İzomerize şeker şurubunda benzetimli hareketli yatak teknolojisi ile fruktozun kromatografik zenginleştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında, glukoz ve fruktozun ikili glukoz-fruktoz çözeltisinden ayrımı sürekli kromatografi sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla Benzetimli Hareketli Yatak Kromatografisi (SMB) kullanılmıştır. Kolon dolgu maddesi olarak katyonik bir iyon değiştirici reçine olan Dowex Monosphere 99 CA/320 reçinesi kullanılmıştır.Deneysel çalışmalar kapsamında kütle aktarım dirençleri ve denge parametrelerinin elde edilmesi amacıyla kesikli ve sürekli sistem deneyleri yapılmıştır. Bu çalışmalarda tek bileşenli besleme çözeltiler kullanılmıştır. Deneysel çalışma aralığında glukoz ve fruktozun adorpsiyon denge izotermlerinin doğrusal davranış gösterdiği gözlemlenmiş ve model sabitleri, literatürde yaygın olarak bilinen metotlarla hesaplanmıştır. Glukoz ve fruktoz için sıvı film kütle aktarım katsayıları (kf) hesaplanarak sonuçların literatürle uyum içinde olduğu gözlemlenmiştir.Çözeltilerdeki toplam şeker konsantrasyonu, bir HPLC refraktif indeks dedektörü ile (SunChrom RI Detector) sürekli olarak izlenerek kaydedilmiştir. İkili karışımdaki glukoz konsantrasyonunu hesaplamak için glukoz kiti kullanılmış ve toplam şeker konsantrasyonu ile glukoz konsantrasyonu arasındaki farktan fruktoz konsantrasyonları hesaplanmıştır.Benzetimli hareketli yatak kromatografi (SMB) deneyleri kapsamında, değiştirme zamanı (switching time) ve akış hızları değiştirilerek ikili glukoz-fruktoz karışımında fruktozun zenginleştirilmesi optimize edilmiş ve fruktoz ve glukoz ayrımında %90'ın üzerinde saflığa ulaşılmıştır.

In this thesis, a continuous chromatography system is used for the separation of glucose and fructose from binary solution of glucose and fructose. Thereby enrichment of glucose is achieved. For this purpose Simulated Moving Bed Chromatography (SMB) is employed. Dowex Monosphere 99 CA/320 is used as column packing material, which is a cationic ion-exchange resin.During experimental studies batch and continuous system assays were performed so as to obtain mass transfer and equilibrium parameters. These studies carried out using single component feed solutions. It was observed that within the range of experimental studies, the optimal glucose and fructose adsorption equilibrium isotherms were linear isotherm models and model constants were calculated by well-known methods explained in the literature.The liquid film mass transfer coefficients (kf) of glucose and fructose were calculated and it was observed that results were in compliance with the literature.Total sugar concentration in the solution was monitored and measured continuously with a HPLC refractive index detector (SunChrom RI Detector). Glucose kit was used for the determination of glucose concentration in the binary mixture where fructose concentrations are calculated from the difference between the total sugar concentration and glucose concentration. In the simulated moving bed chromatography (SMB) experiments, by changing the switching time and flow rates, the enrichment of fructose in binary mixture of glucose and fructose was optimized. Over 90 % separation of fructose and glucose was accomplished.