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Bernhard Burghoff studierte Chemieingenieurwesen an der Universität Dortmund und an der Lehigh University, Bethlehem, Pennsylvania, USA. Während seines Studiums war er 2003 zudem beteiligt an Untersuchungen zum ZeaChem Prozess zur alternativen Ethanolproduktion aus Prozessströmen der Zuckerproduktion (z.B. Melasse) am Sugar Research Institute in Mackay, Australien. Danach schloss er sein Studium im Februar 2004 an der Universität Dortmund mit einer externen Diplomarbeit bei der Cognis Deutschland GmbH & Co. KG in Düsseldorf mit dem Thema "Extraktion von Lycopin aus Rückständen der Tomatenverarbeitung" ab. Nach annähernd einem Jahr Projektarbeit im Bereich Brennstoffzellen an der Universität Duisburg-Essen in Essen begann er 2005 seine Doktorarbeit mit dem Thema "Solvent Impregnated Resins for the Recovery of Low Concentration Ethers and Phenols from Water" an der Universiteit Twente in Enschede, Niederlande. Im Jahr 2006 zog er zusammen mit dem Lehrstuhl an die Technische Universiteit Eindhoven, Niederlande. Dort promovierte er am 8. April 2009. Nach einem halben Jahr als Postdoc an der TU Eindhoven (Thema: Analyse ionischer Flüssigkeiten), nahm er im September 2009 an der TU Dortmund, Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik, eine Stelle als Gruppenleiter im Bereich innovatives Downstreamprocessing an.
Die Aufarbeitung biotechnologischer Medien ist aufgrund großer Prozessströme und geringer Produktkonzentrationen sehr aufwändig. Die Isolation der Zielkomponente ist heutzutage mit bis zu 80% der Gesamtproduktionskosten meist der kostenintensivste Posten. Deshalb wird in der Arbeitsgruppe „Innovative Downstreamprozesse" intensiv nach alternativen Aufarbeitungsstrategien geforscht. Die Arbeitsgruppe deckt ein breites Spektrum an Aufarbeitungstechnologien zwischen den ersten Trennschritten nach der Fermentation und der Feinreinigung der Zielkomponente ab.
Als erster Trennschritt bietet sich die Zerschäumung an. Diese ist ein Prozess, bei dem die Fermentationsbrühe gezielt begast wird. Die in der Brühe enthaltenen (Ziel-)Proteine adsorbieren an der Gas-Flüssig-Grenzschicht der Gasblasen und bilden einen stabilen Schaum. Der Schaum wird separat kollabiert. Das resultierende flüssige Foamat enthält das aufkonzentrierte Enzym. Am untersuchten Beispiel einer Cutinase können somit 80% des in der Brühe enthaltenen Enzyms wiedergewonnen werden. Somit konnte gezeigt werden, dass die Zerschäumung der Fermentationsbrühe als erster Aufreinigungsschritt teure chromatographischer Trennsequenzen ersetzen kann. Die Forschung umfasst die Bestimmung der Designparameter für einen flexiblen kontinuierlichen Zerschäumungsprozess, mit dem unterschiedliche Fermentationsbrühen aufgearbeitet werden können.
Als weiterer alternativer Aufarbeitungsschritt wird die Flüssig-Flüssig-Chromatographie im Zentrifugalfeld untersucht. Als konkretes Beispiel dient die chromatographische Trennung von Diterpenoiden unter Verwendung zweier unterschiedlicher Lösungsmittelgemische. Mit dem vorhandenen Versuchsaufbau werden im Batchmodus unterschiedliche Diterpenoidfraktionen mit bis zu 100% Ausbeute und hoher Reinheit separiert. Ziel ist u.a. eine kontinuierliche Fahrweise und die genaue Untersuchung der Hydrodynamik innerhalb der Kammern des Rotors.
Im Bereich der Fest-Flüssig-Chromatographie wird an Design und Scale-up chromatographischer Trennsequenzen mittels neuronaler Netze gearbeitet. Hierzu werden Isothermenparameter anhand von Peakverläufen für unterschiedliche Prozesskonzepte (Batch, Simulated Moving Bed, Steady State Recycling Chromatography, Closed Loop Recycling Chromatography, etc.) berechnet und experimentell validiert. Darauf aufbauend folgen die Selektion der jeweils erfolgversprechendsten chromatographischen Trennoption, die Optimierung der Design- und Betriebsparameter sowie der Kostenparameter. Zusätzlich wird in einem weiteren Projekt die Entwicklung von chromatographischen Festphasengradienten für die Aufreinigung von Naturstoffextrakten untersucht.
Das Thema Kristallisation als Feinreinigungsschritt wird in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Thermodynamik bearbeitet. Forschungsthemen in diesem Bereich sind zum einen die Keimbildung durch Ultraschall oder Begasung als Alternative zu Kühlungskristallisation oder Animpfen. Zum anderen wird das Kristallwachstum in Lösungsmittelgemischen am Einzelkristall untersucht. Ziel ist unter anderem die für weitere Prozessschritte wichtige Verringerung der Agglomeration und veränderte Kristallform. Darüber hinaus werden an einem gläsernen Kristallisationsstand im Technikumsmaßstab Scale-up-Faktoren für die Kristallisation bestimmt.
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