تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
1403-04-23 1403-04-23 12:18
مدیر سایت تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی انجام می شود. رنگ زدایی شربت ذرت با فروکتوز بالا تصفیه شده برای تولید خالص شربت بی رنگ با مشخصات قند دلخواه است.
فهرست مطالب
- تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
- مراحل تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
- جدول توالی دمینرالایزر
- تجهیزات تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
- فرآیند جداسازی کروماتوگرافی در تصفیه شیرین کننده ذرت
- محصولات پیشنهادی رزین تبادل یونی پرولایت برای تصفیه شرب ذرت
تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
فرآیند دمینرالیزاسیون شربت گلوکز خاکستر، پروتئین و رنگ را از محلول حذف می کند. این مساله می تواند بدون نیاز به افزودن گوگرد باعث افزایش پایداری رنگ طولانی مدت شربت شود. ماده دی اکسید می تواند باعث واکنش آلرژیک انسانی در محصولات مصرفی نهایی شود. علاوه بر این، خاکستر موجود در محلول دکستروز 95 درصد تأثیر منفی بر عملکرد خواهد داشت. آنزیم های ایزومراز هستند و باید قبل از ایزومریزاسیون یک نوع معمولی، با دمینرالیزاسیون حذف شوند. 95% دکستروز به محلول فروکتوز 42% (42 شربت ذرت با فروکتوز بالا (HFSC). نمک ها دوباره به محلول دکستروز 95 درصد اضافه می شوند تا عملکرد آنزیم ایزومراز تسهیل یابد و پس از ایزومریزاسیون از طریق دمینرالیزاسیون حذف می شوند تا شیرین کننده خالص برای فروش تولید شود یا برای غنی سازی بعدی به محلول 55 درصد فروکتوز (55 HFCS) برسد. مقدار خاکستر شربت های گلوکز معمولاً 0.25-0.45 درصد وزن کل مواد جامد خشک را تشکیل می دهند و شربت عمدتا حاوی یون های زیر است:
سدیم Na+، کلسیم Ca2+، منیزیم Mg2+، کلرید Cl–، سولفات SO4
2-
برای تسهیل ایزومریزاسیون دکستروز به محلول فروکتوز 42 درصد، نمک ها دوباره به آن اضافه شوند. شربت پس از دمینرالیزاسیون و در فروکتوز 42 درصد موجود خواهد بود. این نمک ها باید قبل از تبخیر نهایی یا جداسازی کروماتوگرافی حذف شوند. محتوای خاکستر 42 HFCS به طور معمول 0.15-0.25٪ وزن کل مواد جامد خشک شربت را تشکیل می دهد و عمدتاً شامل موارد زیر است:
Sodium Na+, Magnesium Mg2+, Sulfate SO4 2–, Sulfite SO3
در طی این فرآیند همانطور که محلول دکستروز یا شربت فروکتوز از بستر رزین عبور می کند، قندها، خاکستر، اجسام رنگی و پروتئین ها توسط رزین های تبادل یونی جذب شده و مبادله می شوند. در بستر رزین های کاتیونی اسید قوی، سدیم، کلسیم، منیزیم و کاتیون های دیگر جایگزین هیدروژن خواهند شد. بعد از آن شربت از طریق بستری از رزین های تبادل یونی آنیونی پایه ضعیف عبور می کند که در آن اسیدهای معدنی، اسیدهای آلی و اجسام رنگی در دانه های رزین منتشر می شود و بر روی گروه های عاملی آمین سوم جذب می شود.
واکنش تبادل یونی کاتیونی اسید قوی
RSO3–H++ Na+CI– RSO3–Na++ H+CI– (Produces Mineral Acids)
واکنش تبادل یونی آنیونی پایه ضعیف
RCH2N(CH3)2 + H+CI– RCH2NH+CI– (CH3)2 (جاذب اسید)(“R” ماتریس رزین را نشان می دهد)
رزین آنیون پایه ضعیف دارای یک یون ضد OH- متحرک ناچیز است که می تواند توسط آن مبادله شود. در حالی که رزین تبادل یونی کاتیونی برای نمک های بسیار خوب است، برای مواد پروتئینی بسیار ضعیف عمل می کند. این بدان معنا است که در مبادله رزین کاتیونی درصد بیشتری از پروتئین ها را در طی فرآیند نشت می کنند.
برای جلوگیری از تأثیر پروتئین ها و اسیدهای آلی بر کیفیت محصول نهایی، به منظور حذف کامل این مواد از شربت معمولاً از یک جفت کاتیون/آنیون ثانویه آن را عبور می دهند تا ناخالصی هایی که از جفت دمینرالایزر اولیه نشت می کند به کامل رفع شود. یکی دیگر از تجهیزات برای املاح گلوکز و فروکتوز، مواد معدنی زدایی انتخاب آنیون پایه قوی پولیش (نوع II) در بستر مخلوط است که برای حذف بیشتر ناخالصی های محلول مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند می تواند محصول را با کیفیت بالاتر تولید کند و عمر آنزیم ایزومراز را افزایش دهد و خوراک بهتری برای غنی سازی فروکتوز فراهم کند.
اسید کلریدریک به طور گسترده ای برای بازسازی رزین های کاتیونی با جابجایی یون های فلزی و جدا کردن رزین هامورداستفاده قرار می گیرد. ترکیبات پروتئینی اسیدهای جذب شده روی رزین های آنیونی باز ضعیف خنثی می شوند استفاده از هیدروکسید سدیم، کربنات سدیم یا آمونیاک آبی باعث احیا رزین های آنیونی می شود.
بازسازی رزین ها در یک توالی همزمان در جریان پایین معمولی انجام می شود.
مراحل تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
- در مرحله اول شربت با وارد کردن میعانات از جفت کاتیون/آنیون جدا می شود.آب غیر معدنی شده وارد ستون کاتیونی می شود که سپس شربت را از طریق آن بیرون رانده میشود.آنیون این مرحله تا زمانی ادامه می یابد که غلظت شربت پساب آنیون به 0.1-0.5٪ کاهش یابد
- در مرحله بعدی آب فرایند به سمت جریان بالا به صورت همزمان در هر دو کاتیون و آنیون عبور داده می شوند.
- محلول رقیق اسید کلریدریک از بستر عبور می کند و یون های هیدروژن را با آن مبادله می شوند. در این مرحله کاتیون های فلزی که روی رزین ثابت می شوند.
- یک محلول بازی رقیق از بستر رزین عبور می کند و آن را خنثی و آزاد می کند.
- در فواصل زمانی معین در هر 5 تا 25 سیکل، پروتئین های جذب شده روی رزین کاتیونی را باید جدا کنید. این مساله برای رزین های آنیونی با استفاده از مواد سوزاننده یا آمونیاک یا محلول آب نمک قلیایی یا اسید هیدروکلریک است.
- در مرحله بعدی آب دوباره از رزین ها عبور داده می شود تا مواد باقی مانده از احیا کننده را بشوید.
- میعانات یا آب غیر معدنی برای شستشوی مواد شیمیایی باقیمانده در بسترها مورداستفاده قرار میگیرد.
- آب میعانات یا غیر معدنی شده از بسترهای کاتیونی و آنیونی به صورت متوالی عبور می کند.به صورت یکبار یا چرخشی تا زمانی که کیفیت پساب به حد مطلوب برسد.
- شربت به صورت متوالی از بسترهای کاتیونی و آنیونی عبور داده می شود و آب شستشو را جابجا می کند.این زمانی به پایان می رسد که غلظت مواد جامد خشک پساب آنیونی به بیش از 95 درصد برسد.
واکنش تبادلی بازسازی کاتیون اسید قوی
RSO3-Na++ H+CI– RSO3-H++ Na+CI – (تعادل کنترل شده)
واکنش تبادل آنیون پایه ضعیف
RCH2NH+ CI–(CH3)2 + Na+OH– RCH2N (CH3)2 + Na+CI– + H20 (خنثی‌سازی اسید)
جدول توالی دمینرالایزر
| حجم | نرخ جریان | راه حل | عمل |
| 1.5–3.0 | 2.0–4.0 | H2O | شیرین کردن |
| 1.5–2.0 | 1.0 ft/min | H2O | کاتیون بک واش 2a |
| 1.0 | 0.33 ft/min | H2O | بک واش آنیون 2b |
| 1.0 | 1.0–1.5 | 7% HCI | مواد شیمیایی در کاتیون 3a |
| 1.5 | 1.0–2.0 | 4% NaOH | مواد شیمیایی در آنیون 3b |
| 1.0 | 1.0–2.0 | 4% NaOH | پاکسازی کاتیون 4a |
| 1.5 | 1.0–1.5 | 3% NH3 | متناوب |
| 1.0 | 1.0–1.5 | 7% HCI | پاکسازی انیون 4b |
| 1.5 | 1.0 | 1% NaOH/10% NaCI | متناوب |
| 1.5 | 1.0–1.5 | H2O | کاتیون شستشوی اهسته 5a |
| 1.5 | 1.0–2.0 | H2O | آنیون شستشوی آهسته 5b |
| 2.0–4.0 | 10–20 | H2O | کاتیون شستشوی سریع |
| 3.0–5.0 | 10–20 | H2O | آنیون شستشوی سریع 6b |
| 2.0–5.0 | 5–10 | H2O | سری شستشو |
| 1.0 | 2.0–4.0 | 30–50% DS Syrup | sweeten |
| 30–60 | 2.0–4.0 | 30–50% DS Syrup | خدمات ثانویه |
| 30–60 | 2.0–4.0 | 30–50% DS Syrup | خدمات اولیه |
تجهیزات تصفیه شربت ذرت با رزین های تبادل یونی
اغلب تجهیزات دمینرالیزاسیون از سه یا دو جفت کاتیون/آنیون تشکیل شده است. مدل دیگر تجهیزات استفاده ازسه نوع کاتیون / آنیون / بستر مخلوط است. این تجهیزات از فولاد کربنی با روکش لاستیکی درجه مواد غذایی استفاده می کند. مخازن تحت فشار حاوی دو یا سه مجموعه توزیع کننده ساخته شده از CPVC یا فولاد ضد زنگ و با پلی پروپیلن یا صفحه استیل ضد زنگ یا پرده چاه جانسون پیچیده شده است.
اغلب برای استحکام بیشتر در برابر نیروهای بزرگ انقباض / تورم و افت فشار استفاده می شود. منیفولدهای لوله از فولاد کربنی با روکش پلی پروپیلن، فولاد کربنی با روکش لاستیکی یا لوله های فولادی ضد زنگ می باشد. کنترل جهت سیال با استفاده از فولاد ضد زنگ و آستر انجام می شود.
شیرهای پلاگین، شیرهای پروانه ای یا شیرهای دیافراگمی می باشد. جریان فرآیند می تواند از طریق پایین ادامه یابد. بسترهای رزین، نگه داشتن آنها در نیمه پایینی ظروف یا از طریق رزین ها، نگهداری آنها در حالت بسته در نیمه بالایی لوله می باشد. مخازن تقسیم بندی شده با بک واش خارجی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. لوله ها معمولا با یک “گنبد آب” کار می کنند (آب فضای تخته آزاد بین وسط و بالا را پر می کند) در فرایند محصول بهبود یافته را می توان از رزین کاتیونی با استفاده از مواد شیمیایی احیا کننده به دست آورد.این مساله با عبور در جهت خلاف جریان اتفاق می افتد. از آنجایی که شربت خروجی از ستون کاتیونی با رزین موجود در خروجی در تعادل است کلکتور، عبور جریان مخالف ماده شیمیایی احیاکننده، منطقه ای را ایجاد می کند که بسیاری از رزین های در پساب ستون احیا شده هستند. در دوز ثابت شیمیایی، کیفیت پساب کاتیونی ثابت است و حاوی ناخالصی های کمتری نسبت به بستر رزین کاتیونی بازسازی شده با جریان مشترک است.
فرآیند جداسازی کروماتوگرافی در تصفیه شیرین کننده ذرت
جداسازی کروماتوگرافی چیست؟
قندهای مختلف که از بستری از رزین تبادل یونی کاتیونی اسیدی قوی به شکل کلسیم یا سدیم عبور می کنند. در اصل کروماتوگرافی یا به دلیل تفاوت در میل ترکیبی با رزین یا به سرعت های مختلف انتشار به داخل و خارج از دانه های رزین اتفاق می افتد. می توان از این تکنیک برای جداسازی استفاده کرد. برای ایجاد محلول هایی که دارای پروفیل های قندی هستند که شیرینی، طعم یا فیزیکی مورد نظر را ارائه می دهند.
خواص برای یک محصول مصرفی
محلول 55 درصد فروکتوز با شیرینی ساکارز در نوشابه ها مطابقت دارد. این شیرین کننده با عبور دادن محلول فروکتوز 42 درصد از یک رزین کاتیونی اسید قوی کلسیمی تولید می شود. جداسازی و ایجاد یک محلول فروکتوز 75-90٪ که می تواند با 42٪ اضافی مخلوط شود. فروکتوز برای تولید خلوص فروکتوز 55٪. دسته دیگری از شیرین کننده های تولید شده با استفاده از جداسازی کروماتوگرافی، الکل های قند هستند.
هیدروژنه کردن قندها برای تولید الکل های قندی مانند سوربیتول، مانیتول، مالتیتول، اریتریتول، زایلیتول یا پلی ال ها به مواد اولیه با خلوص بالا نیاز دارند تا از الکل های قندی محصولات جانبی ناخواسته جلوگیری شود. به عنوان مثال، 95% دکستروز به خلوص دکستروز 99.4% در فرم سدیم یا پتاسیم غنی می شود. رزین کاتیونی اسید قوی قبل از هیدروژنه شدن به سوربیتول.
آنزیم ایزومراز برای به دست آوردن محلول فروکتوز با خلوص بالاتر، دکستروز و فروکتوز باید باشند. جدا شده تا دو بخش تولید شود که هر دو در هر یک از شیرین کننده ها غنی شده اند.این از طریق جداسازی کروماتوگرافی بر روی یک رزین تبادل یونی شکنش انجام می شود.
با توجه به تعداد بیشتری از مکان های موجود برای پیوند هیدروژنی، مولکول فروکتوز این کار را انجام می دهد. تشکیل یک کمپلکس هماهنگی با یون های کلسیم که روی یک رزین کاتیونی اسیدی قوی ثابت شده اند. در تمایل ترجیحی رزین برای مولکول فروکتوز نسبت به مولکول گلوکز و بنابراین جدایی کروماتوگرافی از دو شیرین کننده هنگام عبور از بستر رزین انجام می شود. از محلول خوراک حاوی خلوص 42 درصد فروکتوز وزنی، فروکتوز موجود در محصول می تواند به خلوص بیش از 99٪ برسد. هنگام تولید 55 درصد فروکتوز، بهره وری و کارایی بهینه سیستم به دست می آید. با غنی سازی به غلظت 85 تا 90 درصد فروکتوز. ترکیب این محصول با فروکتوز 42 درصد محلول تولید 55 درصد فروکتوز با شیرینی ساکارز موجود در نوشابه مطابقت دارد.
چه زمانی غنی سازی برای تولید فروکتوز کریستالی، خلوص محصول بیش از 95٪ فروکتوز مورد نظر است. قبل از مرحله کریستالیزاسیون هنگام غنی سازی فروکتوز برای تولید 55 HFCS با کروماتوگرافی بستر متحرک شبیه سازی شده سیستم جداسازی، خلوص محصول 90 درصد فروکتوز را می توان با بازیابی 90 درصدی به دست آورد. فروکتوز در بخار خوراک و مصرف جاذب 1.1-1.25 پوند. آب در هر پوند 55 HFCS جامدات خشک تولید به دست آمده تقریباً 200 پوند خواهد بود. 55 جامد خشک HFCS/cu. فوت رزین در هر روز بسته به نوع سیستم و رزین مورد استفاده بستگی دارد. در تولید ثابت و جاذب مصرف خلوص و بازیابی به طور معکوس با یکدیگر متفاوت است.
جداسازی کروماتوگرافی دکستروز نیز به صورت تجاری برای جداسازی دکستروز انجام می شود. از الیگوساکاریدها و تولید خلوص دکستروز بیش از 99 درصد به منظور به حداقل رساندن محصولات جانبی ناخواسته در هیدروژناسیون بعدی به سوربیتول یا در تخمیر. دکستروز جدا شدن از الیگوساکاریدها به دلیل تفاوت در سرعت انتشار به داخل و خارج رخ می دهد که از رزین تک ظرفیتی شکنش کاتیونی استفاده می شود.
محصولات پیشنهادی رزین تبادل یونی پرولایت برای تصفیه شرب ذرت
| نوع کاربرد | نوع رزین تبادل یونی پرولایت | ساختار رزین تبادل یونی پرولایت |
| جداسازی کروماتوگرافی | PCR631CA | ژل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسید قوی، فرم کلسیم، درجه کروماتوگرافی |
| PCR631 NA | ژل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسید قوی، فرم سدیم، درجه کروماتوگرافی | |
| PCR642CA | ژل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسید قوی، فرم کلسیم، درجه کروماتوگرافی | |
| PCR642K | ژل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسید قوی، فرم پتاسیم، درجه کروماتوگرافی | |
| PCR642 NA | ژل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسید قوی، فرم سدیم، درجه کروماتوگرافی | |
| SSTPCR642CA | ژل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسید قوی، فرم کلسیم، تکنولوژی پوسته کم عمق | |
| حذف رنگ، طعم و بو – محلول های شیرین کننده | MN100 | ماکرو متخلخل پلی استایرنی بیش از حد متقابل، رزین جاذب، عملکرد پایه ضعیف، فرم پایه آزاد |
| MN102 | ماکرو متخلخل پلی استایرنی بیش از حد متقابل، رزین جاذب، عملکرد پایه ضعیف، فرم پایه آزاد | |
| MN152 | ماکرو متخلخل پلی استایرنی بیش از حد متقابل، رزین جاذب، عملکرد پایه ضعیف، فرم پایه آزاد | |
| MN502 | ماکرو متخلخل پلی استایرن بیش از حد متقابل، رزین جاذب، عملکرد اسیدی قوی، فرم هیدروژنی | |
| دمینرالیزاسیون – محلول های شیرین کننده | A100SPLUS | پلی استایرن ماکرو متخلخل، رزین آنیونی پایه ضعیف، فرم پایه آزاد، درجه قند |
| A103SPLUS | ماکرو متخلخل پلی استایرن، رزین آنیونی پایه ضعیف، فرم پایه آزاد، درجه شیرین کننده | |
| A111S | ماکرو متخلخل پلی استایرن، رزین آنیونی پایه ضعیف، فرم پایه آزاد، درجه شیرین کننده | |
| A133S | ماکرو متخلخل پلی استایرن، رزین آنیونی پایه ضعیف، فرم پایه آزاد، ظرفیت بالا، درجه شیرین کننده | |
| A1496S | پلی استایرن ماکرو متخلخل، رزین آنیونی پایه ضعیف، فرم پایه آزاد، درجه قند | |
| رزین رنگبری شربت قند A500PLUS | پلی استایرن ماکرو متخلخل، رزین آنیونی پایه قوی نوع یک، فرم کلرید، درجه قند | |
| C150S | ماکرو متخلخل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسیدی قوی، فرم سدیم، درجه شیرین کننده | |
| C160S | ماکرو متخلخل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسیدی قوی، فرم سدیم، ظرفیت بالا، درجه شیرین کننده | |
| پولیش بستر مخلوط شیرین کننده | A500MBPLUS | پلی استایرن ماکرو متخلخل، رزین آنیون پایه قوی نوع یک، فرم کلرید، درجه بستر مخلوط |
| A510SMBPLUS | پلی استایرن ماکرو متخلخل، رزین آنیون پایه قوی نوع II، فرم کلرید، درجه بستر مخلوط، درجه شیرین کننده | |
| C150SMB | ماکرو متخلخل پلی استایرن، رزین کاتیونی اسیدی قوی، فرم سدیم، درجه بستر مخلوط، درجه شیرین کننده |
نقش رزین تبادل یونی پرولایت در صنعت
توجه داشته باشید هر کدام از رزین های تبادل یونی پرولایت برای صنعت خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. بیشتر رزین ها به منظور کاهش سختی آب در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. اگر شما به دنبال رزین برای سختی گیر آب از برند پرولایت هستید که در این صفحه آن را مشاهده نکرده اید و یا می خواهید انواع رزین سختی گیر پرولایت را مشاهده کنید می توانید از طریق همین لینک کلیک کنید و یا با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
منبع : purolite.com
