180970. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ketóz és aldóz elegyének szétválasztására szelktív adszorbcióval
5 180970 6 mázott műveleti körülményektől függően a raffinátum-komponens változó mennyiségei megjelenhetnek az extraktum-áramban, és hasonlóképpen, az extraktum-komponens változó mennyiségei megjelenhetnek a raffinátum-áramban. Az extraktum- és raffinátum-áramok egymástól és a betáplált elegytől megkülönböztethetők az illető áramokban jelenlévő extraktum-komponens és raffinátum-komponens koncentrációinak arányai alapján; a ketóz koncentrációja például a kevésbé szelektíven adszorbeált aldózhoz képest a legkisebb lesz a raffinátum-áramban, nagyobb a betáplált elegyben és a legnagyobb az extraktum-áramban. Hasonlóképpen a kevésbé szelektíven adszorbeált aldóz koncentrációja a szelektívebben adszorbeált ketózhoz viszonyítva a legnagyobb lesz a raffinátum-áramban, kisebb a betáplált elegyben és a legkisebb az extraktum-áramban. Az adszorbens „szelektív pórustérfogata” kifejezés az adszorbensnek azt a térfogatát jelenti, amely egy extraktum-komponenst a tápelegyből szelektíven adszorbeál. Az adszorbens „nem-szelektív hézagtérfogata” kifejezés az adszorbensnek azt a térfogatát jelenti, amely egy extraktum-komponenst a tápelegyből nem tart vissza szelektíven. Ez a térfogat magába foglalja az adszorbens üregeit — amelyek nemadszorbeáló helyeket tartalmaznak — és az adszorbens részecskéi között levő hézagokat. A szelektív pórustérfogatot és a nemszelektív hézagtérfogatot általában térfogatmennyiségekben fejezzük ki. Ezek a mennyiségek fontosak azon folyadék megfelelő áramlási sebességének a meghatározásához, amelyet egy műveleti zónába adott mennyiségű adszorbenshez be kell vezetni, hogy a műveletek hatásosan végbemenjenek. Ha a találmány szerinti eljárás végrehajtására alkalmazott műveleti zónába (később definiáljuk és ismertetjük) adszorbens jut, ennek nemszelektív hézagtérfogata és szelektív pórustérfogata folyadékot juttat a zónába. A nemszelektív hézagtérfogatot használjuk azon folyadék mennyiségének meghatározására, amelyet ugyanabba a zónába, az adszorbens haladási irányát tekintve ellenkező irányban be kell vezetni ahhoz, hogy a nemszelektív hézagtérfogatban jelenlevő folyadékot eltávolítsuk. Ha egy zónába belépő folyadék áramlási sebesége kisebb, mint az ebbe a zónába lépő adszorbens anyag nemszelektív hézagtérfogatának az aránya, akkor az adszorbens folyadékot visz magával a zónába. Mivel ez a bevitt folyadék az adszorbens nem-szelektív hézagtérfogatában van jelen, a legtöbb esetben tartalmaz kevésbé szelektíven visszatartott betáplált komponenseket. Az adszorbens szelektív pórustérfogata bizonyos esetekben adszorbeálni képes raffinátum-anyagot az adszorbenst körülvevő folyadékból, mivel egyes esetekben az extraktum-anyag és a raffinátum-anyag versenyez az adszorptív helyekért a szelektív pórustérfogaton belül. Ha az adszorbenst az extraktum mennyiségéhez viszonyítva nagymennyiségű raffinátum veszi körül, akkor a raffinátum-anyag elég versenyképes lehet ahhoz, hogy az adszorbens adszorbeálja. A találmány szerinti eljárásban a bevezetett tápelegy ketózt és aldózt tartalmaz, előnyösen a tápkeverék ketóz és aldóz vizes oldata. A tápelegy tartalmazhat ugyan egynél több ketózt és egynél több aldózt, de általában egy ketózt és egy aldózt tartalmaz, mindegyiket 0,5—30 súly%, előnyösen 1—15 sűly% koncentrációban. A találmány szerinti eljárás használható ketopentóz és aldópentóz szétválasztására, de elsősorban ketohexóz és aldohexóz szétválasztására használjuk. Jól ismert ketohexóz a fruktóz (levulóz) és a szorbóz, jól ismert aldohexóz a glükóz (dextróz), mannóz és galaktóz, míg további aldohexóz a gulóz, talóz, allóz, altróz és időz. Hexózokat tartalmazó előnyös tápelegy az invertcukor vizes oldata, amely akkor képződik, ha szacharózt savval ekvimoláris mennyiségű fruktózra és glükózra hidrolizálunk. Más előnyös tápelegy a glükózoldatok enzimatikus izomerizálásával előállított nagy fruktóztartalmú (általában 40-45 súly%) tengerikeményítő-szirupok vizes oldata. A találmány szerinti eljárásban használt deszorbensnek meg kell felelnie több követelménynek. Először el kell távolítania egy extraktum-komponenst az adszorbensről elfogadható áramlási sebességgel anélkül, hogy olyan erősen adszorbeálódna, hogy előnytelenül megakadályozná, hogy egy következő adszorpciós ciklusban egy extraktum-komponens a deszorbens anyagot eltávolítsa. A deszorbens anyagnak valamennyi extraktum-komponensre szelektívebbnek kell lennie egy raffinátum-komponensre vonatkoztatva, mint amilyen szelektív a deszorbens egy raffinátum-komponensre vonatkoztatva. A deszorbensnek összeférhetőnek kell lennie az illető adszorbenssel és a betáplált eleggyel. A deszorbensnek nem szabad csökkenteni vagy rontani, az adszorbens szelektivitását. A deszorbensnek a tápelegytől előnyösen desztillációval könnyen elkülöníthetőnek kell lennie. Mivel a raffinátum és az extraktum emberi fogyasztásra szánt élelmiszerek, a deszorbensnek nem-toxikusnak is kell lennie. Végül a deszorbens anyagoknak elfogadható áron könnyen beszerezhetőnek kell lennie. A víz kielégíti ezeket a követelményeket, és megfelelő deszorbens a találmány szerinti eljárásban. Ismeretes, hogy az adszorbenseknek bizonyos tulajdonságokkal kell rendelkeznie ahhoz, hogy egy szelektív adszorpciós eljárást sikeresen elvégezzünk. Ilyen tulajdonságok: az adszorptív kapacitás az extraktum-komponens egy térfogatrészére, az adszorbens térfogata, valamint a kielégítően gyors adszorpció és deszorpció. Az adszorbensnek egy másik fontos jellemzője az a képessége, hogy szét tudja választani a betáplált elegy komponenseit; más szóval, az adszorbens adszorptív szelektivitással (B) rendelkezik az egyik komponensre, a másik komponenshez viszonyítva. A szelektivitás (B) definíciója a leírásban: az adszorbeált fázisban lévő két komponens aránya (a nem adszorbeált fázisban lévő két komponens aránya, egyensúlyi körülmények között. Az alábbi 1. egyenlet a relatív szelektivitást szemlélteti: 1. egyenlet [térf.% C/térf.% D] A Szelektivitás = (B) = --------------------------------[térf.% C/térf.% D] U C és D a tápelegy két komponense, A és U jelenti az adszorbeált, illetve nem adszorbeált fázist. Ha a szelektivitás a két komponens között közel 1,0, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
