Praxisbeispiel go-Inno 30 - Funktionelle Proteingewinnung
Pcool - Entwicklung eines innovativen Kühlsystems für Schneckenpressen
Proteine sind für den menschlichen Körper überlebenswichtig. Proteine sind Bausteine von Gewebe, und sie bilden Enzyme und Hormone. Auch Antikörper des Immunsystems bestehen zu einem großen Teil aus Proteinen. Zusätzlich dienen sie als Transportmittel für Fette und für Sauerstoff.
Die Projektidee
Die Idee ist, hochwertige und spezifische Proteine für die Lebensmittelindustrie auf Basis von Rapssaaten bereit zu stellen. Der Anforderungskatalog der Idee beinhaltet für ein Kaltpressverfahren eine schonende und genau temperierte Pressung - mit der Besonderheit, dass der Fokus nicht auf der Gewinnung von hochwertigen Ölen, sondern auf der Gewinnung von Proteinen für die Lebensmittelindustrie liegt.
Eine technische Anforderung ist, dass die Proteine im Presskuchen nicht denaturieren - denn bei der Denaturierung/Koagulation werden die Moleküle inaktiviert, wodurch die biologische Funktion kaum oder gar nicht mehr erfüllt werden kann. Um hochwertige Proteine im Raps-Presskuchen bereitzustellen, müssen die entstehenden Temperaturen in der Presse punktgenau reguliert werden.
Die Herangehensweise
Die technische Umsetzung eines Pressverfahren bzw. einer Extruderpresse ist für einen Maschinenbaubetrieb übliche Tagesarbeit. Die Erfüllung der besonderen Anforderungen an den Protein-Endzustand und die Ermittlung sowie technische Umsetzung von Kühltemperaturen im Prozess beinhalten jedoch Spezialwissen, welches über eine Beratung dem Entwicklungsprozess hinzugefügt werden musste. Das Unternehmen Maschinenfabrik Reinartz GmbH & Co Kommanditgesellschaft wandte sich hierzu an das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) autorisierte Beratungsunternehmen abc advanced biomass concepts GmbH aus Köln. Im Rahmen eines ersten Innovationsworkshops wurde die Idee diskutiert und notwendige Anforderungen sowie die Schritte für ein Realisierungskonzept festgelegt:
- Bewertung der geplanten Verfahrensentwicklung auf Basis einer Marktanalyse zu bereits verfügbaren Mitbewerberprodukten
- Festlegung und Suche nach geeigneten externen Forschungsdienstleitern, die die erzeugten Presskuchen auf die Proteinstabilität hin untersuchen können
- Erarbeitung einer Kooperationsvereinbarung zwischen dem Unternehmen Reinartz und externen Forschungsdienstleistern
- Bewertung, ob sich aus der Innovationsidee – unter Berücksichtigung der untersuchten Segmente und individuellen Besonderheiten des Unternehmens – ein marktkonformes Produkt ergeben kann
Diese Herangehensweise ermöglichte der Maschinenfabrik Reinartz GmbH, die Idee frühzeitig in allen Belangen zu bewerten und eine verlässliche Basis für Entscheidungen zu weiteren Investitionen in diesem Bereich zu bekommen. Hierzu gehörte auch ein technisches Realisierungskonzept für die Umsetzung der geplanten Entwicklung. Es war somit die vollumfängliche Beratung zu Rahmen- und Nebenbedingungen, zu technischen Realisierungsfragen, zu sinnvollen Kooperationen und zur Finanzierung der Innovationsidee, die diese Basis geschaffen hat.
Die Lösungsansatz
Bislang wird die Kühlung von Pressen fast ausschließlich durch die Kühlung der Schneckenwelle realisiert. Das Problem an dieser Kühlmethode ist, dass dadurch die Kälte erst über „Umwege“ an das Produkt abgegeben werden kann. D.h. die Kälte aus der Welle muss erst an die Schneckenelemente übertragen werden und kommt erst danach in Kontakt mit dem Produkt bzw. Presskuchen. Weiterhin ist problematisch, dass an den Schneckenelementen nicht die höchsten Temperaturen entstehen, sondern die größte Temperaturentwicklung an der Stelle des größten Pressdrucks entsteht.
Auf Grundlage der jahrelangen Erfahrung mit der Konstruktion und Entwicklung von Schneckenpressen möchte Reinartz das innovative Kühlverfahren im Rahmen einer Schneckenpresse realisieren. D.h. die zu entwickelnden Baugruppen sollen als Nachrüstsystem in die Bestandpressentechnologie integriert werden können.
Um das avisierte Projektziel erreichen zu können, wurden zwei Kernentwicklungen definiert. 1. Technische Produktentwicklung einer speziell gekühlten Proteinpresse und 2. Verfahrensentwicklung zur Produktion hochwertiger Proteine durch Identifizierung der bestmöglichen Parameterkonfigurationen.
Der Gutscheinvorteil
Durch den genutzten Innovationsgutschein konnte die Maschinenfabrik Reinartz bereits im Vorfeld einer maschinentechnischen Entwicklung die Randbedingungen bestimmen und die benötigten und vorhandenen Kompetenzen zielsicher einschätzen. Hieraus resultierten sowohl hohe Zeitvorteile in der Planung als auch eine genauere Einschätzung benötigter personeller und finanzieller Entwicklungsmittel. Durch die Verlagerung der Realisierungskonzeption auf ein externes Beratungsunternehmen konnten interne Kapazitäten für das Tagesgeschäft genutzt werden und folgende spezialisierte Aufgaben extern bearbeitet werden:
- Konkretisierung der Zielstellung des Vorhabens und Spezifizierung & Definition der zielgruppenspezifischen technischen Anforderungen
- Analyse zum Markt, den Marktchancen und zum Stand der Technik konkurrierender Produkte
- Ermittlung eines externen Technologiegebers auf Grundlage der zuvor durchgeführten Bewertung
- Erarbeitung eines Entwicklungs(zeit)plans unter Berücksichtigung der unternehmensspezifischen Stärken und Schwächen
- Erarbeitung eines Entwurfs einer Kooperationsvereinbarung
- Prüfung und Auswahl geeigneter Fördermöglichkeiten
Kontakt:
Unternehmen
Maschinenfabrik Reinartz GmbH & Co. Kommanditgesellschaft
Industriestr. 14
41460 Neuss
Telefon: +49 2131 9761-0
www.reinartz.de
Beratungsunternehmen
abc advanced biomass concepts GmbH
Weinsbergstr. 190
50825 Köln
Telefon: +49 221 9602-8810
Fax: +49 221 9602-8801
www.abc-loesung.de
Informationen und Beratung zu go-Inno
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Heinrich-Konen-Straße 1, 53227 Bonn
Telefon +49 228 3821-1518
www.bmwi-innovationsgutscheine.de
Stand Dezember 2020