Sürekli kolonda adsorpsiyonla Ankara Şeker Fabrikası`nın ham ve sulu şerbetlerinden melas yapıcı iyonların uzaklaştırılmasının araştırılması

Abstract

Şeker üretim prosesinin belli basamaklarında elde edilen ham ve sulu şerbet, arıtım işlemlerinden sonra bile pancar bitkisinin bünyesinden gelen şeker dışı maddelerin bir kısmını taşır. Şeker dışı maddeler, türlerine göre şeker kalitesi ve prosese etki ederler. Bu şeker dışı maddelerden olan Ca+2, Mg+2, Na+ ve K+ katyonları pancar içinde olduğu gibi şerbetler içinde de hayli yüksek oranlarda mevcuttur. Bu katyonların önemli bir özelliği de şeker üretiminde bir yan ürün olan melasın miktarını ve arılığını arttırmalarıdır. Melas miktarının artması melas içinde kalan şekeri arttırmaktadır ki bu şeker fabrikası için bir kayıp sayılmaktadır. Bu tez çalışmasında melas yapıcı özelliği olan Ca+2, Mg+2, Na+ ve K+ katyonlarının kuru şeker pancarı küspesine adsorpsiyonu sürekli düzende çalışan dolgulu kolonda incelenmiştir. Dolgulu kolonda çoklu Ca+2, Mg+2, Na+ ve K+ iyonlarının adsorpsiyon çalışmalarında besleme şerbet akış hızının ve küspe tanecik büyüklüğünün etkileri ham şerbet ve sulu şerbetin prosesteki pH değerleri olan sırasıyla 5.8-6.0 ve 9.0-9.2' de ve ham şerbet için 370C ve sulu şerbet için 500C sıcaklıkta incelenmiştir.Ham şerbette tüm katyonlar için çalışılan bütün akış hızlarında tanecik boyutu azaldıkça kolon verimliliğinin arttığı; Ca+2 iyonları hariç diğer iyonlar için tüm boyut aralıklarında akış hızının 2.3 ml/dk'ya kadar artmasıyla kolon verimliliğinin yine arttığı, Ca+2 iyonları için ise 1.0 ml/dk akış hızında en yüksek kolon verimliliğinin elde edildiği gözlenmiştir. Sulu şerbette ise yine tüm katyonlar için çalışılan bütün akış hızlarında tanecik boyutu azaldıkça kolon verimliliğinin arttığı; akış hızı arttıkça ise kolon verimliliğinin azaldığı gözlenmiştir. Kurutulmuş küspenin tüm akış hızlarında, hem ham hem de sulu şerbette Ca+2 iyonlarını en yüksek kapasiteyle adsorpladığı ve ham şerbetteki Ca+2 adsorpsiyonunun sulu şerbettekinden daha fazla olduğu saptanmıştır. Hem ham hem de sulu şerbette en düşük adsorpsiyon verimine sahip katyonun Na+ iyonları olduğu görülmüştür. Sulu şerbette diğer katyonlardan farklı olarak Mg+2 iyonlarının desorpsiyonu gözlenmiştir.Sonuçlar dolgulu kolonda Ca+2, Mg+2, Na+ ve K+ iyonlarının ham şerbetten çoklu gideriminde kuru şeker pancarı küspesinin kullanılabilirliğinin mümkün olduğunu göstermiştir.

Raw and thin juices produced in different steps of sugar production process, even after refinery, still carry some part of nonsugar substances coming from beet plant body. Nonsugar substances, depending on the types of them, affect the sugar production process and sugar quality. Among these nonsugar substances, Ca+2, Mg+2, Na+ and K+ exist in large amounts in juices as in beet. One important characteristic of these cations is boosting the amount and purity of the molasses which is a by-product in sugar production process. Increasing of amount and purity of molasses causes the sugar remained in molasses to be increased. Unfortunately, sugar remained in molasses means sugar loss for a sugar factory. In this thesis, adsorption of these melassigenic cations on dried beet pulp was investigated in continuous packed bed column. The effects of inlet flow rate and particle size of beet pulp on the multi-component adsorption of Ca+2, Mg+2, Na+ and K+ ions in raw and thin juices in a continuous packed bed column was investigated at pH values of 5.8-6.2 and 9.0-9.2 and at temperatures of 370C and 500C, respectively, which represent the process conditions.It was observed that, for raw juice, in the adsorption of all cations at all flow rates, column performance increased with decreasing of the particle size; for all particle size ranges column performance increased with the increasing of flow rate from 1 ml/min to 2.3 ml/min except Ca+2. For Ca+2 ions, maximum column performance was obtained at 1.0 ml/min inlet flow rate. For thin juice, in the same way, it was observed that at all inlet flow rates studied, column performance enhanced with decreasing particle size and diminished with increasing inlet flow rate. It was found that dried beet pulp for either raw or thin juice had a higher adsorption capacity for Ca+2 ions and Ca+2 adsorption from raw juice was higher than that of thin juice. It was also found that for both raw and thin juices, beet pulp had the least adsorption capacity for Na+ ions. The desorption of the Mg+2 was observed in thin juice as being different from the other cations? adsorption.Results show that it was possible to use dried beet pulp for the multi-component removal of Ca+2, Mg+2, Na+ and K+ ions from raw juice in a packed column.