können nur unter großem Aufwand eine gleichbleibende Qualität sicherstellen. Um Lebensmittelherstellern einen Ausweg aus dieser Situation zu ermöglichen, hat die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Isobionics einen mikrobiellen Fermentationsprozess entwickelt, bei dem Rhodobacterspezies Zucker in Valencen umwandeln.
Für hohen Verschleiß verantwortlich
Terpenoide sind aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung kaum in Wasser löslich. Deshalb wird dem Fermentationsmedium ein gesättigtes, organisches Lösungsmittel zugegeben. Das Valencen reichert sich darin an und kann so bei der weiteren Aufreinigung leicht aus dem Medium entfernt werden.
Bei dem Fermentationsprozess ist es wichtig, den pH-Wert und den Gehalt an gelöstem Sauerstoff kontinuierlich und präzise zu messen. Um eine sauerstoffabhängige Fütterungsstrategie für den Fed-Batch-Prozess anwenden zu können, ist eine zuverlässige Sauerstoffmessung essenziell. Optische Sauerstoffsensoren mit konventionellen silikonbasierten Kappen kommen in diesem Fall schnell an ihre Grenzen. Durch den mehrtägigen Kontakt mit Terpenoiden oder dem organischen Lösungsmittel funktionieren sie nicht lange genug einwandfrei. Der fettlösliche Charakter der Terpenoide führt dazu, dass sie in das Silikon diffundieren. Dort bilden sie in Verbindung mit dem intensiven blauen Licht des Sensors zur Anregung der sauerstoffsensiblen Schicht auf fotochemischem Weg Radikale. Die Folge davon ist eine rasche Zerstörung des Luminophors.
Zuverlässige Sauerstoffmessung
Als Antwort auf diese Herausforderung setzt Isobionics den Sensor Visiferm DO Arc mit der H2-Kappe von Hamilton Bonaduz ein, der in dieser Anwendung den gewünschten Anforderungen gerecht wird. Eine schützende PTFE-Folie verhindert das Eindringen von Terpenoiden und ungesättigten Fettsäuren und stellt so eine lange Lebensdauer der fotosensiblen Schicht sicher. Dank der PTFE-Folie widersteht die Sensorkappe einigen organischen Lösungsmitteln und ermöglicht so zuverlässige Messwerte. Darüber hinaus werden die Signale direkt im Sensorkopf durch den integrierten Mikrotransmitter aufbereitet und unmittelbar über eine 4 bis 20 mA- oder eine Modbus-Schnittstelle an das Leitsystem kommuniziert. Der Sensor ist aufgrund der optischen Messtechnik ohne Polarisation sofort einsatzbereit und überzeugt zusätzlich durch eine einfache Wartung.
Mit dem Einsatz des optischen Sauerstoffsensors Visiferm DO Arc mit H2-Kappe konnte Isobionics nicht nur die Wirtschaftlichkeit des Prozesses steigern, sondern vielmehr auch einen reproduzierbaren Produktionsprozess von Aromastoffen mit konstanter Qualität und Verfügbarkeit sicherstellen.
Suchwort: dei0218hamilton
Autor: Dr. Knut Georgy
Senior Market Segment Manager Process Analytics,
Hamilton Bonaduz
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