FI84839B - Foerfarande foer separering av psicos fraon andra ketoser. - Google Patents

Description

1 84839

Menetelmä psikooslen erottamiseksi muista ketooselsta

Esillä oleva keksintö koskee ketoosin - psikoosin - adsorptio-erotusta muista ketooselsta ja aldooseista kiinteän kerroksen avulla. Tarkemmin sanottuna esillä oleva keksintö koskee menetelmää psikoosin erottamiseksi seoksesta, joka sisältää psikoosia, fruktoosia ja yhtä tai useampia muita ketooseja ja/tai aldooseja, ja esillä olevassa menetelmässä käytetään adsorbenttia, joka koostuu kalsiumin vaihtavasta Y-tyyppisestä zeoliitista, psikoosin selektiiviseksi adsor-boimiseksi syöttöseoksesta.

On tunnettua käyttää alumiinisilikaatteja erottamistyössä, kun kohteena eivät ole hiilivedyt; esimerkiksi tunnetaan spesifisten monosakkaridien tai monosakkaridiryhmien erottaminen hiilihydraattien syöttöseoksista. Ryhmäerottelun spesifinen esimerkki annetaan US-patentissa 4 024 331, jossa julkaistaan ketoosien erottaminen ketoosien ja aldoosien seoksesta käyttämällä X-tyyppistä zeoliittia. Spesifiset monosakkaridit, kuten esimerkiksi glukoosi ja fruktoosi, on erotettu syöttöseoksesta samalla adsorptioerotusmenetel-mällä, jossa käytetään X-zeoliittia ja joka on esitetty US-patentissa 4 442 285.

Esillä oleva keksintö koskee erityisesti ketoosin - psikoosin - erottamista toisesta ketoosista - fruktoosista -joka on seoksena aldoosien - mannoosin ja glukoosin - kanssa. Tähän mennessä ei ole ollut saatavissa mitään käyttökelpoista, taloudellista menetelmää psikoosin erottamiseksi muista aldoosisokereiden isomerointituotteista, esimerkiksi glukoosista. Sen tähden on käytetty entsymaattisia keinoja pikemmin kuin yksinkertaisia isomerointimenetelmiä fruktoosin valmistamiseksi, koska entsymaattinen valmistustapa rajoittaa psikoosin tuotannon mahdollisimman pieneen. Nyt on keksitty tapa psikoosin erottamiseksi fruktoosista ja muista ketooseista ja aldooseista, ja tämä tekee mahdolliseksi käyttää yksinkertaisempia, edullisempia isome- 2 84839 rointimenetelmiä, kuin tähän mennessä on käytetty fruktoosin valmistamiseksi. On olemassa kaksi isomerointitapaa fruktoosin saamiseksi glukoosista, nimittäin heikon alkalin reaktion avulla glukoosin kanssa ja pyridiinin reaktion avulla glukoosin kanssa. Katso Chemistry of the Carbohydrates, Pigman et ai, Academic Press Inc. NY, NY 194Θ, sivut 41, 126-127. Samoin galaktoosin ieomerointi kummalla tahansa yllä mainitulla isomerointitekniikalla antaa aldoosien - taloosin ja galaktoo-sin - seoksen sekä ketoosien - sorboosin ja tagatoosin -seoksen, ja ne voidaan erottaa kyseessä olevassa keksinnössä julkaistulla tavalla. Edelleen, on olemassa huomattavaa mielenkiintoa erilaisia L-sokereita kohtaan, joiden uskotaan olevan vähäkalorisia ja mahdollisesti metaboloitumattomia, joita ei voida valmistaa entsymaattisesti, vaan ainoastaan isomeroinnin avulla, kuten esimerkiksi yllä mainituin menetelmin. Kyseessä oleva keksintö koskee L-sokereita sekä D-sokereita, ja keksinnön mukainen menetelmä on havaittu edulliseksi menetelmäksi valmistettaessa L-fruktooeia, jossa epäpuhtautena ei ole Lpsikoosia.

Asiatiedot, jotka koskevat mahdollisia adsorbentteja, jotka soveltuvat mannoosin erottamiseen muista monosakkarideista, esitetään US-patentissa 4 471 114. Mainittu patentti koskee Y-tyyppisen faujasiitin, jossa kalsiumkationit vaihtuvat, käyttöä adsorbenttina mannoosin erottamiseen glukoosista ja muista monosakkarideista.

Mannoosin erottaminen glukoosista on GB-patentin 1 540 556 kohteena. Tässä patentissa adsorbentti on kationinvaihtohart-si, joka on suolanmuodossa, mieluummin kalsiummuodossa.

US-patentti 4 340 724 esittää ketoosin erottamisen aldoosista adsorption avulla, joka suoritetaan Y-zeoliitilla, jossa io-ninvaihtopaikassa vaihtuvat NH4, Na, K, Ca, Sr, Ba ja näiden yhdistelmät, tai X-zeoliitilla, jossa vaihtuvat Ba, Na tai Sr tai näiden yhdistelmät.

3 84839

Psikoosin erottamisen muista ketooseista todetaan US-paten-tissa 4 096 036 olevan mahdollista kationinvaihtohartseilla, jotka voivat muodostaa komplekseja polyolin kanssa ensimmäisessä lämpötilassa ja jotka voivat dissosioida kompleksin toisessa lämpötilassa, lämpöparametripumppulaitteessa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mene-* telmä ketoosin erottamiseksi syöttöseoksesta, joka on alka lin tai pyridiinin katalysoiman aldoheksoosin tai aldopen-toosin isomeroinnin tuote, käyttämällä Y-tyyppistä zeoliit-tia, jossa kalsiumkationit sijaitsevat kationinvaihtopaikas-sa.

Tämä keksintö koskee näin ollen menetelmää psikoosin erottamiseksi vettä sisältävästä syöttöseoksesta, joka sisältää psikoosia ja ainakin yhtä muuta ketoosia, sekä mahdollisesti aldoosia, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että mainittu seos saatetaan adsorptio-olosuhteissa kosketukseen adsor-bentin kanssa, joka koostuu Y-tyyppisestä zeoliitista, jossa kalsiumkationit ovat vaihtuvien kationien paikoilla ja joka selektiivisesti adsorboi mainittua psikoosia, syöttöseoksen absorboitumaton osa poistetaan kontaktista adsorbentin kanssa ja tämän jälkeen psikoosi otetaan talteen saattamalla psikoosia sisältävä adsorbentti kosketukseen desorbentin kanssa desorptio-olosuhteissa.

Keksintö koskee lisäksi menetelmää fruktoosin ja psikoosin ottamiseksi talteen, joka fruktoosi on olennaisesti psikoo-sitonta, syöttöseoksesta, joka sisältää fruktoosia ja psikoosia sekä ainakin yhtä muuta monosakkaridia, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu glukoosista ja mannoosista, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että mainittu seos saatetaan adsorptio-olosuhteissa kosketukseen ensimmäisen adsorbentin kanssa, joka koostuu Y-tyyppisestä zeoliitista, jossa kalsiumkationit ovat vaihdettavien kationien paikoissa ja joka selektiivisesti adsorboi mainittua psikoosia ja mainittua fruktoosia, syöttöseoksen adsorboitumaton osa poistetaan kontaktista adsorbentin kanssa, uuteseos, joka 4 84839 sisältää mainitun psikoosin ja mainitun fruktoosin, otetaan talteen mainitusta ensimmäisestä adsorbentista ja sitten mainittu uuteseos saatetaan kosketuksiin toisen adsorbentin kanssa, joka koostuu Y-tyyppisestä zeoliitista, jossa kalsiumkati-onit sijaitsevat vaihdettavissa olevien kationien paikoissa ja joka selektiivisesti adsorboi mainittua psikoosia, mainitun uuteseoksen adsorboitumaton osa poistetaan kontaktista toisen adsorbentin kanssa, jotta muodostuu oleelliset! psikoositon, fruktoosia sisältävä raffinaatti, joka otetaan talteen, ja tämän Jälkeen mainittu psikoosi otetaan talteen desorboimalla toinen adsorbentti.

Muut esillä olevan keksinnön kohteet ja suoritusmuodot koskevat spesifisiä syöttöseoksia, adsorbentteja, desorbenttiaineita, toimintaolosuhteita ja virtauskonfiguraatioita, jotka kaikki esillä olevan keksinnön yhteydessä esitetään myöhemmin esillä olevaa keksintöä koskevassa tarkastelussa.

Kuvio 1 koskee spesifisten sokereiden suhteellisen konsent-raation graafista esitystä retentiotilavuutta vastaan esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä.

Alussa on tarpeellista esittää hakemuksssa käytetyt erilaiset termit esillä olevan menetelmän toiminnan, kohteiden ja etujen selvittämiseksi.

"Syöttöseos" on seos, joka sisältää yhtä tai useampaa uute-komponenttia tai yhtä tai useampaa raffinaattikomponenttia, jotka tulee erottaa esillä olevalla menetelmällä. Termi "syöttövirta" tarkoittaa syöttöseoksen virtaa, joka pääsee menetelmässä käytetylle adsorbentille.

"Uutekomponentti" on komponentti, jonka adsorbentti adsorboi selektiivisemmin, kun taas "raffinaattikomponentti" on komponentti, joka adsorboituu vähemmän selektiivisesti. Termillä "desorbenttimateriaali" tarkoitetaan yleensä materiaalia, joka voi desorboida uutekomponentin. Termillä "desorbenttivirta" täi "desorbentin syöttövirtaus" tarkoitetaan virtaa, jon- 5 84839 ka kautta deeorbenttimateriaali tulee adsorbentille. Termillä "raffinaattivirta" tai "raffinaatin poistovirtaue" tarkoitetaan virtaa, jonka kautta raffinaattikomponentti poistetaan adsorbentilta. Raffinaattivirran koostumus voi vaihdella oleellisesti 100 % desorbenttiainetta sisältävästä koostumuksesta oleellisesti 100 %:siin raffinaattikomponentteihin. Termillä “uutevirta" tai "uutteen ulosvirtaus" tarkoitetaan virtausta, jonka kautta uutemateriaali, joka on desorboitu desorbent t ia ineen avulla, poistetaan adsorbentista. Uuttovirran koostumus voi samalla tavalla vaihdella oleellisesti 100 % desorbenttia sisältävästä materiaalista oleellisesti 100 %:siin uutekomponentteihin. Ainakin osa erotusmenetelmän uu-tevirrasta ja mieluummin ainakin osa raffinaatin virrasta pääsee erotus lai11eisiin, tavallisesti fraktioiviin laitteisiin tai ha. ihdu 11 a j i in , joissa ainakin osa deeorbenttimate-riaalista erotetaan, jotta saadaan uutetuote ja raffinaatti-tuote. Termillä '‘uutetuote" ja "raff inaattituote" tarkoitetaan tuotteita, jotka on valmistettu menetelmällä, johon sisältyy vastaavasti uutekomponentti ja raffinaattikomponentti suurempina konsentraatioina kuin uutevirtaan ja raffinaatti-vi rtaan.

Kyseessä olevan keksinnön mukaiset adsorbenttimateriaalit sisältävät Y-tyyppisiä, kiteisiä alumiinisilikaatteja, joissa kationinvaihtopaikoilla on kalsiumkationeja. Y-tyyppiset, kiteiset alumiinisilikaatit tai zeoliitit voidaan edelleen luokitella faujasilikaateiksi. Kuten kaikkien silikaattien tapauksessa yleensä, näitä kiteisiä yhdisteitä kuvataan kolmiulotteiseksi verkostoksi, joka koostuu perusrakenneyksiköistä, jotka sisältävät SiO^-, jossa pii on keskellä, sekä AIO^-, jossa alumiini on keskellä, tetraedrejä, joita yhdistävät molempiin tetraedreihin kuuluvat, tetraedrien kärjissä sijaitsevat happiatomit. Tetraedrien välinen tila on vesimole-kyylien miehittämä ja myöhempi veden poistuminen tai osittainen veden poistuminen tuottaa kiteisen rakenteen, joka on molekyylin paksuisten kanavien yhteenpunoma. Zeoliittejä kuva 6 84839 taan ja ne määritellään tarkemmin vastaavasti US-patenteiesa 2 ΘΘ3 244 ja 3 120 007, jotka on sisällytetty viitteinä esillä olevaan keksintöön. Y-zeoliittejä hydratoituneesea ja osittain hydratoituneesea muodossa voidaan esittää moolioksi-dien muodossa, kuten on esitetty alla kaavassa 1, jossa "H" on kationi, jonka valensei on aina 3:een saakka, "n" on "M":n valenssi, "w" on arvo 3-6 ja "y" on arvo aina 9:ään saakka, riippuen ''M":n identtisyydestä ja kiteen hydrataation asteesta .

Kaava 1

( 0,9+.0,2)M2/nO:Al203 rwSiOj ty^O

Tetraedrin elektronivalenssin tasapainottaa yllä esitetyssä yhtälössä esitetty kationi "M", joka sijaitsee zeoliitissa vaihdettavien kationien paikoilla. Nämä kationit, jotka alku-valmistuksen jälkeen ovat pääasiallisesti natriumioneja, voidaan korvata muilla kationeilla, käyttämällä ioninvaihtomene-telmiä, jotka ovat tuttuja kiteisiin alumiinisilikaatteihin perehtyneille tutkijoille. Sellaiset menetelmät suoritetaan yleensä siten, että annetaan zeoliitin tai adsorbenttiaineen, joka sisältää zeoliitin, olla kosketuksissa vesiliuoksen kanssa, joka sisältää zeoliitin pintaan kiinnitettävän kationin tai kationien liukoisen suolan vesiliuoksen. Sen jälkeen kun haluttu määrä ioninvaihtoa on tapahtunut, siivilät poistetaan vesiliuoksesta, pestään ja kuivataan haluttuun vesipitoisuuteen saakka. Kyseessä olevissa menetelmissä natriumka-tionit sekä kationit, jotka eivät ole natriumioneja ja jotka saattavat miehittää epäpuhtautena natrium-Y-zeoliitin vaihdettavia paikkoja, voidaan osittain tai käytännöllisesti katsoen täydellisesti korvata muilla kationeilla. Pääasia on, että kyseessä olevassa keksinnössä käytetty zeoliitti sisältää ka leiumkationeja vaihdettavien kationien paikoissa.

7 84839

Normaalisti erotusmenetelmissä käytetyt adsorbentit sisältävät zeo1iittikiteitä ja amorfista ainetta. Zeoliittiä on ad-sorbentissa tyypillisesti noin 75-98 paino-%:a haihtuvan, vapaan koostumuksen perusteella laskettuna. Jäljelle jäävä osa adsorbenttia on yleensä amorfista materiaalia, kuten esimerkiksi piidioksidia tai piidioksidi-alumiinioksidiseoksia tai -yhdisteitä, kuten esimerkiksi savea, jota ainetta on alku-seoksissa zeo1iittimateriaalin pienten partikkeleiden mukana. Tämä amorfinen materiaali voi olla zeoliitin valmistusmenetelmän apuneuvo (esimerkiksi jomman kumman zeoliitin epätäydellinen puhdistus zeoliitin valmistuksen aikana), tai se voidaan lisätä suhteellisen puhtaaseen zeoliittiin, mutta kummassakin tapauksessa sen tavallinen tarkoitus on olla eitoja-na auttamaan zeoliitin kovien kiteisten partikkeleiden muodostumista tai agglomeraatiota. Tavallisesti adsorbentti on par-tikkeleiden muodossa, kuten esimerkiksi pursutteena, aggregaatteina, tabletteina, makropalloina tai rakeina, joilla on haluttu partikkelikokoalue. Kyseessä olevassa menetelmässä käytetyn adsorbentin partikkelikoko on noin 16-40 US-meshiä (420-1190 mikronia). On havaittu, että Y-zeoliiti1la, jossa on kalsiumkationeja sekä amorfisia aitojia, on aiemmin esitetty selektiivisyys ja muut tarvittavat ominaisuudet, ja siitä syystä se soveltuu kyseessä olevan keksinnön mukaiseen käyttöön.

Tietyt hiilihydraatit ja ns. yksinkertaiset sokerit luokitellaan monosakkarideiksi. Nämä monosakkaridit ovat hydroksial-dehydejä tai hydroksiketoneja, jotka sisältävät yhden ketoni-tai aldehydiyksikön molekyyliä kohti sekä kaksi- tai useampia alkoholisia hydrokeyyliryhmiä. Monosakkaridit luokitellaan täten aldooeeiksi tai ketooseiksi niiden karbonyyliyksikön perusteella. Ketoosit ja aldoosit luokitellaan edelleen niiden hiiliketjun pituuden perusteella. Niinpä, viisihii1iset ja kuueihii1ieet monosakkaridit saavat vastaavasti pentoosien ja heksooeien nimet. Hyvin tunnettuihin aldoheksooseihin kuuluvat glukoosi, mannoosi ja galaktoosi. Arabinoosi, riboosi β 84839 ja keylooei ovat hyvin tunnettuja aldopentooeeja. Esimerkkejä yleisistä ketoheksooseista ovat fruktoosi, pelkoosi ja sor-boosi. Ribuloosi ja ksyluloosi ovat yleisiä ketopentooseja. Kyseessä oleva keksintö koskee menetelmää psikoosin erottamiseksi muista ketopentooseista ja ketoheksooseista.

Niin muodoin, syöttöseokset, joita voidaan käyttää kyseessä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä, koostuvat psikoosin ja ainakin yhden muun ketoosin seoksesta. Mahdollisia syöttö-seoksia voivat olla D-glukoosin ja L-glukoosin isomerointi-tuotteet. Sellaiset seokset sisältävät tavallisesti merkittäviä määriä monosakkarideja, kuten esimerkiksi psikoosia, fruktoosia, glukoosia, mannoosia sekä pieniä määriä polysakkarideja, kuten esimerkiksi DP 4+, jolla esimerkiksiipolyme-roitumisaste on neljä tai sitä suurempi. Syöttöseokset, jotka ovat peräisin luonnonmukaisista lähteistä tai jotka ovat iso-merointituotteita, sisältävät myös vähemmän tunnettuja mono-sakkarideja. Kyseessä olevaan keksintöön soveltuva tyypillinen syöttöeeoe sisältää psikoosia, fruktoosia, mannoosia, glukoosia ja polysakkarideja vastaavissa suhteissa, kiinteiden aineiden painoprosentin perusteella, alueen ollessa 0,5-90 paino-*. Lisäksi seoksessa voi olla aina 10 paino-X:iin saakka muiden vähemmän tunnettujen sokeroiden muodostamia kiinteitä aineita.

Vaikka ei ole selvää, mitkä adsorbentin ominaisuudet ovat vastuussa kyseessä olevan keksinnön yhteydessä kuvatusta erottumisesta, näyttää siltä, että erottuminen ei yksinomaan voi johtua huokoskoosta. Koska pelkoosi ja fruktoosi erotetaan samankokoisista sokerimolekyyleistä, näyttää siltä, että eteerisillä tekijöillä sekä sähköstaattisella vetovoimalla on tärkeä osuus erottumisessa. Vaikka ei ole ratkaisevasti mahdollista asettaa molekyylien välistä vuorovaikutusta vastuuseen adsorptiosta, eräs mahdollinen selitys on kationivuorovaikutuksen yhdistäminen, joka muuttaa spesifisten sokerimo-lekyylien suuntausta adsorbenti1la huokosen aukkoa kohti. Tä 84839 9 mä muutettu suuntaus voi antaa käyttöön tiettyjä sokerimole-kyylejä vastaavan, erityisesti rakenteellisen konfiguraation, joka soveltuu yhteen adsorbentin huokosaukkojen muodon kanssa, jota spesifisten kationien läsnäolo on muuttanut. Sen tähden sekä sähköstaattinen vuorovaikutus että fysikaaliset ja stö-kiokemialliset näkökohdat voivat antaa käyttöön mekanismin tätä erottamista varten.

Vaikka esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista valmistaa erittäin puhtaita tuotteita, on täysin ymmärettävää, että adsorbentti ei koskaan adsorboi täydellisesti uutekomponenttia, eikä adsorbentti jätä täydellisesti adsorboimatta raffinaattia. Sen tähden pieniä määriä raffi-naattikomponenttia voi ilmetä uutevirrassa, ja samalla tavalla pieniä määriä uutekomponenttia voi esiintyä raffinaatti-virrassa. Uutevirtaa ja raffinaattivirtaa erottaa sitten edelleen toisistaan sekä syöttöseoksesta uutekomponentin ja spesifisen raffinaattikomponentin, jotka molemmat esiintyvät tietyssä virrassa, konsentraatioiden suhde. Esimerkiksi selek-tiivisemmin adsorboituneen aineen konsentraation suhde selek-tiivisemmin adsorboituneiden sokereiden konsentraatioon tulee olemaan korkein uutevirrassa, seuraavaksi korkein syöttövirrassa ja alhaisin raffinaattivirrassa. Samalla tavalla, vähemmän selektiivisesti adsorboituneiden sokereiden suhde se-lektiivisemmin adsorboituneisiin sokereihin tulee olemaan korkein raffinaattivirrassa, seuraavaksi korkein syöttöseok-sessa ja alhaisin uutevirrassa.

Desorbenttiaineet, joita on käytetty erilaisissa aiemmissa, adsorptioon perustuvissa erotusmenetelmissä, vaihtelevat riippuen sellaisista tekijöistä, kuten esimerkiksi käytetyn työvaiheen tyypistä. Vuorotoimintatäytejärjestelmässä (swing bed system), jossa selektiivisesti adsorboitunut syöttökom-ponentti poistetaan adsorbentilta puhdistusvirran avulla, desorbentin valinta ei ole kriittinen. Kuitenkin adsorptioon perustuvissa menetelmissä, jotka ta- ίο 84839 vallisesti toimivat yhtäjakeoieeeti vakiopaineieea ja vakio-lämpötiloissa nestejakeen suojaamiseksi, desorbenttimateriaa-li täytyy valita järkevästi, jotta moni kriteeri tulee täytettyä. Ensinnä, desorbenttiaineen tulisi syrjäyttää uutekom-ponentti adsorbentista kohtuullisilla massan virtausnopeuksilla sen itsensä adsorboitumatta niin voimakkaasti, että se asiattomasti estää uutekomponenttia syrjäyttämästä desorbent-tiainetta seuraavassa adsorptiosykliesä. Selektiivieyyden avulla ilmaistuna, on edullista, että adsorbentti on selek-tiivisempi kaikkien uutekomponenttien suhteen raffinaattikom-ponentin osalta kuin se on desorbenttimateriaalin suhteen raffinaattikomponentin osalta. Toiseksi, desorbenttiaineen tulee sopiva yhteen tietyn adsorbentin ja tietyn syöttöseok-sen kanssa. Tarkemmin sanottuna, ne eivät saa vähentää tai tuhota adsorbentin kriittistä selektiivisyyttä uutekomponen-tin suhteen raffinaattikomponentin osalta. Lisäksi, desor-benttimateriaalit eivät saisi reagoida kemiallisesti tai aiheuttaa kemiallista reaktiota uutekomponentin eikä raffinaat-tikomponentin kanssa. Sekä uutevirta että raffinaattivirta poistetaan tavallisesti adsorbentista sekoittamalla desorbenttimateriaalin kanssa, ja jokainen kemiallinen reaktio, johon desorbenttiaine ja uutekomponentti tai raffinaattikom-ponentti liittyvät, vähentäisi uutetuotteen tai raffinaatti-tuotteen tai molempien puhtautta. Koska se raffinaattivirta että uutevirta normaalisti sisältävät desorbenttlainetta, de-sorbenttiaineiden tulisi lisäksi olla aineita, jotka voidaan helposti erottaa syöttöseoksesta, joka pannaan kiertämään valmietustapahtumaan. Ilman menetelmää ainakin osan erottamiseksi desorbenttiaineesta, jota on läsnä uutevirrassa ja raf-finaattivirrassa, uutekomponentin konsentraatio uuttotuot-teessa ja raffinaattikomponentin konsentraatio raffinaatti-tuotteessa ei olisi hyvin korkea, eikä desorbenttlainetta olisi saatavilla valmistuksessa uudelleen käytettävänä. On mahdollista, että ainakin osa desorbenttlaineesta uutetaan uutto- ja raffinaattivirroista tislaamalla tai haihduttamalla, mutta muita menetelmiä, kuten esimerkiksi käänteisosmoosia li 11 84839 voidaan myös käyttää yksinään tai tislaukseen tai haihduttamiseen yhdistettynä. Koska raffinaatti- ja uutetuotteet ovat ravintoaineita, jotka on tarkoitettu ihmisten käyttöön, de-sorbenttiaine ei myöskään saisi olla myrkyllinen. Lopuksi, desorbenttlaineiden tulisi myös olla aineita, jotka ovat helposti saatavissa ja ovat sen tähden hinnaltaan kohtuullisia. Tällaiseen erottamiseen sopivat desorbentit sisältävät vettä ja etanolia tai niiden seoksia.

Kyseessä oi evään aiheeseen liittyvässä aiemmassa tutkimuksessa on todettu, että adsorbenttien ja desorbenttien tietyt ominaisuudet ovat erittäin toivottavia, joskaan ne eivät ole ehdottoman välttämättömiä, selektiivisen adsorptiomenetelmän onnistuneelle suorittamiselle. Sellaiset menetelmät ovat yhtä tärkeitä kyseessä olevalle menetelmälle. Tällaisten ominaisuuksien joukossa ovat: adsorptiokapasiteetti uutekomponentin tietyn tilavuuden suhteen adsorbentin tilavuutta kohti; uutetun komponentin selektiivinen adsorptio mitä tulee raffinaat-tikomponenttiin ja desorbenttimateriaaliin; ja uutetun komponentin riittävän nopeat adsorptio- ja desorptionopeudet ad-sorbentille ja adsorbentilta.

On tietenkin välttämätöntä, että adsorbenti1la on kapasiteetti adsorboida uutetun komponentin spesifinen tilavuus; ilman sellaista kapasiteettia adsorbentti ei ole käyttökelpoinen adsorptioon perustuvaan erottamiseen. Edelleen, mitä suurempi on adsorbentin kapasiteetti uutekomponentin suhteen, sitä parempi adsorbentti on. Tietyn adsorbentin lisääntynyt kapasiteetti tekee mahdolliseksi vähentää adsorbentin määrää, joka tarvitaan erottamaan tunnetun konsentraation uutekomponentti, joka sisältyy syöttöseoksen tiettyyn panostusnopeuteen. Spesifiseen, adsorptioon perustuvaan erottamiseen tarvittavan ad-sorbentin määrän vähentäminen laskee erotusmenetelmän hintaa. On tärkeää, että adsorbentin hyvä alkukapasiteetti säilyte-varsinaisen käytön aikana erottamismenetelmässä pitempi®11 kuin jokin taloudellisesti toivottava työskentelyaika edellyttää.

i2 84839

Toinen välttämätön adsorbentin ominaisuus on adsorbentin kyky-erottaa eyöttöseoksen komponentit; tai, ts. että adeorbentti adsorboi selektiivisesti yhtä komponenttia toiseen komponenttiin verrattuna. Suhteellinen selektiivisyys voidaan ilmaista, ei ainoastaan yhden syöttökomponentin suhteen toiseen verrattuna, vaan se voidaan ilmaista myös minkä tahansa syöttöseok-sen komponentin ja desorbenttiaineen välisenä selektiivisyys-erona. Selektiivisyys (B) määritellään adsorboituneen faasin kahden komponentin suhteena jaettuna samojen kahden komponentin suhteella adsorboitumattomassa faasissa, tasapaino-olosuhteissa, kuten esitetään alla yhtälössä 1:

Yhtälö 1

Selektiivisyys = <B> = Zoaino-t C:tä/paino-X D:tä7» /paino-X C:tä/paino-X D:tä7^ jossa yhtälössä C ja D ovat eyöttöseoksen kaksi komponenttia, jotka ilmoitetaan painoprosentteina, ja alaindeksit A ja U vastaavasti merkitsevät adsorboituneita ja adsorboitumattomia faaseja. Tasapaino-olosuhteet määritellään olosuhteina, joissa adsorbenttikerroksen ylitse kulkeva syöttö ei muuta koostumusta sen jälkeen, kun se on ollut kosketuksissa adsorbent-tikerroksen kanssa. Ts. ei tapahdu materiaalin puhdasta siirtymistä adsorboi tumat tornien ja adsorboituneiden faasien välillä. Kun adsorbentin selektiivisyys kahdelle komponentille lähestyy l,0:aa, adeorbentti ei ensisijaisesti adsorboi yhtä komponenttia toisen komponentin suhteen; molemmat adsorboituvat (tai eivät adsorboidu) samassa määrin toisiinsa nähden. Kun <B> tulee pienemmäksi tai suuremmaksi kuin 1,0, adeorbentti adsorboi ensisijaisesti yhtä komponenttia toiseen komponenttiin nähden. Kun verrataan adsorbentin selektiivi-syyttä yhden komponentin C suhteen komponenttiin D nähden, (B), joka on suurempi kuin 1,0, ilmaisee, että adeorbentti

II

13 84839 ensisijaisesti adsorboi komponenttia C. (B), joka on pienempi kuin 1,0, ilmaisee, että komponentti D adsorboituu ensisijaisesti, jolloin jää jäljelle adsorboitumaton faasi, jossa on enemmän komponenttia C, ja adsorboitunut faasi, jossa on enemmän komponenttia D. Ihanteellisessa tapauksessa desorbent-tiaineilla selektiivisyyden tulisi olla noin 1 tai hiukan vähemmän kuin 1 kaikkien uutekomponenttien suhteen, niin että uutekomponenteista kaikki voivat desorboitua ryhmänä desor-benttiaineen kohtuullisilla virtausnopeuksilla, ja niin että uutekomponentit voivat syrjäyttää desorbenttiaineen myöhemmässä adsorptiovaiheessa. Vaikka uutekomponentin erottaminen raffinaattikomponentista on teoreettisesti mahdollista, kun adsorbentin selektiivisyys uutekomponentin suhteen raffinaat-tikomponenttiin nähden on juuri vähän suurempi kuin 1,0, sellaisen selektiivisyyden on edullista olla kohtuullisesti suurempi kuin 1,0. Suhteellisen haihtuvuuden tavoin, mitä suurempi selektiivisyys, sitä helpommin erottaminen on suoritettavissa. Suuremmat selektiivisyydet tekevät mahdolliseksi käyttää pienempiä määriä adsorbenttia.

Kolmas tärkeä ominaisuus on syöttöseosmateriaalin uutekomponentin vaihtonopeus tai ts. uutekomponentin desorption suhteellinen nopeus. Tämä ominaisuus koskee suoraan desor-benttimateriaalin määrää, jota menetelmässä täytyy käyttää uutekomponentin talteenottamiseksi adsorbentista; suuremmat vaihtumisnopeudet vähentävät desorbenttiaineen määrää, joka tarvitaan poistamaan uutekomponentti, ja sentähden ne tekevät mahdolliseksi menetelmän käyttökustannusten laskun. Suurempia vaihtonopeuksia käytettäessä vähemmän desorbenttiainetta pitää pumpata prosessiin ja erottaa uutevirrasta prosessissa uudelleen käytettäväksi.

Adsorptio-desorptio-operaatiot voidaan suorittaa tiiviissä kiinteätäytekerroksessa, joka saatetaan vuorotellen kosketukseen syöttöseoksen kanssa ja desorbenttimateriaalin kanssa, jolloin prosessi on vain puolijatkuva. Toisessa toteutustavassa, jota yleensä nimitetään vuorotoimintatäytesysteemiksi, voidaan käyttää kahdesta tai useammasta staattisesta adsor- 14 84839 benttitäyteyksiköstä muodostettua yhdistelmää, jossa syöttö-seosta voidaan laskea yhden tai useamman yksikkökokonaisuuden läpi samalla kun desorbenttimateriaalia lasketaan yhdestä tai useammasta täyteyksiköstä muodostetun toisen kokonaisuuden läpi. Syöttöseoksen virta ja desorbenttimateriaali voivat virrata joko ylöspäin tai alaspäin tällaisissa kerroksissa. Tässä voidaan käyttää mitä tahansa tavallista, staattisissa kerroksissa käytettyä kiinteän ja nesteen kosketukseen tarkoitettua systeemiä.

Liikkuvakerrosvastavirtaussysteemeillä tai simuloiduilla liik-kuvakerrosvirtaussysteemeillä on kuitenkin paljon suurempi erotusteho kuin kiinteäkerrossysteemeillä ja näin ollen ne asetetaan etusijalle. Liikkuvakerros- ja simuloidussa liik-kuvakerrosprosesseissa retentio- ja korvautumisoperaatiot tapahtuvat jatkuvasti, mikä mahdollistaa sekä uute- ja raf-finaattivirran jatkuvan tuottamisen että syötön ja korvausvir-ran jatkuvan tuonnin. Eräässä tämän prosessin edullisessa toteutustavassa käytetään alalla tunnettua simuloitua liik-kuvakerrosvastavirtasysteemiä. Tällaisessa systeemissä useiden nesteentulokohtien etenevä siirtyminen alas molekyyliseulakam-miota simuloi kammion sisältämän adsorbentin liikettä ylöspäin.

Ainoastaan neljä sisäänpääsylinjaa ovat aktiivisia minä hetkenä tahansa: sisäänsyöttövirtauksen, desorbentin sisäänvirtauk-sen, raffinaatin ulosvirtauksen sekä uutteen ulosvirtauksen linjat. Adsorbentin pakatun kerroksen välisijatilavuuden valloittavan nesteen liike on samanaikainen kiinteän adsorbentin ylöspäin tapahtuvaa liikettä simuloivan liikkeen kanssa. Jotta vastavirtakosketus pidetään yllä, nestevirtaus adsorbenttikam-miota is 84839 alaspäin voidaan saada aikaan pumpun avulla. Kun aktiivinen nesteen sisäänpääsykohta liikkuu syklin läpi, so. kammion huipusta pohjalle, kammion kiertopumppu liikkuu eri vyöhykkeiden kautta, mikä vaatii erilaisia virtausnopeuksia. Voidaan ottaa käyttöön ohjelmoitu virtauksen säätäjä asettamaan paikalleen sekä säätämään näitä virtausnopeuksia.

Aktiiviset nesteen sisääntulokohdat jakavat adsorbenttikam-mion tehokkaasti erillisiin vyöhykkeisiin, joista kullakin on erilainen tehtävä. Tämän menetelmän kyseessä olevassa suoritusmuodossa on yleensä välttämätöntä, että on kolme erillistä toimintavyöhykettä menetelmän suorittamiseksi, vaikka joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista neljättä vyöhykettä .

Adsorptiovyöhyke, vyöhyke 1, määritellään adsorbenttina, joka sijaitsee syötön sisäänvirtauksen ja raffinaatin ulosvirtauksen välillä. Tässä vyöhykkeessä syötettävä raaka-aine on kosketuksissa adsorbentin kanssa, uutekomponentti adsorboituu ja raffinaattivirta vedetään pois. Koska vyöhykkeen 1 kautta kulkeva päävirta on peräisin syöttövirrasta, joka muuttuu vyöhykkeeksi raffinaattivirtaan, joka poistuu vyöhykkeestä, virtauksen tässä vyöhykkeessä katsotaan tapahtuvan virran suuntaan, kun se tapahtuu syötön sisäänvientivirroista raffinaatin ulosvientivirtoihin.

Välittömästi myötävirtaan vyöhykkeessä 1 tapahtuvan nestevir-tauksen suhteen on puhdistusvyöhyke, vyöhyke 2. Puhdistusvyö-hyke määritellään adsorbenttina, joka sijaitsee uutteen ulos-vientivirran ja syötön sisäänvientivirran välissä. Vyöhykkeessä 2 tapahtuvat perustoiminnat ovat raffinaatin, joka on siirretty vyöhykkeeseen 2 siten, että adsorbentti on siirretty tähän vyöhykkeeseen, syrjäyttäminen adsorbentin välitila-vuudeeta sekä raffinaattimateriaalin, joka on adsorboitunut adsorbentin selektiiviseen huokostilavuuteen tai adsorbentti-partikkeleiden pintaan, desorptio. Puhdistus saadaan aikaan ie 84839 siten, että osa uutevirtamatsriaa1 ista, joka jättää vyöhykkeen 3, lasketaan vyöhykkeeseen 2 vyöhykkeen 2 vastavirtauk-sen rajalla, uutteen ulosvientivirtaan, ra f finaattiaineen syrjäyttämiseksi. Vyöhykkeessä 2 aineen virtaus on myötävir-tauksen suuntainen, uutteen ulosvientivirrasta syötön sisään-vientivirtaan.

Desorptiovyöhyke, eli vyöhyke 3, sijaitsee välittömästi vyöhykkeen yläjuoksulla nesteeseen nähden, joka virtaa vyöhykkeessä 2. Desorptiovyöhyke määritellään adsorbenttina, joka sijaitsee desorbentin sisäänvienti- ja uutteen ulosvientivir-tojen välissä. Desorptiovyöhykkeen tehtävä on antaa desor-benttiaineen, joka siirtyy tähän vyöhykkeeseen, syrjäyttää adsorboitunut aine, joka on valmistettu syötön kontaktin avulla vyöhykkeessä 1, valmistuksen aiemmassa kierrossa. Nesteen virtaus vyöhykkeessä 3 on oleellisesti saman suuntainen kuin vyöhykkeiden 1 ja 2 virtaus.

Joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista puskurivyöhykettä, vyöhykettä 4. Tämä vyöhyke, joka on määritelty ad-sorbenttina, joka sijaitsee raffinaatin ulosvientivirran ja desorbentin sisäänvientivirran välissä, jos sitä käytetään, se sijoitetaan välittömästi vastavirtaan vyöhykkeeseen 3 tapahtuvan nestevirtauksen suhteen. Vyöhykettä 4 tulisi käyttää hyväksi sen desorbenttimäärän säilyttämiseksi, jota on käytetty hyväksi desorptiovaiheessa, koska osa raffinaattivir-rasta, joka poistetaan vyöhykkeestä 1, voi siirtyä vyöhykkeeseen 4, tässä vyöhykkeessä sijaitsevan desorbenttiaineen syrjäyttämiseksi tästä vyöhykkeestä desorptiovyöhykkeeseen. Vyöhyke 4 tulee sisältämään adsorbenttia riittävästi, niin että raffinaattimateriaalin, jota on raffinaattivirrasea ja joka poistuu vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4, voidaan estää siirtymästä vyöhykkeeseen 3 ja sillä tavalla kontaminoimasta uute-virtaa, joka on poistettu vyöhykkeestä 3. Tapauksissa, joissa neljättä toimintavyöhykettä ei käytetä hyväksi, raffinaatti-virtaa, joka siirtyy vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4, täytyy 84839 tarkkailla huolellisesti, jotta voidaan pysäyttää virtaus suoraan vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3, kun raffinaattimate-riaalia on tuntuva määrä raffinaattivirrassa, joka siirtyy vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3, niin että ulosvientivirta ei kontaminoidu.

Sisäänvienti- ja ulosvientivirtojen syklinen syöttö adsorben-tin kiinteän kerroksen läpi voidaan suorittaa käyttämällä hyväksi kokoomaputkijärjestelmää, jolloin putkessa sijaitsevat venttiilit toimivat sarjassa sisäänvienti- ja ulosvientivirtojen vaihtumisen aikaansaamiseksi, tehden sillä tavalla mahdolliseksi nesteen virtauksen kiinteään adsorbenttiin nähden vastavirran suuntaan. Toiseen toimintatapaan, joka saa aikaan kiinteän adsorbentin virtauksen nesteeseen nähden vastavirtaan, liittyy pyörivän levyventtiilin käyttö, jolla sisäänvienti- ja ulosvientivirrat yhdistetään venttiiliin ja linjoihin, joiden kautta syötön sisäänvienti-, uutteen ulosvienti-, desorbentin sisäänvienti- ja raffinaatin ulosvientivirtojen kulku syötetään samaan suuntaan adsorbenttikerroksen kautta. Sekä kokoomaputkijärjestelmä että levyventtiili ovat tunnettuja. Tarkemmin sanottuna, pyöriviä levyventtiileitä, joita tässä toiminnassa voidaan käyttää hyväksi, voi löytää US-patenteista 3 040 777 ja 3 422 848. Molemmat edellä mainitut patentit julkaisevat kytkentäventtiilin, joka on tyypiltään pyörivä ja jossa vaikeuksitta voidaan saavuttaa erilaisten sisäänvienti- ja ulosvientivirtojen syöttö kiinteistä lähteistä.

Monissa tapauksissa yksi toimintavyöhyke sisältää paljon suuremman määrän adsorbenttia kuin jokin toinen toimintavyöhyke. Esimerkiksi joissakin työvaiheissa puskurivyöhyke voi sisältää pienemmän määrän adsorbenttia verrattuna adsorbenttiin, joka tarvitaan adsorptio- ja puhdistusvyöhykkeissä. On myös nähtävissä, että tapauksissa, joissa käytetään desorbenttia, joka helposti voi desorboida uutemateriaalia adsorbentista, desorptiovyöhykkeessä tarvitaan suhteellisen pieni määrä 18 84839 adsorbenttia verrattuna adsorbenttiin, joka tarvitaan puskurivyöhykkeessä tai adsorptiovyöhykkeessä tai puhdistusvyöhyk-keessä tai niissä kaikissa. Koska ei edellytetä, että adsor-bentti sijaitsee yhdessä ainoassa pylväässä, esillä olevan keksinnön piiriin kuuluu monien kammioiden tai kammioiden muodostamien sarjojen käyttö.

Ei ole välttämätöntä, että käytetään samanaikaisesti kaikkia sisäänsyöttö- ja ulossyöttövirtoja, ja itse asiassa monissa tapauksissa voidaan sulkea jotkin virroista, kun taas toiset saavat aikaan materiaalin sisäänviennin ja ulosviennin. Laite, jota voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, voi sisältää myös sarjan yksittäisiä kerroksia, joita yhdistävät yhdistävät johdot, joihin on sijoitettu sisäänvienti- ja ulosvientihanoja, joihin voidaan liittää ja vaihtoehtoisesti ja määräajoin siirtää erilaisia sisäänvienti- ja ulosvientivirtoja jatkuvan toiminnan aikaansaamiseksi. Joissakin tapauksissa voidaan yhdistävät johdot yhdistää siirtohanoihin, jotka normaalin toiminnan aikana eivät ole käytössä johtona, jonka kautta materiaali siirtyy prosessiin ja poistuu siitä.

Odotetaan, että ainakin osa ulosvientivirrasta siirtyy ero-tuslaitteisiin, joissa voidaan erottaa ainakin osa desorbent-timateriaalista uutetuotteen saamiseksi, jossa desorbenttiai-neen konsentraatio on laskenut. Mieluummin, mutta se ei ole välttämätöntä menetelmän toiminnalle, ainakin raffinaatin ulosvientivirran osa siirtyy myös erottamislaitteisiin, joissa ainakin osa desorbenttimateriaalista voidaan erottaa ero-tusolosuhteissa, jotta saadaan käyttöön desorbenttivirta, jota voidaan käyttää menetelmässä uudelleen, sekä raffinaatti-tuote, jossa desorbenttlaineen konsentraatio on laskenut. Erottamislaitteena voi tyypillisesti olla fraktiointipylväs tai haihduttaja, joiden kummankin suunnittelu ja toiminta ovat hyvin tunnettuja.

« 84839

Simuloidun liikkuvakerrosvastavirtaprosessin virtaus-kaavion lisäselityksen suhteen voidaan viitata US-patenttiin 2 985 589 sekä julkaisuun, jonka otsikko on "Continuous Adsorptive Processing—A New Separation Technique" ja jonka D.B. Broughton on esittänyt kongressissa the 34th Annual Meeting of the Society of Chemical Engineers, Tokiossa, Japanissa, 2. päivänä huhtikuuta, 1969 (molemmat on liitetty tähän yhteyteen viitteinä).

Adsorptio-olosuhteisiin sisältyvät lämpötila-alue, joka on noin 20-200°C, siten että noin 20-200°C:n lämpötila-alue on edullinen, sekä paine-alue, joka on noin ilmakehän-paineesta noin 3445 kPa:n paineeseen, siten että paine ilmakehän paineesta mihin tahansa paineeseen, joka tarvitaan varmistamaan nestefaasin pysyvyys, on edullinen. Desorptio-olosuhteet sisältyvät lämpötilojen ja paineiden samoihin alueisiin, joita käytetään adsorptio-olosuhteissa.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävien yksiköiden koko voi vaihdella koetehtaan mittakaavasta (ks. esim. US-patentti 3 706 812) kaupalliseen mittakaavaan saakka ja virtausnopeuksiltaan ne voivat vaihdella niin pienestä kuin muutamasta cm^ tunnissa moniin tuhansiin dm^ tunnissa.

Eräs toinen keksinnön suoritusmuoto, joka koskee simuloitua liikkuvakerrosvirtausjärjestelmää, joka sopii käytettäväksi esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä, on myötävirtaan toimiva erittäin tehokas simuloitu liik-kuvakerrosprosessi, joka on julkaistu US-patentissa 4 402 832, ja joka on tähän yhteyteen liitetty kokonaisuudessaan viitteenä .

Toiminnallista koelaitetta voidaan käyttää erilaisten adsor-benttien tutkimiseksi erilaisten syöttöseosten ja desorbent-timateriaalin avulla, adsorbentin ominaisuuksien mittaamisek- 20 84839 ei adsorptiokapasiteetin , eelektiivieyyden ja vaihtonopeuden suhteen. Laite käsittää adsorbenttikammion, jonka tilavuus on noin 70 cm , ja jonka vastakkaieissa päissä ovat sisäänvien— ti- ja uloevientioeat, Kammion sisällä ovat lämpötilansäätö— laitteet sekä lisäksi paineensäätölaitteisto, jota käytetään, jotta kammio toimii edeltä määritellyssä, vakio lämpötilassa. Kromatografinen analyysilaitteisto voidaan kiinnittää kammion uloevientilinjaan, ja sitä käytetään havaitsemaan kvalitatiivisesti tai määrittämään kvantitatiivisesti yksi tai useampia komponentteja effluenttivirrasta, joka poistuu adeorbentti-kammiosta, Syketestiä, joka suoritetaan tätä laitetta ja seu-raavaa yleistä menetelmää käyttämällä, käytetään selektiivi-syyksien ja muiden tietojen määrittämiseksi erilaisille ad-sorbenttijärjesteImi 11s. Adsorbentti täytetään tiettyyn tasapainoasemaan saakka desorbenttimateriaa1i1la antamalla desor-bentin läpäistä adsorbenttikammio. Tiettynä ajankohtana syötön sysäys, joka sisältää tunnettuja konsentraatioita adsor-boitumatonta polysakkaridimerkkiainetta, maltriini-DP4+:a, aldooseja ja muita merkkiainesokereita, kaikki desorbenttiin laimennettuna, ruiskutetaan useiden minuuttien kuluessa. De-sorbentin virtausta jatketaan, ja merkkiaine ja aldoosit eluoidaan kuten kromatografisessa neste-kiinteä jae -menetelmässä. Effluentti kootaan jakeisiin ja analysoidaan kromato-grafialaitteistoa käyttämällä, ja vastaavien komponenttihuip-pujen merkkiaineet kehitetään.

Kokeesta saatujen tietojen perusteella adsorbentin teho voidaan arvioida uutteen tai raffinaattikomponentin retentioti-lavuuden muodossa, selektiivisyytenä yhden komponentin suhteen toiseen komponenttiin nähden sekä uutekomponentin de-sorptionopeutena desorbenttiin. Uute- tai raffinaattikompo-nentin retentiotilavuutta voidaan luonnehtia uute- tai raffi-naattikomponentin eluutiohuipun keskustan ja merkkiainekompo-nentin tai jonkin muun vertailupisteen eluutiohuipun keskustan välisenä etäisyytenä. Se ilmaistaan cm :inä ilmoitettuna desorbentin tilavuutena, joka on pumpattu tänä aikavälinä,

II

21 84839 jota kuvaa huippujen välinen etäisyys. Selektiivisyyttä <B> uutekomponentin suhteen raffinaattikomponenttiin nähden voidaan luonnehtia uutekomponentin e luutiohuipun keskustan ja merkkiaineen eluutiohuipun (tai jonkin muun vertailupisteen) keskustan välisen etäisyyden suhteena vastaavaan etäisyyteen raffinaattikomponentin eluutiohuipun keskustan ja merkkiaineen eluutiohuipun keskustan välillä. Uutekomponentin vaihtumisen nopeutta desorbentin kanssa voidaan yleisesti luonnehtia eluutiohuipun leveytenä huipun puo1i-intensiteetin kohdalla. Mitä pienempi on huipun leveys, sitä suurempi on desorption nopeus.

Seuraavassa jäljempänä esitettyjen esimerkkien tarkoituksena on edelleen valaista kyseessä olevan keksinnön mukaista menetelmää, eikä niiden tarkoituksena ole rajoittaa mainitun menetelmän piiriä eikä henkeä. Esimerkit edustavat koetuloksia erilaisille adeorbentti- ja desorbenttimateriaaleille, joita on tällöin käytetty yllä mainitussa toiminnallisessa koelaitteessa .

Esimerkki I

Kyseessä olevassa esimerkissä käytettiin Y-tyyppistä zeoliit- + + tie, jossa kationinvaihtopaikoilla on Ca -ioneja, psikoosin erottamiseen hiilihydraattiseoksesta, joka sisältää mainittua sokeria. Kyseessä olevan esimerkin mukainen, kalsiumioneja vaihtava, Y-tyyppinen zeoliitti sidottiin orgaaniseen sito-jeen je sen keskimääräinen tilavuuspaino oli 0,71 g/ml. Adeorbentti pakattiin 8,4 mm:n läpimittaiseen pylvääseen, jonka 3 kokonaistilavuus oli 70 cm . Syöttöseos käytti 10 ml hiili-hydraattiseosta liuoksessa, jossa oli 20 X kiinteitä aineita. Seoksen koostumus annetaan taulukossa 1.

22 84839

Taulukko 1

Kuivia, kiinteitä aineita, paino-»_ D-fruktooeia 28,11 D-mannooeia 6,62 D-glukooeia 56,06 D-peikooeia 4,42 DP4+ 1,59

Koe aloitettiin antamalla veeideeorbentin läpäistä pylväs 3 o virtausnopeudella 1,32 cm /min, 65 C :n lämpötilassa. Sopivana ajankohtana pylvääseen ruiskutettiin 10 ml:n suuruinen syöt-töseos, minkä jälkeen desorbentin virtausta jatkettiin välittömästi. Kuvassa on graafinen esitys psikoosin ja muiden so-kereiden pidättymisestä adsorbenttiin.

Kunkin koneentraatiokäyrän keskimääräisen keskipisteen tarkastelu ilmaisee psikoosin erottuneen hyvin muista syöttö-seoksen komponenteista. Pelkoosi on selvästi selektiivisimmin pidättynyt komponentti. Ennen kaikkea fruktoosi pidättyy myös selektiivisesti jäljelle jäävien komponenttien joukosta, ja se voidaan erottaa Ca-Y-adsorbentin avulla samassa tai eri adsorbenttialustassa. Tässä kokeessa saaduista tuloksista laskettiin taulukossa 2 esitetyt selektiivisyydet.

Taulukko 2

B

Psikoosi/fruktoosi 3,76

Pe ik ooei/mannoosi 6,33

Psikoosi/glukoosi 18,25

Fruktoosi/mannoosi 1,68

Fruktoosi/glukoosi 4,84 23 8 4 8 3 9 Nämä selektiivisyydet ilmaisevat selvästi, että psikoosille saavutetaan korkea erottumisaste ja fruktoosille tyydyttävä erottumisaste syöttöseoksen jäljelle jääneihin komponentteihin nähden, siten että suoritetaan toinen käsittely saman Ca-Y-adsorbentin tai toisen Ca-Y-kerroksen avulla.

Esimerkki II

Tässä esimerkissä vettä sisältävä syöttöseos, kuten on kuvattu taulukossa 3, erotettiin vastavirtavirtauksen avulla, käyttäen simuloitua liikkuvakerrosjärjestelmää, jossa ad-sorbentti oli Ca:n vaihtava Y-zeoliitti ja desorbentti oli vesi. Kierros (valve cycle) oli yhden tunnin mittainen, lämpötila oli 65°C, ja adsorbentin suhde syöttöön, A/F, oli 0,9. Syöte saatiin suorittamalla L-glukoosin isomerointi 37°C:ssa ja pH 10,6:ssa, 48 tunnin ajan.

Taulukko 3 - Syöteanalyysi

Kuivia, kiinteitä

Syöte aineita, paino-% L-glukoosi 62,5 L-fruktoosi 28,3 L-mannoosi 4,7 L-psikoosi 3,6

Tuntematon 0,6

Ensimmäisessä vaiheessa suurin osa fruktoosista ja psykoosista erotettiin uutevirran jäljelle jääneistä komponenteista, kuten voidaan nähdä seuraavasta, taulukossa 4 esitetystä tuoteana-lyysistä. Ensimmäisessä vaiheessa saatua uutetta, joka sisäl-si erittäin puhdasta L-fruktoosia ja L-psikoosia, käsiteltiin sitten pylväässä, joka sisälsi kalsiumin vaihtavaa Y-fauja-siittia. L-psikoosi, joka oli adsorboitunut zeoliittiin paljon voimakkaammin, oli uutevirrassa, kun taas L-fruktoosi, 24 84839 joeea ei ollut L-peikooeia, oli puhtaudeltaan 94,6 %:sena raffinaattivirraeea, joeea oli pieniä määriä muita komponentteja .

Taulukko 4 - Tuoteanalvvei

Eneimmäinen vaihe Toinen vaihe

Raf f i- Raf f i

Uute naatti Uute naatti L-glukooei 0,5 80,6 0,0 0,5 L-mannooei 3,3 5,4 3,4 3,0 L-fruktooei 88,9 10,0 73,9 94,6 L-peikooei 3,8 0,6 14,2

Muut 3,5 0,1 8,5 1,9 li

Claims (8)

25 84839

1. Menetelmä psikoosin erottamiseksi vettä sisältävästä syöttöseoksesta, joka sisältää pslkoosia ja ainakin yhtä muuta ketoosia sekä mahdollisesti aldoosia, tunnettu siitä, että mainittu seos saatetaan adsorptio-olosuhteissa kosketukseen adsorbentin kanssa, joka koostuu Y-tyyppisestä zeoliitista, jossa kalsiumkationit ovat vaihtuvien kationien paikoilla ja joka selektiivisesti adsorboi mainittua pslkoosia, syöttöseok-sen adsorboitumaton osa poistetaan kontaktista adsorbentin kanssa ja tämän jälkeen psikoosi otetaan talteen saattamalla pslkoosia sisältävä adsorbentti kosketukseen desorbentin kanssa desorptio-olosuhteissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu syöttöseos sisältää pslkoosia ja ainakin yhtä muuta ketoosia, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu fruktoosista, sorboosista, tagatoosista ja ribuloosista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu desorbentti koostuu vedestä.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu erotus suoritetaan simuloidulla liikkuvakerrosvirtausperiaatteella.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitussa simuloidussa liikkuvakerrosperiaatteessa käytetään vastavirtaan tapahtuvaa virtausta.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitussa simuloidussa liikkuvakerrosperiaatteessa käytetään myötävirtaan tapahtuvaa virtausta.

7. Menetelmä fruktoosin ja psikoosin ottamiseksi talteen, joka fruktoosi on olennaisesti psikoositonta, syöttöseoksesta, joka sisältää fruktoosia ja pslkoosia sekä ainakin yhtä muuta monosakkaridia, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu glukoosista ja mannoosista, tunnettu siitä, että mainittu seos saa- 26 84 839 tetaan adsorptio-olosuhteissa kosketukseen ensimmäisen adsor-bentin kanssa, joka koostuu Y-tyyppisestä zeoliitista, jossa kalsiumkationit ovat vaihdettavien kationien paikoissa ja joka selektiivisesti adsorboi mainittua psikoosia ja mainittua fruktoosia, syöttöseoksen adsorboitumaton osa poistetaan kontaktista adsorbentin kanssa, uuteseos, joka sisältää mainitun psikoosin ja mainitun fruktoosin, otetaan talteen mainitusta ensimmäisestä adsorbentista, ja sitten mainittu uuteseos saatetaan kosketuksiin toisen adsorbentin kanssa, joka koostuu Y-tyyppisestä zeoliitista, jossa kalsiumkationit sijaitsevat vaihdettavissa olevien kationien paikoissa ja joka selektiivisesti adsorboi mainittua psikoosia, mainitun uuteseoksen adsor-boitumaton osa poistetaan kontaktista toisen adsorbentin kanssa, jotta muodostuu oleellisesti psikoositon, fruktoosia sisältävä raffinaatti, joka otetaan talteen, ja tämän jälkeen mainittu psikoosi otetaan talteen desorboimalla toinen adsorbent-ti.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu syöttöseos sisältää L-psikoosia, L-fruktoosia, L-glukoosia ja L-mannoosia. 27 8 4 8 3 9