FI67232B - Extrahering av sackaros fraon en sockerblandning - Google Patents

Description

1 67232

Sakkaroosin uuttaminen sokeriseoksesta

Sakkaroosia, joka on sokerin yleinen muoto käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa. Tämän yhdisteen tavallinen lähde löytyy sokeriruo'on, sokerijuurikkaan ja muiden sakkaroosia sisältävien materiaalien mehusta. Sen jälkeen kun talteen-otettava sakkaroosi on uutettu näistä lähteistä, emäliuokset, joista käytetään yleisesti nimitystä "melassi", sisältävät vielä suhteellisen suuren määrän sakkaroosia yhdessä muiden sokerien, kuten glukoosin, fruktoosin, raffinoosin jne. kanssa. Jälkimmäiset yhdisteet muodostavat kiteytymisinhibiitto-reita, jotka tekevät jäljellä olevan sakkaroosin talteenoton vaikeaksi suorittaa ja aiheuttavat, että sakkaroosin talteenotto ei ole enää taloudellisesti mahdollista. Lisäksi läsnäolevat epäpuhtaudet antavat melassille makua, mikä tekee sen ihmisille syömäkelvottomaksi.

Sokerijuurikasmelassi voi sisältää suunnilleen 50 % sakkaroosia ja tämän vuoksi on erittäin toivottavaa uuttaa tämä sakkaroosi edellä mainitusta melassista. Koska kuten edellä esitettiin melassi on ihmisen maulle karvas, jäännösmelassia käytetään eläinrehussa tai lannoitteena ja tämän vuoksi suhteellisen pieni sakkaroosipitoisuus on melassien hyväksyttävä piirre. Tällä hetkellä on vain harvoja menetelmiä melassissa läsnäolevan sakkaroosin uuttamiseksi edellä esitettyä tyyppiä olevista yhdisteistä. Eräs tällainen prosessi, jota käytetään on Steffan'in prosessi, jossa juurikasmelassi laimennetaan n. 20 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, jäähdytetään ja käsitellään kalsiumyhdisteellä, kuten kalsiumoksidilla. Tämä johtaa läsnä olevan sakkaroosin reaktioon kalsiumoksidin kanssa muodostaen trikalsiumsakkaraattia, joka on liukenematon raemainen sakka. Tämä sakka voidaan sitten poistaa laimennetusta melassi-liuoksesta suodattamalla, mitä seuraa pesu tarttuvien epäpuhtauksien poistamiseksi. Trikalsiumsakkaraatti palautetaan juurikkaan jalostusoperaatioon lisäämällä sisääntulevaan kuumaan juurikasmehuun. Näissä olosuhteissa trikalsiumsakkaraatti hajoaa vapauttaen sakkaroosin liuokseen joten kalsiumok-sidi on toiminut puhdistusaineena. Kuitenkin prosessille 2 67232 ominainen haitta on, että tiettyjä epäpuhtauksia kierrätetään, erityisesti raffinoosia, joka on trisakkaridi. Kierrätettäessä jatkuvasti trikalsiumsakkaraattia läsnä olevan raf-finoosin määrä alkaa kerääntyä ja kuten edellä selostettiin se hidastaa sakkaroosin haluttua kiteytymistä tehden näin välttämättömäksi heittää pois tietyn määrän kierrätettävää melassia aika ajoin.

Steffan-prosessin lisäksi on myös mahdollista erottaa sakkaroosi käyttämällä epäjatkuvia kromatografisia menettelyjä, joissa käytetään hyväksi ioninvaihtohartseja sakkaroosin eristämiseksi melassista. Kuitenkaan mikään näistä menettelyistä ei johda sakkaroosin täydelliseen erottumiseen, vaikka suuri puhtaus voidaan saavuttaa. Eräässä prosesseista käytetään vahvasti hapanta polystyreeni-ioninvaihtohartsia kalium-muodossa, kun taas toisessa prosessissa käytetään saman hartsin kalsiummuotoa. Haitta, joka esiintyy kummassakin prosessissa, on siinä, että molemmat prosessit vaativat ioninvaih-tohartsin ajoittaista vastahuuhtelua ja regenerointia.

Nyt on keksitty, että sakkaroosi voidaan erottaa ja ottaa talteen muista melassissa olevista sokereista adsorptio-desorptiotekniikalla käyttäen adsorptioaineena ainetta, joka koostuu epäorgaanisesta tukiaineesta ja hiilipitoisesta py-ropolymeerista, joka sisältää ainakin hiili- ja vetyatomeja ja joka pyropolymeeri on tukiaineen muotoiltu jäljennös.

Tämä keksintö koskee menetelmää sakkaroosin erottamiseksi so-kerilähteestä, joka sisältää sakkaroosin ja vähintään yhden muun sokerin seosta. Tarkemmin sanoen keksintö koskee menetelmää sakkaroosin erottamiseksi ja talteenottamiseksi soke-rilähteestä ja lähteen, kuten melassin sallimiseksi yhä käytettäväksi muilla aloilla, kuten lannoitteiksi tai eläinrehuk-si. Kuitenkin muiden sokerien läsnäolo, jotka toimivat kitey-tymisinhibiittoreina, tekee sakkaroosin talteenoton suhteellisen vaikeaksi suorittaa. Tämän vuoksi on välttämätöntä, että sakkaxoosi erotetaan näistä kiteytymisinhibiittoreista sen talteenoton helpottamiseksi. Näin ollen tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä sakkaroosin talteenottamiseksi sokerilähteestä, jossa on epäpuhtauksia.

3 67232

Keksintö koskee menetelmää sakkaroosin erottamiseksi sokeri-lähteen vesipitoisesta seoksesta, joka sisältää sakkaroosia ja ainakin yhtä muuta sokeria, joka menetelmä käsittää seu-raavat vaiheet: (a) saatetaan sanottu seos adsorptio-olo suhteissa kosketukseen adsorptioaineen kanssa, joka koostuu epäorgaanisesta tukiaineesta ja hiilipitolsesta pyropolymee-ristä, joka sisältää ainakin hiili- ja vetyatomeja ja joka pyropolymeeri on tukiaineen muotoiltu jäljennös, jolloin sakkaroosi adsorboituu selektiivisesti siihen; (b) poistetaan adsorptioaineesta raffinaattivirta, joka koostuu vähintään yhdestä muusta sokerista; (c) saatetaan adsorptioaine de-sorptio-olosuhteissa kosketukseen desorptiomateriaalin kanssa, joka koostuu vesiliuoksesta, sakkaroosin desorboinnin suorittamiseksi adsorptioaineesta, ja (d) poistetaan adsorptioaineesta uuttovirta, joka sisältää sakkaroosin.

Tämän keksinnön erikoistoteutusmuoto löytyy menetelmästä sakkaroosin erottamiseksi sokerilähteestä, kuten melassista, joka sisältää sakkaroosia ja vähintään yhtä muuta sokeria, kuten glukoosia, fruktoosia ja raffinoosia, jossa menetelmässä saatetaan sanottu melassi lämpötilassa välillä n. 20-200°C ja paineessa, joka vaihtelee suunnilleen ympäristön paineesta n.

3,45 MPa:n, kosketukseen adsorptioaineen kanssa, joka koostuu epäorgaanisesta tukiaineesta ja hiilipitoisesta pyropclymee-rista, jossa on toistuvia yksiköitä, jotka sisältävät ainakin hiili- ja vetyatomeja ja joka pyropolymeeri on tukiaineen muotoiltu jäljennös, jolloin sakkaroosi adsorboituu selektiivisesti siihen; poistetaan adsorptioaineesta raffinaattivirta, joka sisältää ainakin yhtä muuta sokeria, saatetaan adsorptioaine lämpötilavälillä n. 20-200°C ja paineessa, joka vaihtelee suunnilleen ympäristön paineesta n. 3,45 MPa:n kosketukseen metanolin vesiliuoksen kanssa, joka sisältää n. 10-50 paino-% metanolia, sakkaroosin desorption aikaansaamiseksi adsorptioaineesta, ja poistetaan sanotusta adsorptioaineesta sakkaroosin vesipitoinen virta.

4 67232

Muut tarkoitukset ja toteutusmuodot löytyvät seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisemmasta kuvauksesta.

Kuten edellä esitettiin tämä keksintö koskee menetelmää sakkaroosin erottamiseksi vesipitoisesta seoksesta, joka sisältää sakkaroosia ja ainakin yhtä muuta sokeria. Menetelmä toteutetaan johtamalla yhden tai useampia komponentteja sisältävä syöttöseos adsorptioaineelle, joka on jäljempänä yksityiskohtaisemmin esitettyä tyyppiä. Syöttövirran johtaminen adsorptioaineelle johtaa sakkaroosin adsorboitumiseen samalla, kun se sallii syöttövirran muiden komponenttien kulkea läpi käsittelyvyöhykkeen muuttumattomassa tilassa. Tämän jälkeen sakkaroosi desorboidaan adsorptioaineesta käsittelemällä adsorptioainetta desorboivalla aineella.

Tehokas desorboiva materiaali, jota voidaan käyttää desorboimaan sakkaroosi adsorptioaineesta, koostuu alkoholin vesiliuoksesta. Koska pienimolekyyliset alkoholit, kuten metanoli tai etanoli ovat sekä hydrofobisia että organofiilisia, niillä on kyky syrjäyttää sakkaroosi adsorptioaineen pinnalta ja ne ovat kuitenkin vesiliukoisia. Metanolia tai etanolia on vesiliuoksessa määrä välillä n.

10-50 paino-%, joka väkevyys takaa, että sakkaroosi on vielä liukoinen alkoholin vesiliuokseen.

Tämän keksinnön tarkoituksiin jäljempänä käytetyt eri sanonnat voidaan määritellä seuraavalla tavalla.

Syöttöseos on seos, joka sisältää yhtä tai useampia uuttokom-ponentteja ja yhtä tai useampia raffinaattikomponentteja, jotka on määrä erottaa tämän keksinnön mukaisella menetelmällä. Sanonta "syöttövirta" tarkoittaa syöttöseoksen virtaa, joka kulkee menetelmässä käytettyyn adsorptioaineeseen.

67232 "Uuttokomponentti" on yhdiste tai yhdistetyyppi, jota adsorp-tioaine adsorboi selektiivisemmin, kun taas "raffinaattikom-ponentti" on yhdiste tai yhdistetyyppi, joka adsorboituu vähemmän selektiivisesti. Tässä menetelmässä sakkaroosi on uuttokomponentti ja muut sokerit raffinaattikomponentteja. Sanonta "desorboiva materiaali" tarkoittaa yleensä materiaalia, joka kykenee desorboimaan uuttokomponentin. Sanonta "desorp-tioaineen virta" tai "desorptioaineen syöttövirta" tarkoittaa virtaa, jonka avulla desorptiomateriaali kulkee adsorptioai-neeseen. Sanonta "raffinaattivirta" tai "raffinaattipoisto-virta" tarkoittaa virtaa, jonka avulla raffinaattikomponent-ti poistetaan adsorptioaineesta. Raffinaattivirran koostumus voi vaihdella olennaisesti 100 %:sesta desorptiomateriaalista olennaisesti 100 %:siin raffinaattikomponentteihin. Sanonta "uuttovirta" tai "uuttopoistovirta" merkitsee virtaa, jonka avulla desorptiomateriaalin desorboima uuttomateriaali poistetaan adsorptioaineesta. Vastaavasti uuttovirran koostumus voi vaihdella olennaisesti 100 %:sesta desorptiomateriaalis-ta olennaisesti 100 %:siin uuttokomponentteihin. Ainakin osa uuttovirrasta ja mieluummin ainakin osa erotusprosessista tulevasta raffinaattivirrasta johdetaan erotuslaitteeseen, tyypillisesti fraktiointilaitteisiin, joissa ainakin osa de-sorptiomateriaalista erotetaan uuttotuotteen ja raffinaatti-tuotteen muodostamiseksi. Sanonnat "uuttotuote” ja "raffinaat-tituote" tarkoittavat tuotteita, jotka on muodostettu tällä menetelmällä ja jotka sisältävät samassa järjestyksessä uut-tokomponenttia ja raffinaattikomponenttia suurempina väkevyyksinä kuin ne, jotka esiintyvät uuttovirrassa ja raffinaatti-virrassa.

Adsorptioaineet, joita käytetään adsorboimaan selektiivisesti sakkaroosia sokerien ja muiden kiteytymisinhibiittoreiden, kuten betaiinin seoksesta, koostuvat epäorgaanisesta tukiaineesta ja hiilipitoisesta pyropolymeerista, jossa on toistuvia yksiköitä, jotka sisältävät ainakin hiili- ja vetyatomeja ja joka pyropolymeeri on tukiaineen muotoiltu jäljennös. Muotoillut jäljennökset valmistetaan käsittelemällä epäorgaanista tukiainetta, jolla on haluttu muoto, kuten palloset, liuskeet, rakeet, tangot, 6 67232 kuidut, pilarit jne, pyropolymeerin edeltäjäyhdisteellä ja pyropolymeroimalla sen jälkeen sanottu edeltäjäyhdiste käsittelemällä korotetussa lämpötilassa, joka voi vaihdella välillä n. 400-1200°C ainakin hiilipitoisen pyropolymeerin yksöiskerroksen muodostamiseksi, jossa polymeerissä on toistuvia yksikköjä, jotka sisältävät ainakin hiili- ja vetyatomeja, sanotun epäorgaanisen tukiaineen pinnalle. Hiilipitoi-nen pyropolymeeri omaksuu epäorgaanisen tukiaineen muodon ja on näin ollen jäljennös epäorgaanisesta lähtötukimateriaalis- ta. Tämän keksinnön suositeltavassa toteutusmuodossa epäorgaa- 2 niselle tukiaineelle on ominaista pinta-ala n. 1-500 m /g; tyypillisiä esimerkkejä tulenkestoisista oksideista, joita voidaan käyttää, ovat alumiinioksidit eri muodoissa, kuten gamma-alumiinioksidi, eetta-alumiinioksidi, theetta-alumiini-oksidi tai epäorgaanisten tulenkestoisten oksidien seokset, kuten tseoliitit, piidioksidi-alumiinioksidi, piidioksidi-sirkoniumoksidi, sirkoniumoksidi-titaanioksidi, sirkonium-oksidi-alumiinioksidi jne.

Eräässä yhdistelmärakenteen valmistusmenetelmässä epäorgaaninen tukiaine, kuten tulenkestoinen oksidi kuumennetaan n. 400-1200°C:n lämpötilaan pelkistävässä atmosfäärissä, joka sisältää orgaanista pyrolysoituvaa yhdistettä. Tämän keksinnön tarkoituksiin yleisimmin ja mieluimmin käytettävät orgaaniset pyropolymeerin edeltäjäyhdisteet ovat ryhmän jäseniä, joka koostuu alifaattisista hiilivedyistä, alifaattisista halogeenijohdannaisista, alifaattisista happijohdannaisista, alifaattisista rikkijohdannaisista, alifaattisista typpijohdannaisista, organometalliyhdisteistä, älisyklisistä yhdisteistä, aromaattisista yhdisteistä ja heterosyklisistä yhdisteistä. Alifaattisista hiilivedyistä yleisimpiä luokkia, joita voidaan käyttää tämän keksinnön suorittamiseen, ovat alkaanit, alkeenit, alkyynit ja alkadieenit. Etaani, propaani, butaani ja pentaani ovat alkaaneja, joita voidaan menestyksellisesti käyttää tämän keksinnön suorituksessa. SamOin kelvollisia alkeeneja ovat eteeni, propeeni, 1-buteeni, 2-buteeni ja 1-penteeni. Alkyynejä, joita voidaan menestykselli- 7 67232 sesti käyttää ovat etyyni, propyyni, 1-butyyni, 2-butyyni, 1-pentyyni ja 1-heksyyni. 1,3-butadieeni ja isopreeni luetaan alkadieeneihin, joita voidaan käyttää. Alifaattisia halogeeni johdannaisia, jotka kelpaavat tämän keksinnön tarkoituksiin ovat monohaloalkaanit, polyhaloalkaanit ja tyydyttämättömät haloyhdisteet. Monohaloalkaanien alaryhmässä kloorimetaa-nia, bromietaania, 1-jodipropaania ja 1-klooributaania voidaan käyttää. Polyhaloalkaaneja kuten hiilitetrakloridia, kloroformia, 1,2-dikloorietaania ja 1,2-diklooributaania voidaan myös käyttää. Eräs tyydyttämätön haloyhdiste, jota voidaan käyttää, on kloropreeni.

Alifaattisia happijohdannaisia, jotka sopivat käytettäväksi tässä keksinnössä, ovat alkoholien, eettereiden, halohydri-dien ja alkeenioksidien luokat, tyydytetyt aldehydit ja ketoni t, tyydyttämättömät aldehydit ja ketonit, keteenit, hapot, esterit, suolat ja hiilihydraatit. Erilaisia alkoholeja, joita voidaan käyttää, ovat etanoli, 2-butanoli, 1-propanoli, glykoli (esim. 1,3-propaanidioli) ja glyseroli. Käytettyjä eettereitä ovat etyylieetteri ja isopropyylieetteri. Sopivia halohydriinejä ja alkeenioksideja ovat etyleenikloorihydrii-ni, propyleenikloorihydriini, etyleenioksidi ja propyleeni-oksidi. Sopivia tyydytettyjä aldehydejä ja ketoneja ovat formaldehydi, asetaldehydi, asetoni ja etyylimetyyliketoni. Tyydyttämättömiä aldehydejä ja ketoneja, joita voidaan käyttää, ovat propenoli, trans-2-butenaali ja butenoni. Keteeniä on myös käytetty menestyksellisesti orgaanisena pyrolysoitu-vana aineena. Niinikään muurahaishappoa, etikkahappoa, oksaalihappoa, akryylihappoa, kloorietikkahappoa, muurahaishappo-anhydridiä ja formyylikloridia voidaan myös käyttää. Eettereitä, kuten metyyliformaattia, etyyliformaattia ja etyyliasetaattia voidaan myös käyttää. Suoloja kuten natriumformaattia, kaliumasetaattia ja kalsiumpropionaattia voidaan käyttää samoin kuin erilaisia hiilihydraatteja. Alifaattisten rikkijoh-dannaisten laaja luokitus voidaan jakaa edelleen alkaani-tiolien, alkyylitioalkaanien, sulfonihappojen, alkyylisulfaat-tien ja alkyylimetallisulfaattien alaluokkiin. Alkaanitio- 8 67232 leista sopivia ovat etyylimerkaptaani ja n-propyylimerkaptaa-ni. Käyttökelpoisia alkyylitioalkaaneja ovat tioeetterit, alkyylisulfidit, metyylisulfidi, etyylisulfidi ja metyylipro-pyylisulfidi. Etyylisulfonihappo ja n-propyylisulfonihappo ovat sulfonihappoja, joita voidaan myös menestyksellä käyttää. Etyylisulfaatti ja natriumlauryylisulfaatti ovat myös käytettäväksi sopivia.

Alifaattisten typpijohdannaisten laaja luokka voidaan jakaa edelleen nitroalkaanien, amidien, amiinien, nitriilien ja karbyyliamiinien alaluokkiin. Nitroetaani ja 1-nitropropaani ovat esimerkkejä sopivista nitroalkaaneista, kun taas aset-amidi ja propionamidi ovat sopivia amideja. Amiineja, kuten dimetyyliamiinia ja etyylimetyyliamiinia, nitriiliä, kuten asetonitriiliä ja propionitriiliä, ja karbyyliamiineja, kuten etyyli-isosyanidia voidaan myös käyttää tämän keksinnön orgaanisena pyrolysoituvana aineena. Organometalliyhdisteitä, kuten tetraisopropyylititanaattia, tetrabutyylititanaattia ja 2-etyyliheksyylititanaattia voidaan myös käyttää.

Erityisen sopivia ja suositeltavia käytettäväksi tämän keksinnön orgaanisena pyrolysoituvana aineena ovat alisykliset yhdisteet. Ensimmäisiä näistä ovat sykloheksaani ja syklo-hekseeni. Aromaattisia yhdisteitä, joita ovat hiilivetyjen, halogeeniyhdisteiden, happijohdannaisten, eetterien, aldehy-dien, ketonien, kinonien, aromaattisten happojen, aromaattisten rikkijohdannaisten ja aromaattisten typpiyhdisteiden alaluokat, voidaan myös käyttää. Monista sopivista hiilivedyistä bentseeniä, naftaleenia, antraseenia ja tolueenia on käytetty menestyksellä. Bentsyylikloridi ja bentsaalikloridi ovat sopivia halogeeniyhdisteitä, kun taas fenoli, o-kresoli, bentsyy-lialkoholi ja hydrokinoni ovat sopivia johdannaisia- Eette-reitä, kuten anisolia ja fenetolia ja aldehydejä, ketoneja ja kinoneja, kuten bentsaldehydiä, asetofenonia, bentsofeno-nia, bentsokinonia ja antrakinonia voidaan myös käyttää. Aromaattisia happoja, kuten bentsoehappoa, fenyylietikkahappoa, ja hydrokanelihappoa voidaan käyttää samalla kun bentseeni- 9 67232 sulfonihapon aromaattinen rikkijohdannainen toimii myös menestyksellisesti. Aromaattisia typpiyhdisteitä, kuten nitro-bentseeniä, 1-nitronaftaleenia, aminobentseeniä ja 2-amiini-tolueenia voidaan myös menestyksellä käyttää tämän keksinnön orgaanisena pyrolysortuvana aineena. Heterosyklisistä yhdisteistä viisijäsenisiä rengasyhdisteitä, kuten furaania, pro-liinia, kumaronia, tionafteenia, indolia, indigoa ja karbat-solia voidaan käyttää menestyksellä. Kuusijäsenisiä rengas-yhdisteitä, kuten pyraania, kumariinia ja akridiinia voidaan myös käyttää.

Kuten voidaan havaita, erittäin laajaa aluetta voidaan hyödyntää valittaessa orgaanista pyrolysoituvaa ainetta, sillä todella mikä tahansa orgaaninen materiaali, joka voidaan höyrystää, hajottaa ja polymeroida tulenkestoiselle oksidille kelpaa. Saadussa hiilipitoisessa pyropolymeerissa on toistuvia yksikköjä, jotka sisältävät ainakin hiili- ja vetyatomeja, kuitenkin riippuen pyropolymeerin edeltäjäyhdisteestä, joka on valittu, pyropolymeeri voi sisältää myös muita atomeja, kuten typpeä, happea, rikkiä tai metalleja kuten fosforia jne.

Toisessa toteutusmuodossa yhdistelmärakenne voidaan valmistaa kyllästämällä tulenkestävä epäorgaaninen oksidi hiilihydraat-timateriaalin, kuten dekstroosin, sakkaroosin, fruktoosin, tärkkelyksen jne. liuoksella ja sen jälkeen kuivaamalla kyllästetty tukiaine. Kuivauksen jälkeen kyllästetty tukiaine saatetaan sitten pyrolyysilämpötiloihin edellä esitetylle alueelle, jolloin muodostuu hiilipitoinen pyropolymeeri, joka on luonteeltaan samantapainen kuin edellä kuvatut, ainakin yksöiskerroksena tulenkestoisen epäorgaanisen oksiditukiai-neen pinnalle.

Tämän jälkeen epäorgaaninen tukiaine uutetaan sitten kemiallisesti hiilipitoisesta pyropolymeerista. Uutto suoritetaan käsittelemällä sanottua yhdistelmärakennetta joko hapolla tai emäksellä, jolloin muodostuu suuren pinta-alan hiilipitoinen pyropolymeeritukiaine, joka on muotoiltu jäljennös alkupe- 10 67232 räisestä epäorgaanisesta tukiaineesta. Edellä kuvattua tyyppiä olevan perusmateriaalin uutto voidaan suorittaa laajalla lämpötilojen alueella, joka alue on suunnilleen ympäristön lämpötilasta (20-25°C) aina n. 250°C:een tai ylikin aikana, joka vaihtelee alle yhdestä n. 72 tuntiin tai pitempään. On ymmärrettävä, että uuttovaiheen käyttöparametrit vaihtelevat laajalla alueella ja riippuvat ajan, lämpötilan, uuttoliuok-sen vahvuuden jne. yhdistelmästä. Esimerkkejä hapoista tai emäksistä, joita voidaan käyttää perusmateriaalin ts. epäorgaanisen tukiaineen, kuten tulenkestoisen epäorgaanisen oksidin poisuuttamiseen, ovat epäorgaaniset hapot, kuten fosfori-happo, rikkihappo, typpihappo, kloorivetyhappo jne. orgaaniset hapot, kuten metyylisulfonihappo, etyylisulfonihappo, propyy-lisulfonihappo, tolueenisulfonihappo jne., vahvat emäkset, kuten natriumhydroksidi, kaliumhydroksidi, litiumhydroksidi, rubidiumhydroksidi, kesiumhydroksidi jne. On ymmärrettävä, että edellä mainitut uuttomateriaalit ovat vain sitä yhdisteiden luokkaa edustavia, jota voidaan käyttää ja että mitä tahansa kemikaalia, joka kykenee poistamaan tulenkestoisen epäorgaanisen oksidin samalla kun se säilyttää hiilipitoisen pyropolymeerin suuren pinta-alan, voidaan käyttää.

Syöttöseokset, joita panostetaan tämän keksinnön prosessiin, koostuvat sokerilähteistä, spesifinen lähde, jota käytetään tässä keksinnössä ja joka koostuu jäljempänä selostetuista melassista, kuten ruokomelassista tai sokerijuurikasmelassis-ta sisältää n. 50 % sakkaroosia sekä muita sokereita, kuten glukoosia, fruktoosia, raffinoosia samoin kuin epäorgaanisia suoloja ja alkaloideja, betaiinia, sanottujen muiden sokerei-den ja yhdisteiden ollessa läsnä vaihtelevina määrinä sokeri-lähteessä. Adsorptioaineen, kuten tämän keksinnön muotoiltujen jäljennöksien on havaittu adsorboivan selektiivisesti sakkaroosia saunalla, kun se sallii muiden sokerilähteessä olevien komponenttien kulkea systeemin läpi muuttumatta. Lisäksi on huomattu myös, että adsorptioaineen alkuperäiset kyvyt adsorboida selektiivisesti sakkaroosia säilyvät varsinaisen käytön aikana erotusprosessissa taloudellisesti toivotun elin- 11 67232 iän. Lisäksi kuten edellä esitettiin muotoilluilla jäljennöksillä on tarvittava adsorptioaineen luonne sen kyvyssä erottaa syötön komponentit, ts. adsorptioaineella on adsorboivaa selektiivisyyttä yhden komponentin suhteen muihin komponentteihin verrattuna. Suhteellista selektiivisyyttä voidaan ilmaista ei vain yhdelle syötön komponentille toiseen verrattuna, vaan voidaan ilmaista myös iftinkä tahansa syöttöseoksen komponentin ja desorboivan materiaalin välillä. Selektiivisyys (B) käytettynä koko tässä patenttimäärityk-sessä määritellään adsorboituneen faasin kahden komponentin suhteena verrattuna samojen kahden komponentin suhteeseen ad-sorboitumattomassa faasissa tasapaino-olosuhteissa. Suhteellinen selektiivisyys esitetään yhtälönä 1 alla.

Yhtälö 1

(tilavuus-% C/tilavuus-% D). Selektiivisyys (B) = -:__ A

(tilavuus-% C/tilavuus-% D)y jossa C ja D ovat syötön kaksi komponenttia tilavuusprosentteina esitettynä ja alaviitteet A ja U edustavat samassa järjestyksessä adsorboitunutta ja adsorboitumatonta faasia. Tasapaino-olosuhteiksi määritettiin se, kun adsorptioaineen kerroksen yli kulkeva syöttö ei muuttanut koostumustaan oltuaan kosketuksessa adsorptioaineen kerrokseen. Toisin sanoen mitään materiaalin nettosiirtoa ei tapahtunut adsorboituinatto-man ja adsorboituneen faasin välillä. Kun kahden komponentin selektiivisyys lähestyy arvoa 1,0, adsorptioaine ei adsorboi toista komponenttia ensisijaisesti toiseen verrattuna? ne adsorboituvat (tai jäävät adsorboitumatta) suunnilleen samassa määrin toisiinsa verrattuna. Kun (B) muuttuu pienemmäksi tai suuremmaksi kuin 1,0, adsorptioaine adsorboi ensisijaisesti toista komponenttia toiseen verrattuna. Verrattaessa adsorptioaineen selektiivisyyttä toiseen komponenttiin C verrattuna komponenttiin D, (B):n arvo yli 1,0 osoittaa komponentin C ensisijaista adsorboitumista adsorptioaineeseen. (B):n arvo alle 1,0 osoittaisi, että komponentti D adsorboituu ensisijaisesti jättäen adsorboitumattomaan faasiin enemmän komponenttia C ja adsorboituneeseen faasiin enemmän komponent- 12 67232 tia D. Ihannetapauksissa desorptiomateriaalien selektiivisyy-den tulisi olla noin 1 tai hieman alle 1 kaikkien uuttokom-ponenttien suhteen niin, että kaikki uuttokomponentit voidaan desorboida yhtenä luokkana desorptiomateriaalin kohtuullisilla virtauksnopeuksilla ja niin, että uuttokomponentit voivat syrjäyttää desorptiomateriaalin seuraavassa adsorptiovaihees-sa. Vaikka uuttokomponentin erottaminen raffinaattikomponen-tista on teoreettisesti mahdollista, kun adsorptioaineen se-lektiivisyys uuttokomponentin suhteen verrattuna raffinaatti-komponenttiin on suurempi kuin 1, on suositeltavaa, että tämä selektiivisyys lähestyy arvoa 2. Suhteellisen haihtuvuu-den tapaan mitä suurempi on selektiivisyys sitä helpompaa erotus on suorittaa. Suuremmat selektiivisyydet sallivat käyttää pienempää määrää adsorptioainetta. Kolmas tärkeä ominaisuus on syöttöseosmateriaalin uuttokomponentin vaihtonopeus tai toisin sanoen uuttokomponentin suhteellinen, idesorptio-nopeus. Tämä ominaisuus on suoraan verrannollinen desorptiomateriaalin määrään, jota on käytettävä prosessissa, jossa otetaan uuttokomponentti talteen adsorptioaineesta; suuremmat vaihtonopeudet pienentävät desorptiomateriaalin määrää, joka tarvitaan uuttokomponentin poistamiseen ja tekevät tämän vuoksi mahdolliseksi prosessin käyttökustannusten alentamisen. Suuremmilla vaihtonopeuksilla vähemmän desorptiomateriaalia on pumpattava prosessin läpi ja erotettava uuttovirrasta käytettäväksi uudelleen prosessissa.

Dynaamista testauslaitetta käytetään eri adsorptioaineiden testaamiseen kulloisenkin syöttöseoksen ja desorptiomateriaalin kanssa adsorptioaineen ominaispiirteiden mittaamisteksi, joita ovat adsorptiokapasiteetti, selektiivisyys ja vaihto- 3 nopeus. Laite koostuu tilavuudeltaan n. 70 cm :n adsorptioai-nekammiosta, jossa on syöttö- ja poisto-osat kammion vastakkaisissa päissä. Kammio sisältyy lämpötilan säätölaitteeseen ja lisäksi paineensäätölaitetta käytetään kammion pitämiseksi muuttumattomassa, ennalta määrätyssä paineessa. Kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia analyyttisiä laitteita kuten refraktömetreja, polarimetreja ja kromatografeja voidaan i , 13 67232 liittää kammion poistolinjaan ja käyttää ilmaisemaan kvantitatiivisesti tai määräämään kvalitatiivisesti yhden tai useampia komponentteja adsorptioainekammiosta lähtevässä poisto-virrassa. Pul9Sikoetta, joka suoritetaan käyttäen tätä laitteistoa ja seuraavaa yleistä menettelyä, käytetään määräämään selektiivisyydet ja muut tiedot eri adsorptioainesystee-meille. Adsorptioaine täytetään tasapainoon kulloisellakin desorptioaineella johtamalla desorptioainetta adsorptioai-nekammion läpi. Sopivalla hetkellä syöttöpulssia, joka sisältää tunnetut väkevyydet merkkiainetta ja kulloistakin ke-toosia tai aldoosia tai molempia, kaikki laimennettuina, de-sorptioaineeseen, ruiskutetaan useiden minuuttien ajan. De-sorptioaineen virtaus aloitetaan uudelleen ja merkkiaine ja sokerit eluoidaan kuten nesteen ja kiintoaineiden kromato-graafisessa operaatiossa. Poistovirta voidaan analysoida suoraan virtauksesta tai vaihtoehtoisesti poistovirtanäytteet voidaan kerätä jaksottain talteen ja analysoida myöhemmin erikseen analyyttisellä laitteistolla ja vastaavien komponent-tipiikkien verhokäyrien jäljet kehittää.

Testistä saaduista tiedoista voidaan määrärä adsorptioaineen suorituskyky mitä tulee huokostilavuuteen, uutto- tai raffi-naattikomponentin pidätystilavuuteen, selektiivisyyteen toisen komponentin suhteen verrattuna toiseen ja uuttokompo-nentin desorptionopeuteen desorptioaineen avulla. Uutto- tai raffinaattikomponentin pidätystilavuus voidaan määrittää uutto- tai raffinaattikomponentin piikkiverhokäyrän keskuksen ja merkkiainekomponentin piikkiverhokäyrän keskuksen tai jonkin muun tunnetun vertailupisteen välisestä etäisyydestä.

Se ilmoitetaan sen desorptioaineen tilavuutena kuutiosentti-metreissä, joka pumpataan tässä aikavälissä, jota edustaa piikkiverhokäyrien välinen etäisyys. Selektiivisyys (B) uuttokomponentin suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin voidaan määrittää uuttokomponentin piikkiverhokäyrän ja merkkiaineen piikkoverhokäyrän keskuksen (tai muun vertailupisteen) välisen etäisyyden ja raffinaattikomponentin piikkiverhokäyrän ja merkkiaineen piikkiverhokäyrän keskuksen vä- i 14 67232 lisen vastaavan etäisyyden suhteesta. Uuttokomponentin vaih-tonopeus desorptioaineella voidaan yleensä määrittää piikki-verhokäyrien leveydestä intensiteetin puolivälissä. Mitä pienempi on piikin leveys, sitä suurempi on desorptionopeus. Desorptionopeus voidaan määrittää myös merkkiaineen piikki-verhokäyrän ja sen uuttokomponentin välisestä etäisyydestä, joka on juuri desorboitu. Tämä etäisyys on jälleen desorptio-aineen tilavuus, joka on pumpattu tällä aikavälillä. Adsorptioainetta voidaan käyttää tiiviin kiinteän kerroksen muodossa, joka saatetaan vuorotellen kosketukseen syöttö.seok-sen ja desorptiomateriaalin kanssa. Keksinnön yksinkertaisimmassa toteutusmuodossa adsorptioainetta käytetään yhden staattisen kerroksen muodossa, jossa tapauksessa prosessi on vain puolijatkuva. Toisessa toteutusmuodossa voidaan käyttää kahden tai useamman staattisen kerroksen sarjaa kiinteässä kerroksessa, joka on kosketuksessa sopiviin venttiileihin niin, että syöttöseos johdetaan yhden tai useampien adsorptioaine-kerroksen läpi, kun taas desorptiomateriaalit voidaan johtaa yhden tai useamman muun sarjassa olevan kerroksen läpi. Syöt-töseoksen ja desorptiomateriaalien virtaus voi tapahtua joko ylös- tai alaspäin desorptioaineen läpi. Mitä tahansa tavanomaista laitteistoa, jota käytetään staattisen kerroksen neste-kiintoainekosketuksessa, voidaan käyttää.

Vastavirtaan toimivilla liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen vastavirtaussysteemeillä on kuitenkin paljon suurempi erotusteho kuin kiinteän adsorptioaineker-roksen systeemeillä ja ne ovat tämän vuoksi suositeltavia. Liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen prosessissa adsorptio- ja desorptio-operaatioita tapahtuu jatkuvasti, mikä tekee mahdolliseksi sekä uutto- ja raffinaatti-virran jatkuvan tuotannon että syöttö- ja desorptioainevirto-jen jatkuvan käytön. Tämän keksinnön eräässä suositeltavassa toteutusmuodossa käytetään systeemiä, joka tunnetaan alalla simuloituna liikkuvan kerroksen vastavirtavirtaussysteeminä. Tämän virtaussysteemin toimintaperiaatteita ja -järjestystä kuvataan US-patentissä 2 985 589. Tällaisessa systeemissä lukuisten nesteen .

is 67232 sisääntulokohtien etenevä liike alaspäin pitkin adsorptio-ainekammiota simuloi kammioon sisältyvän adsorptioaineen liikettä ylöspäin. Vain neljä sisääntulolinjoista on aktiivisia yhdellä kertaa; syötön tulovirran, desörptioaineen tulovirran, raffinaatin poistovirran ja uuton poistovirran sisääntulo-linjat. Yhdenmukaista tässä simuloidussa kiinteän adsorptioaineen liikkeessä ylöspäin on sen nesteen liike, joka täyttää adsorptioaineen tiivistetyn kerroksen huokostilavuuden. Jotta vastavirtakosketusta pidettäisiin yllä, nesteen virtaus alaspäin adsorptioainekammiossa voidaan aikaansaada pumpun avulla. Kun aktiivisen nesteen sisääntulokohta liikkuu kiertojakson läpi, ts. kammion yläosasta sen pohjalle, kammion kiertopumppu kulkee eri vyöhykkeiden läpi, jotka vaativat eri virtausnopuksia. Ohjelmoitu virtauksen säädin voidaan liittää mukaan asettamaan ja säätelemään näitä virtausnopeuksia.

Aktiivisen nesteen sisääntulokohdat jakoivat adsorptioaine-kammion tehokkaasti erillisiin vyöhykkeisiin, joilla kullakin on eri tehtävä. Tämän keksinnön mukaisessa toteutusmuodossa on yleensä välttämätöntä, että läsnä on kolme erillistä toimintavyöhykettä, jotta prosessi voisi tapahtua, vaikka joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista neljättä vyöhykettä.

Adsorptiovyöhyke, vyöhyke 1 määritellään adsorptioaineeksi, joka sijaitsee syötön tulovirran ja raffinaatin poistovirran välissä. Tässä vyöhykkeessä syöttöraaka-aine joutuu kosketukseen adsorptioaineen kanssa, uuttokomponentti adsorboituu ja raffinaattivirta poistetaan. Koska yleisvirtaus vyöhykkeen 1 läpi tapahtuu syöttövirrasta, joka tulee vyöhykkeeseen, raffinaattivirtaan, joka poistuu vyöhykkeestä, virtauksen tässä vyöhykkeessä katsotaan olevan alaspäin, kun edetään syötön tulovirrasta raffinaatin poistovirtaan, 'Välittömästi vastavirtaan vyöhykkeessä 1 olevaan nestevir-taukseen nähden on puhdistusvyöhyke, vyöhyke 2. Puhdistusvyö- • · t ·.

16 67232 hyke määritellään adsorptioaineeksi uuton poistovirran ja syötön tulovirran välissä. Vyöhykkeessä 2 tapahtuvat päätoiminnot ovat kaiken vyöhykkeeseen 2 kulkeutuneen raffinaatti-materiaalin syrjäyttäminen adsorptioaineen ei-selektiivisestä huokostilavuudesta siirtämällä adsorptioaine tähän vyöhykkeeseen ja kaiken sen raffinaattimateriaalin desorboimir-nen, joka on adsorboutunut adsorptioaineen selektiiviseen huokostilavuuteen tai adsorboitunut adsorptioaineen hiukkasten pinnoille. Puhdistus toteutetaan johtamalla osa uutto-virtamateriaalista/ joka poistuu vyöhykkeestä 3, vyöhykkeeseen 2 sen vastavirtarajalla, uutteen poistovirta, raffi-naattimateriaalin syrjäyttämisen suorittamiseksi. Materiaalin virtaus vyöhykkeessä 2 tapahtuu myötävirtasuuntaan uutteen poistovirrasta syötön tulovirtaan.

Välittömästi vastavirtaan vyöhykkeestä 2 vyöhykkeessä 2 vir-taavaan nesteeseen nähden on desorptiovyöhyke tai vyöhyke 3. Desorptiovyöhyke määritellään adsorptioaineeksi desorptio-aineen syöttövirran ja uutteen poistovirran välissä. Desorp-tiovyöhykkeen tehtävänä on sallia tähän vyöhykkeeseen tulevan desorptiomateriaalin syrjäyttää uutekomponentti, joka adsorboituu adsorptioaineeseen aikaisemman kosketuksen aikana syötön kanssa vyöhykkeessä 1 operaation aikaisemmassa vaiheessa. Nesteen virtaus vyöhykkeessä 3 on oleellisesti samaan suuntaan kuin vyöhykkeissä 1 ja 2.

Joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista puskurivyöhykettä, vyöhyke 4. Jos tätä vyöhykettä, joka määritellään adsorptioaineeksi raffinaatin poistovirran ja desorptio-aineen tulovirran välillä käytetään, se sijaitsee välittömästi vastavirtaan vyöhykkeeseen 3 menevään nestevirtaukseen nähden. Vyöhykettä 4 käytettäisiin säilyttämään desorptio-vaiheessa käytetty desorptioainemäärä, sillä osa raffinaatti-virrasta, joka poistetaan vyöhykkeestä 1, voidaan johtaa vyöhykkeessä 4 syrjäyttämään tässä vyöhykkeessä oleva adsorptiomateriaali pois tästä vyöhykkeestä desorptiovyöhyk-keeseen. Vyöhyke 4 sisältää riittävästi adsorptioainetta niin, 17 67232 että raffinaattimateriaalia, joka on läsnä raffinaattivir-rassa, joka kulkee ulos vyöhykkeestä 1 ja sisään vyöhykkeeseen 4, voidaan estää pääsemästä vyöhykkeeseen 3 ja saastuttamasta siten vyöhykkeestä 3 poistettua uutevirtaa. Tapauksissa joissa neljättä toimintavyöhykettä ei käytetä, vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4 siirrettyä raffinaattivirtaa on seurattava huolellisesti, jotta suora virtaus vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 voidaan pysäyttää, kun vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 siirretyssä raffinaattivirrassa on läsnä huomattava määrä raffinaattimateriaalia niin, ettei uutteen poistovirta saastu.

Syöttö- ja poistovirtojen kiertoeteneminen adsorptioaineen kiinteän kerroksen läpi voidaan toteuttaa käyttämällä jako-putkistosysteemiä, jossa jakoputkistossa olevia venttiilejä käytetään peräkkäin syöttö- ja poistovirtojen muuttamiseksi, mikä tekee mahdolliseksi nestevirtauksen kiinteän adsorptioaineen suhteen vastavirtaperiaatteella. Toinen toimintatapa, jolla voidaan toteuttaa kiinteän adsorptioaineen vastavirta-virtaus nesteen suhteen, käsittää pyörivän lautasventtiilin käytön, jossa syöttö- ja poistovirrat yhdistetään venttiiliin ja putkiin, joiden läpi syötön tulo-, uutteen poisto-, desorp-tioaineen tulo- ja raffinaatin poistovirta ajetaan samaan suuntaan adsorptioainekerroksen läpi. Sekä jakoputkistojär-jestely että lautasventtiili ovat ajalla tunnettuja. Erityisesti pyörivät lautasventtiilit, joita voidaan käyttää tässä toiminnassa ovat löydettävissä US-patenteissa 3 040 777 ja 3 422 848. Molemmissa edellä mainituissa patenteissa selostetaan pyörivätyyppistä liitosventtiiliä, jossa eri syöttö- ja poistovirtojen sopiva eteneminen kiinteistä lähteistä voidaan vaikeuksitta saavuttaa.

Monissa tapauksissa yksi toimintavyöhyke sisältää paljon suuremman määrän adsorptioainetta kuin jokin toinen toiminta-vyöhyke. Esimerkiksi joissakin toiminnoissa puskurivyöhyke voi sisältää pienemmän määrän adsorptioainetta verrattuna adsorptioaineeseen, joka vaaditaan adsorptio- ja puhdistus- 18 67232 vyöhykkeisiin. Voidaan myös havaita, että tapauksissa, joissa käytetään desorptioainetta joka kykenee helposti desorboi-maan uutemateriaalin adsorptioaineesta, suhteellisen pieni määrä adsorptioainetta tarvitaan desorptiovyöhykkeessä verrattuna adsorptioaineeseen, joka tarvitaan puskurivyöhykkeessä tai adsorptiovyöhykkeessä tai puhdistusvyöhykkeessä tai niissä kaikissa. Koska ei vaadita, että adsorptioaineen on sijaittava yhdessä ainoassa kolonnissa, useiden kammioiden tai kolonnien sarjojen käyttö on keksinnön suojapiirin puitteissa.

Ei ole välttämätöntä, että kaikkia syöttö- tai poistovirto-ja käytetään samanaikaisesti ja itse asiassa monissa tapauksissa joitakin virtoja voidaan sulkea, kun taas muut saavat aikaan materiaalin syötön tai poiston. Laitteisto, jota voidaan käyttää tämän keksinnön prosessin toteuttamiseen, voi sisältää myös sarjan yksittäisiä kerroksia, jotka on yhdistetty yhdysputkilla, joihin on sijoitettu syöttö- tai pois-tohanat, joihin eri syöttö- tai poistovirrat voidaan kiinnittää ja vuorotellen ja jaksottain muuttaa jatkuvan toiminnan aikaansaamiseksi. Joissakin tapauksissa yhdysputket voidaan yhdistää siirtohanoihin, jotka normaalitoimintojen aikana eivät toimi putkena, jonka läpi materiaali kulkee prosessiin tai siitä pois.

Tarkoituksena on, että ainakin osa uutteen poistovirrasta kulkee erotuslaitteeseen, jossa ainakin osa desorptiomate-riaalista voidaan erottaa uutetuotteen valmistamiseksi, joka sisältää desorptiomateriaalin pienentyneen pitoisuuden. Mieluummin, mutta ei prosessin toiminnan kannalta välttämätöntä ainakin osa raffinaatin poistovirrasta johdetaan myös erotus-laitteeseen, jossa ainakin osa desorptiomateriaalista voidaan erottaa desorptioainevirran muodostamiseksi, jota voidaan käyttää uudelleen prosessissa ja raffinaattituotteen muodostamiseksi, joka sisältää desorptiomateriaalin pienentyneen pitoisuuden. Erotuslaite on tyypillisesti fraktiointikolonni, jonka malli ja toiminta ovat erptusalalla hyvin tunnetut.

19 67232

Vaikka sekä neste- että höyryfaasioperaatioita voidaan käyttää monissa adsorboivissa erotusprosesseissa, nestefaasi-operaatio on suositeltava tälle prosessille, johtuen alemmista lämpötilavaatimuksista ja johtuen uutetuotteen suuremmasta saannosta, joka voidaan saavuttaa nestefaasioperaa-tiolla verrattuna höyryfaasioperaatiolla saavutettuihin. Adsorptio-olosuhteisiin kuuluvat lämpötila-alue n. 20-200°C, alueen n. 20-100°C ollessa suositeltavampi ja painealue suunnilleen ympäristön paineesta n. 3,45 MPa:n, alueen suunnilleen ympäristön paineesta n. 1,72 MPatn ollessa suositeltavampi nestefaasin takaamiseksi. Desorptio-olosuhteisiin kuuluvat samat lämpötila- ja painealueet, joita käytettiin adsorptio-olosuhteisiin.

Niiden yksikköjen koko, jotka voivat käyttää hyväksi tämän keksinnön prosessia, voi vaihdella missä tahansa koetehdas-mittakaavan yksiköistä (kts. esim.US-patenttia n:o 3 706 812) kaupallisen mittakaavan yksikköihin ja niiden virtausnopeudet voivat vaihdella muutamasta cm^/h:sta useisiin tuhansiin 1/h.

Seuraavat esimerkit annetaan tämän keksinnön prosessin kuvaamiseksi; on kuitenkin ymmärrettävä, että nämä esimerkit annetaan pelkästään kuvaamistarkoituksessa ja että tämä keksintö ei välttämättä rajoitu niihin.

Esimerkki I

Tukiaineen muotoiltu jäljennös valmistettiin kalsinoimalla halkaisijaltaan 0,32 mm:n alumiinioksidipallosia n. 480°C:n lämpötilassa 2 tunnin ajan. Tämän jälkeen palloset asetettiin inerttiin typpiatmosfääriin ja hiilipitoinen pyropoly-meerikerros kerrostettiin näille pallosille pyrolysoima 11a bentseeniä sanottujen pallosten läsnäollessa n. 710°C:en lämpötilassa sanotussa inertissä atmosfäärissä.

Saatua yhdistelmämateriaalia uutettiin sitten upottamalla 96 %:seen fosforihappoliuokseen n. 160°C:n lämpötilassa 24 t * 67232 20 tunnin ajan. Saatu muotoiltu jäljennös, joka koostui hiilipitoisesta pyropolymeerirakenteesta, jossa oli ainakin hiili- ja vetyatomien toistuvia yksikköjä, analysoitiin ja havaittiin, että olennaisesti kaikki alumiini-oksidi oli poistettu uutossa.

Yllä olevan kappaleen mukaisesti valmistettuja muotoiltuja jäljennöksiä käytettiin pulssikokeessa kuvaamaan näiden adsorptioaineiden kykyä toimia selektiivisenä adsorptioainee-na sakkaroosin erottamiseksi seoksesta, joka sisältää glukoosia, fruktoosia ja sakkaroosia. Sarja kokeita suoritettiin osoittamaan lisäksi sen edun, joka saadaan käyttämällä alkoholin vesiliuosta desorptiomateriaalina sakkaroosin talteenottoon edellä mainitusta seoksesta. Näissä kokeissa 3 70 cm muotoiltua jäljennosädsorptioainetta testattiin johtamalla seka-sokerien liuos, joka sisälsi 5 paino-% sakkaroosia, 5 paino-% fruktoosia, 5 paino-% glukoosia adsorptioaineen yli. Ensimmäisessä kokeessa desorptiomateriaali koostui ionivaihdetus-ta vedestä. Kuitenkin johtuen sakkaroosin hitaasta desorboi-tumisesta ei ollut mahdollista todeta puol.ileveysarvoa ja tästä johtuen pidätystilavuutta ei voitu mitata. Kuitenkin seuraavissa kokeissa käytettäessä alkoholin vesiliuosta desorptiomateriaalina kolmen komponentin puolileveydet kehitettiin poistovirtanäytteiden kromatograafisesta analyysistä, jotka näytteet kerättiin kokeen kuluessa. Sakkaroosin pidä-tystilavuus laskettiin mittaamalla etäisyys ajanhetkestä nolla tai tarkistuspisteestä sakkaroosipiikin keskipisteeseen ja vähentämällä etäisyys, joka edustaa adsorptioaineen huo-kostilavuutta, joka saatiin mittaamalla etäisyys samasta tarkistuspisteestä merkkiaineen keskipisteeseen, jota käytettiin huokostilavuuden määrittämiseen. Huokostilavuus määrättiin täyttämällä adsorptioaineen huokoset asetonilla ja joh-tamalla siihen syötön 10 cm-':n pulssi, joka sisälsi 20 % D2O vedessä. Tätä seurasi vesidesorptioaine. Ö20-piikki-. verhokäyrän keskipiste vahvisti huokostilavuuden.

Samalla tavoin saatiin myös pidätystilavuudet fruktoosille 2i 67232 ja glukoosille. Adsorptioaineen seiektiivisyydet sakkaroosin suhteen verrattuna glukoosiin ja fruktoosiin ovat osamääriä, jotka saadaan jakamalla sakkaroosin pidätystilavuus glukoosin pidätystilavuudella ja fruktoosin pidätystilavuu-della erikseen.

Toisessa kokeessa käytetty desorptioaine koostui metanolin vesiliuoksesta, joka sisälsi 20 paino-% metanolia. Liitos johdettiin muotoillun jäijennösadsorptioaineen yli ja sen jälkeen se desorboitiin johtamalla desorptiomateriaalia adsorp-tioaineen yli.

Samalla tavoin adsorptiomateriaalia sen jälkeen, kun liuos oli johdettu sanotun adsorptioaineen yli, käsiteltiin de-sorptiomateriaalilla, joka koostui etanolin vesiliuoksesta, jossa oli 20 paino-% etanolia. Näiden kokeiden tulokset esitetään taulukossa I alla, jossa metanolin vesiliuosta on merkitty A:11a ja etanolin vesiliuosta on merkitty B:llä.

Taulukko I

Puolileveydet A B

Fruktoosi 12,88 cm3 13,50 cm3

Glukoosi 13,02 cm3 12,2 cm3 3 3

Sakkaroosi 21,6 cm 15,6 cm

Pidätystilavuudet

Fruktoosi 13,3 απ'* 3,1 cm3

Glukoosi 12,9 cm3 2,2 cm3 3 3

Sakkaroosi 41,95 cm 5,5 cm

Selektiivisyydet

Sakkaroosi/fruktoosi 3,1 1,8

Sakkaroosi/glukoosi 3,3 2,5

Esimerkki II

Samalla tavoin kuin yllä esimerkissä I esitettiin, valmistettiin tukiaineen muotoiltuja jäljennöksiä käsittelemällä kalsi-noituja alumiinioksidipallosia bentseenillä pyrolyysiolosuh-teissa, joihin kuului n. 790°C:n lämpötila inertissä typpi-atmosfäärissä. Yhdistelmämaterlaali uutettiin sitten upotta- f·- 22 6 7 2 3 2 maila 96 %:seen fosforihappoliuokseen n. 160°C:n lämpötilassa 24 tunnin ajaksi. Saatua muotoiltua jäljennöstä, joka koostui hiilipitoisesta pyropolymeeriraken-teesta, jossa oli ainakin hiili- ja vetyatomien toistuvia yksikköjä, käytettiin adsorptioaineena synteettiselle melas-siliuokselle. Synteettinen melassiliuos koostui seoksesta, jossa oli 10 % kaliumkloridia, 10 % betaiinia ja 30 % sakkaroosia. Tämä liuos saatettiin pulssikokeeseen samalla tavoin kuin esimerkissä I esitettiin. Kokeessa A desorptiomateriaali oli vesi, kokeessa B desorptiomateriaali koostui alkoholin vesiliuoksesta, jossa oli 10 % metanolia ja kokeessa C desorptiomateriaali koostui alkoholin vesiliuoksesta, joka sisälsi 10 % etanolia. Kuten edellisessä kokeessa synteettinen melassiliuos ajettiin sysäyksenä adsorptioaineen yli ennalta määrätyksi ajaksi, minkä jälkeen adsorptioainetta käsiteltiin eri desorptiomateriaaleilla. Näiden pulssikokeiden tulokset esitetään alla taulukossa II.

Taulukko II

Puolileveydet A B C

KC1 7,8 cm3 8,6 cm3 10,2 cm3 -j "j 3

Betaiini 7,4 cm 11,3 cm 13,6 cm 3 3 3

Sakkaroosi 14,2 cm 16,2 cm 16,7 cmJ

Pidätystilavuudet KC1 2,24 cm3 3,13 cm3 1,71 cm3 3 3 3

Betaiini 4,1 cm 5,4 cm 2,96 cm

Sakkaroosi 12,8 cm3 13,3 cm3 7,01 cm3

Selektiivisyydet

Sakkaroosi/KCl 5,7 4,2 4,1

Sakkaroosi/betaiini 3,1 2,5 2,4 (laskettuna 40 cm3:n huokostilavuudesta) f Λ f ν'·

Claims (6)

67232

1. Menetelmä sakkaroosin erottamiseksi sokerilähteen vesipitoisesta seoksesta, joka sisältää sakkaroosia ja ainakin yhtä muuta sokeria, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: (a) saatetaan sanottu seos adsorptio-olosuhteissa kosketukseen adsorptioaineen kanssa, joka koostuu epäorgaanisesta tukiaineesta ja hiilipitoisesta pyropolymeerista, joka sisältää ainakin hiili- ja vetyatomeja ja joka pyropolymeeri on tukiaineen muotoiltu jäljennös, jolloin sakkaroosi adsorboituu selektiivisesti siihen; (b) poistetaan adsorptioaineesta raffinaattivirta, joka koostuu vähintään yhdestä muusta sokerista; (c) saatetaan adsorptioaine desorptio-olosuhteissa kosketukseen desorptiomateriaalin kanssa, joka koostuu vesiliuoksesta, sakkaroosin desorboinnin suorittamiseksi adsorptioaineesta, ja (d) poistetaan adsorptioaineesta uuttovirta, joka sisältää sakkaroosin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että muut sokerit käsittävät glukoosin, fruktoosin ja raffinoosin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sokerilähde on melassi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vesiliuos sisältää n. 10-50 paino-% alkoholia.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että alkoholi on metanoli.

.‘6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että alkoholi on etanoli.