Was ist der Unterschied zwischen konventioneller und nachhaltiger, biokatalytischer Cremeherstellung?
Wir werden uns nun die verschiedenen Prozessparameter ansehen, die dabei eine Rolle spielen. Konkret geht es um Energie, Rohstoffe und die Prozessschritte.
Herkömmlicher Prozess
Reaktion
Die Reaktion wird mit einem chemischen Katalysator durchgeführt, und bereits in diesem Schritt entstehen flüchtige Bestandteile, die aufgefangen und entsorgt werden müssen. Die Reaktion der Rohstoffe zum Produkt findet bei über 180 °C statt und ist daher sehr energieintensiv.
Desodorierung
Bei der Desodorierung wird das Produkt von Geruchsstoffen befreit, die nicht im Endprodukt enthalten sein sollten. Dieser Schritt wird mit Dampf durchgeführt und ist daher, obwohl die Temperatur etwas niedriger ist als im ersten Schritt, mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Das Erhitzen eines Liters Wasser auf 100 °C erfordert 418,2 kJ Energie. Aufgrund der hohen Verdampfungsenthalpie von Wasser werden jedoch weitere 2257 kJ Energie benötigt, um aus dem siedenden Wasser Dampf zu erzeugen. Dies entspricht mehr als dem Fünffachen der Energiemenge, die zum Erhitzen des Wassers auf 100 °C erforderlich ist. Der Dampf nimmt Geruchsstoffe auf, muss aber anschließend kondensiert und als wässriger Abfall entsorgt werden.
Bleichen
Bleichmittel werden eingesetzt, um die gewünschte Farbe des Produkts zu erreichen und unerwünschte Farbstoffe zu zerstören.
Trocknen
Um das Endprodukt zu erhalten, muss Wasser von der Mischung getrennt werden. Die Reinigung dieses wässrigen Abfalls ist teuer und daher auch die Entsorgung. Wie bereits im Desodorierungsprozess erläutert, erfordert das Verdampfen von Wasser viel Energie.
Filtrieren
Um alle verbleibenden Verunreinigungen oder Partikel zu entfernen, wird das Produkt gefiltert. Die dabei entfernten Feststoffe werden natürlich als Abfall entsorgt.
Es sind also 5 Prozessschritte notwendig, um aus den Rohstoffen ein fertiges Produkt zu erhalten. Die konventionelle Reaktion wird bei hoher Temperatur durchgeführt. Zusätzlich wird Dampf zur Desodorierung benötigt. Darüber hinaus fallen bei 4 dieser Schritte Abfälle an, die entsorgt werden müssen.
Biokatalytischer Prozess
Reaktion
Die Reaktion der Rohstoffe erfolgt mithilfe eines Enzyms als Katalysator und kann daher bei einer deutlich niedrigeren Temperatur von 60 °C durchgeführt werden. Alle Stoffe, die bei der Reaktion nicht umgesetzt werden konnten, werden wieder in die Reaktion zurückgeführt. Durch diese Rückführung werden weniger Rohstoffe benötigt, da keiner davon als Abfall verloren geht. Außerdem entstehen bei der enzymatisch katalysierten Reaktion keine unerwünschten Nebenprodukte, die aus dem Produkt entfernt werden müssten, um die Anforderungen zu erfüllen.
Ein Schritt? Ja, genau. Der nachhaltige Prozess benötigt nur einen Schritt, um aus den Rohstoffen das Endprodukt herzustellen. Die Temperatur beträgt nur 60 °C und es wird kein Dampf verwendet, wodurch viel weniger Energie benötigt wird.
In diesem Video zeigt Steffi, wie Claudia in unseren Laboren eine solche Reaktion in der Blasensäule ablaufen lässt.
Falls dich die Blasensäule besonders interessiert, wir gehen später noch genauer auf sie ein. Auch ein Experiment zum Bau deiner eigenen Blasensäule wird dir geboten. Bleib also dran!