Công nghệ sản xuất Sorbitol

Sorbitol là một loại đường tự nhiên thuộc nhóm polyol và được chuyển hoá thành fructoza trong cơ thể con người. Trong tự nhiên, người ta tìm thấy chúng trong nhiều loại rau.Sorbitol có ứng dụng rộng rãi trong các ngành thực phẩm, mỹ phẩm, y tếvà các ứng dụng công nghiệp khác. Sorbitolđ-ợc sản xuất từ quá trình hydro hoá glucoza (sảnphẩm của quá trình lên mentinh bột).

pdf36 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 08/05/2015 | Lượt xem: 1141 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Công nghệ sản xuất Sorbitol, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Công nghệ sản xuất sorbitol TS Vũ Thị Thu Hà Viện Hóa học Công nghiệp Hà Nội - 6/2007 I. Mở đầu Sorbitol là một loại đ−ờng tự nhiên thuộc nhóm polyol và đ−ợc chuyển hoá thành fructoza trong cơ thể con ng−ời. Trong tự nhiên, ng−ời ta tìm thấy chúng trong nhiều loại rau. Sorbitol có ứng dụng rộng rãi trong các ngành thực phẩm, mỹ phẩm, y tế và các ứng dụng công nghiệp khác. Sorbitol đ−ợc sản xuất từ quá trình hydro hoá glucoza (sản phẩm của quá trình lên men tinh bột). Hiện nay, mỗi năm nước ta sử dụng đến vài chục nghìn tấn sorbitol và phải nhập ngoại hoàn toàn. Ngoài ra, trong chiến l−ợc phát triển ngành công nghiệp Hoá d−ợc, Chính phủ có đề cập đến việc xây dựng nhà máy sản xuất vitamin C sử dụng nguyên liệu sorbitol. Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước để sản xuất sorbitol phục vụ nhu cầu trong n−ớc, đồng thời làm nguyên liệu cho nhà máy sản xuất vitamin C thì không những thay thế được nguyên liệu nhập ngoại mà còn có thể có sản phẩm để xuất khẩu. Vì lý do đó, trong khuôn khổ chuyên đề này, sẽ có phần trình bày các công nghệ hydro hoá glucoza thành sorbitol trên thế giới, phân tích −u nh−ợc điểm và đề xuất các ph−ơng án công nghệ tiến tiến và hiệu quả nhằm định h−ớng công nghệ sản xuất sorbitol có độ sạch cao áp dụng ở Việt Nam. Phần công nghệ lên men tinh bột (sắn, gạo...) để sản xuất glucoza sẽ không đ−ợc đề cập ở đây. Công nghệ này đã đ−ợc nghiên cứu từ rất lâu ở Việt Nam và đã đ−ợc đ−a vào sản xuất công nghiệp với công nghệ sản xuất ngày càng đ−ợc cải tiến và hoàn thiện hơn. 3 II. Tổng quan về sorbitol, sản l−ợng và tình hình tiêu thụ Sorbitol (hay hexa-ancol, d-glucozahexitol, sorbite, sorbol, d-glucitol, E420), là một loại đ−ờng tự nhiên thuộc nhóm polyol và đ−ợc chuyển hoá thành fructoza trong cơ thể con ng−ời. Sorbitol đ−ợc nhà hoá học ng−ời Pháp Joseph Boussingault phân lập lần đầu tiên năm 1872 từ quả một loại lê [1]. Sorbitol có ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, mỹ phẩm, y tế và các ngành công nghiệp khác. Sorbitol đ−ợc sử dụng nh− một chất làm ngọt có hàm l−ợng calo thấp và là chất thay thế đ−ờng cho ng−ời bị bệnh tiểu đ−ờng. Sorbitol đ−ợc sử dụng để ngăn ngừa sự mất n−ớc của cơ thể và nhiều bệnh lý khác, trong đó có các bệnh về tiêu hoá và bệnh mất tr−ơng lực của túi mật. Trong công nghiệp, sorbitol đ−ợc sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất vitamin C. Với ứng dụng là phụ gia thực phẩm, ng−ời ta tìm thấy sorbitol trong rất nhiều loại thực phẩm nh− bánh, kẹo, kem, xúc xích, kẹo cao su…Trong kem đánh răng, sorbitol (hàm l−ợng 70 %) chiếm 35 – 40 % [2]. Sorbitol có ứng dụng trong thành phần thuốc đánh răng là nhờ nó có những tính chất đặc biệt, có vai trò nh− một chất ổn định, chất giữ ẩm, chất làm dịu vị, chất kháng khuẩn trong miệng. Sorbitol còn có trong thành phần của nhiều mỹ phẩm chăm sóc sắc đẹp vì nó có tác dụng giữ ẩm và làm cho làn da trở nên mềm mại và mịn màng [3]. Trong ngành sản xuất thuốc lá, sorbitol có tác dụng ngăn ngừa sự vỡ vụn của sợi thuốc lá và là chất dịu vị trong thuốc lá nhai. Ngoài ra, sorbitol còn có ứng dụng trong ngành tổng hợp polyme (nh− chất ổn định và chống oxy hoá), ngành chế biến polyme (chất dẻo hoá dùng trong kỹ thuật đúc phun), ngành điện hoá và ngành dệt [4]. Bảng 1 tóm tắt các ứng dụng đa dạng liên quan đến các đặc tính của sorbitol và Hình 1 biều diễn thị tr−ờng tiêu thụ sorbitol toàn cầu. Điều này giải thích vì sao rất nhiều ngành công nghiệp có sự quan tâm đặc biệt đến sản l−ợng sorbitol [5]. 4 Bảng 1 . Các tính chất và ứng dụng của sorbitol Lĩnh vực Tính chất ứng dụng Thực phẩm - Tăng thời gian bảo quản - Làm dịu vị - Giữ ẩm - Làm ngọt - Không ảnh h−ởng đến hàm l−ợng đ−ờng trong máu - Không làm hỏng răng (không bị lên men) Chế biến thực phẩm: - Kẹo cao su - Sôcôla - Bánh mỳ - Đồ uống - Kem Mỹ phẩm - Giữ ẩm - Không làm hỏng răng - Hoá dẻo - Làm cho da mịn màng - Sữa rửa mặt - Kem đánh răng - Bọt cạo râu D−ợc - Các tính chất sinh lý học - Thay thế đ−ờng cho ng−ời bị bệnh tiểu đ−ờng - Chất nền - Giữ ẩm Có trong : - Viên nén - Viên nhộng - Dịch nhũ t−ơng - Siro chống ho Công nghiệp - Hoá dẻo - Làm dịu vị - Bền nhiệt - Bền với axit và bazơ - Nhớt - Giữ ẩm - Tạo nhũ - Tác nhân tạo phức càng cua với kim loại nặng - Nguyên liệu sản xuất vitamin C - Chất tẩy rửa - Công nghiệp giấy, vải, da - Gelatin - Keo dán - Hạn chế sự oxy hoá dầu bởi các kim loại nặng - Thuốc nổ - Sơn và verni - Polyuretan - Este nhựa thông 5 Kem đánh răng 28% Thực phẩm, bánh kẹo 35% Vitamin C 10% Mỹ phẩm 8% Chất tẩy rửa 9% D−ợc phẩm 7% Thị tr−ờng tiêu thụ sorbitol ở Mỹ Thị tr−ờng tiêu thụ sorbitol ở châu Âu Thực phẩm, bánh kẹo 28% Kem đánh răng, mỹ phẩm 23% Vitamin C 15% D−ợc phẩm 13% Khác 7%PU 7% Chất tẩy rửa 6% Thị tr−ờng tiêu thụ sorbitol ở châu á Kem đánh răng, mỹ phẩm 30% Vitamin C 36% Thực phẩm, bánh kẹo 13% D−ợc phẩm 7% Chất tẩy rửa 8% Khác 6% Hình 1 . Thị tr−ờng tiêu thụ sorbitol toàn cầu (Ll−ợc trính từ Sổ tay kinh tế về hoá chất, 8/2005) 6 Trên thế giới, công suất sản xuất hiện tại đối với sorbitol loại 70% đã v−ợt quá 2 triệu tấn/năm, chủ yếu do một số nhà sản xuất d−ới đây [6] (Bảng 2): Bảng 2. Các nhà sản xuất sorbitol lớn trên thế giới Nhà sản xuất Địa điểm nhà máy Công suất nhà máy (t/n) Roquette Pháp Trung Quốc Hàn Quốc 300 000 160 000 20 000 Sorini Indonesia Trung Quốc 156 000 120 000 ADM Mỹ 163 000 Cargill Đức 100 000 SPI Mỹ Brazil 177 000 50 000 Shouguang Sơn Đông - Trung Quốc 150 000 Nikken Nhật Bản 90 000 Purechem Thái Lan 40 000 Hiện tại, các nhà máy sản xuất sorbitol trên thế giới đang chạy 2/3 công suất thiết bị. ở châu á, sản l−ợng sorbitol theo lý thuyết là 1 triệu tấn/năm và các nhà máy mới chạy khoảng 67% công suất của mình. Trên thị tr−ờng, sorbitol đ−ợc bán d−ới dạng lỏng và rắn. D−ới đây là một số đặc tính của các dạng sorbitol th−ơng phẩm [7] (Bảng 3). 7 Bảng 3 . Đặc tính của các dạng sorbitol th−ơng phẩm TT Thông số Đơn vị Đặc tính tiêu chuẩn Lỏng Bột 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vẻ bề ngoài D-Sorbitol pH Trọng l−ợng riêng Đ−ờng tổng Đ−ờng khử Clo (Cl) Sunfat (SO4) Kim loại nặng (Pb) Asen (As) Độ ẩm Chỉ số khúc xạ - % - g/ml % % ppm ppm ppm ppm % - Siro trong suốt, gần nh− không màu 68,0-71,0 6,0-7,0 (dung dịch10%) 1,28-1,31 0,5 max 0,1 max 50 max 100 max 5,0 max 2,0 max 28,0-31,0 1,455-1,465 Bột màu trắng 96,0 min 5,0-7,0(dung dịch 1%) 1,45-1,50 0,5 max 0,15 max 100 max 150 max 8,0 max 3,0 max 1,0 max - Sorbitol dạng dung dịch có các ứng dụng sau đây : - Chất thấm −ớt trong kem đánh răng - Chất đ−ờng (calo thấp và không gây sâu răng) trong thực phẩm và bánh kẹo - Chất làm mềm da trong mỹ phẩm - Thành phần không phải đ−ờng ăn trong một số công thức thực phẩm - Chất ổn định cho các dung dịch huyền phù cho sản xuất thuốc chữa bệnh và vitamin Sorbitol dạng bột tinh khiết (hay sorbitol loại C), có các ứng dụng sau đây: - Nguyên liệu lên men để sản xuất vitamin C 8 ở Trung Quốc, 55% sorbitol đ−ợc sản xuất thành sorbitol loại C để làm nguyên liệu sản xuất vitamin C cho 5 nhà sản xuất lớn cung cấp vitamin C cho toàn thế giới với sản l−ợng khoảng 200. 000 tấn sorbitol C/năm. ở Việt Nam, trong chiến l−ợc phát triển công nghiệp hoá D−ợc, Chính phủ có đề cập đến việc xây dựng nhà máy sản xuất vitamin C công suất 1.000 tấn/năm sử dụng nguồn nguyên liệu trong n−ớc. Vì thế, việc sản xuất sorbitol loại C cũng cần thiết ở n−ớc ta. - Làm chất nền cho sản xuất các chất tẩy rửa: Có nhiều nhà sản xuất este sorbitan và este etoxylat trên thế giới dùng sorbitol C làm nguyên liệu nền để sản xuất nhiều chất tẩy rửa loại không ion đặc biệt. - Làm tá d−ợc sản xuất thuốc viên: nhu cầu sorbitol bột trong d−ợc phẩm rất lớn, chủ yếu làm chất làm ngọt calo thấp hay làm tá d−ợc trong thuốc viên. Sản phẩm sorbitol dạng bột có thị tr−ờng rất tiềm năng với lợi nhuận cao nh−ng sẽ đòi hỏi vốn đầu t− lớn (chủ yếu cho tháp sấy phun). ở Việt nam, do không có thị tr−ờng xác định cho các sản phẩm sorbitol dạng bột nên trong báo cáo nghiên cứu tiền khả thi trình Tổng công ty Hoá chất Việt Nam, Công ty Unilever Việt Nam đề nghị thiết kế nhà máy sản xuất sorbitol chủ yếu d−ới dạng siro 70% cho đến khi thị tr−ờng tiêu thụ loại sorbitol bột phát triển rõ ràng. Tuy nhiên, trong thời gian chờ đợi thị tr−ờng phát triển, Viện Hoá học Công nghiệp đã và đang đầu t− nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất sorbitol bột bằng ph−ơng pháp sấy phun. Vì vậy, trong chuyên đề này, ngoài việc tìm hiểu công nghệ hydro hoá glucoza thành sorbitol, một số thông tin cơ bản liên quan đến công nghệ chế biến sorbitol bột bằng ph−ơng pháp sấy phun cũng sẽ đ−ợc trình bày. Hiện tại, giá bán sorbitol (loại không kết tinh dùng trong kem đánh răng) ở châu á hầu nh− không đổi và khá thấp. Ví dụ, giá sorbitol chào hàng (CIF) tại cảng Sài Gòn của nhà sản xuất Sorini là 345 USD/tấn (đóng gói trong thùng phuy) [7]. ở Việt Nam, chỉ riêng nhu cầu sử dụng dung dịch sorbitol 70 % làm nguyên liệu sản xuất kem đánh răng tại nhà máy của Unilever Việt Nam (ULVN) đã vào khoảng 10 000 tấn/năm và hiện đang phải nhập ngoại hoàn toàn. ULVN thấy đ−ợc cơ hội tăng sản l−ợng sản xuất kem đánh răng cho thị 9 tr−ờng nội địa và xuất khẩu do ULVN giành đ−ợc một số hợp đồng cung cấp sản phẩm kem đánh răng cho một số công ty thuộc Unilever tại một số n−ớc châu á. Vì vậy, kế hoạch tìm kiếm nguồn cung cấp sorbitol đáp ứng yêu cầu 20. 000 tấn/năm với giá rẻ hơn giá hiện tại đang đ−ợc đặt ra. III. Quá trình công nghệ hydro hoá glucoza thành sorbitol Phản ứng hydro hoá glucoza thành sorbitol là phản ứng toả nhiệt nhẹ. Về mặt nhiệt động học, phản ứng hydro hoá glucoza thành sorbitol xảy ra hoàn toàn tại 150°C. Trên thực tế, ng−ời ta th−ờng tiến hành phản ứng ở 100 - 140°C d−ới áp suất hydro trong khoảng 10 - 125 atm [8]. Độ chuyển hoá và chọn lọc của quá trình th−ờng rất cao. Sản phẩm phụ của quá trình là axit glucozanic (tạo thành bởi phản ứng Cannizaro) và mannitol (tạo thành bởi quá trình epime hoá sorbitol). HOOH OHHO O HO HOOH OHHO HO HO D-Glucoza Sorbitol HOOH HOO OH HO HO Axit gluconic Mannitol HOOH HO OH HO HO H2 Xúc tác Xúc tác truyền thống cho quá trình hydro hoá glucoza thành sorbitol là xúc tác Ni-Raney hoặc Ni hoạt tính mang trên chất mang. Gần đây, hệ xúc tác Ru trên các chất mang khác nhau đã dần dần thay thế hệ xúc tác Ni vì hệ xúc 10 tác Ru có nhiều −u điểm hơn. Với xúc tác thế hệ mới Ru/C, có thể tiến hành phản ứng hydro hoá trong điều kiện không quá khắc nghiệt mà vẫn đạt hiệu suất trên 99%. Hơn nữa, các chất xúc tác thế hệ mới không bị tan vào môi tr−ờng phản ứng làm cho tuổi thọ của xúc tác kéo dài đồng thời quá trình tinh chế sản phẩm trở nên đơn giản hơn rất nhiều. Trên thế giới hiện nay tồn tại 2 dạng công nghệ, công nghệ gián đoạn và công nghệ liên tục. Bảng 4 phân loại các công nghệ hydro hoá glucoza thành sorbitol. Bảng 4 . Các công nghệ hydro hoá glucoza thành sorbitol Công nghệ Trạng thái của xúc tác Xúc tác Thiết bị hydro hoá Mức độ tiên tiến Gián đoạn Xúc tác ở dạng huyền phù trong dung dịch glucoza Ni-Raney Thiết bị chịu áp có khuấy Truyền thống Xúc tác ở dạng huyền phù trong dung dịch glucoza Ni-Raney hoặc Ni/chất mang, hoặc Ru/C ống phản ứng chịu áp nối tiếp nhau Tiên tiến Liên tục Xúc tác ở dạng lớp cố định trong ống phản ứng Ru/C ống phản ứng trickle-bed, có l−ới đỡ xúc tác Tiên tiến nhất III.1. Các quá trình gián đoạn Trên 80% quá trình sản xuất sorbitol trên thế giới dựa trên quá trình gián đoạn. So với quá trình liên tục, công nghệ gián đoạn có các −u điểm là có độ mềm dẻo cao tức là có thể thay đổi nguồn nguyên liệu theo từng mẻ. Các thông số chính của quá trình (đ−ợc công bố trên tài liệu) nh− sau : - Dung dịch glucoza: 40 – 50 % - Xúc tác: Ni-Raney - Nhiệt độ: 120 – 150°C 11 - áp suất hydro : 30 – 100 bar (29,6-98,7 atm) - Khối l−ợng xúc tác/glucoza : 3-6% - pH: 5-6 - Thời gian phản ứng: 2-4 giờ Các quá trình trên cho phép chuyển hoá nguyên liệu glucoza (độ tinh khiết 98,5 - 99,5% với hiệu suất sorbitol nằm trong khoảng 97- 98%. Siro sorbitol đ−ợc lọc đ−ợc làm sạch bằng nhựa trao đổi ion và than hoạt tính. Sau đây là một số công nghệ gián đoạn sản xuất sorbitol trên thế giới. Công nghệ Itali – Progetty Impianti Chimici-PIC s.r.l [9] Dung dịch D-glucoza sạch và xúc tác đ−ợc trộn trong thùng chứa nguyên liệu. Hỗn hợp tạo thành đ−ợc bơm theo từng mẻ vào thiết bị phản ứng hydro hoá. Quá trình hydro hoá D-glucoza đ−ợc tiến hành ở áp suất khoảng 30 bar (29,6 atm) và điều kiện nhiệt độ mềm. Bên trong thiết bị phản ứng đ−ợc thiết kế để đảm bảo có sự tiếp xúc tốt nhất giữa hai pha lỏng-khí. Điều đó là cần thiết để phản ứng xảy ra hoàn toàn trong một thời gian ngắn. Nhiệt của phản ứng đ−ợc tải ra bằng hệ thống làm lạnh gián tiếp. Sau khi mẻ phản ứng kết thúc, thiết bị đ−ợc xả áp. Xúc tác đ−ợc tách khỏi dung dịch sorbitol đi ra từ thiết bị phản ứng nhờ thiết bị lọc. Sau khi lọc, siro sorbitol đ−ợc đ−a tới hệ thống tinh chế để loại bỏ vết các hợp chất không mong muốn. Sản phẩm nhận đ−ợc là dung dịch sorbitol 50%. Dung dịch này sẽ đ−ợc dùng trực tiếp làm nguyên liệu cho các quá trình chế biến tiếp theo không cần cô đặc (ví dụ, làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất axit ascorbic (vitamin C)). Khi sorbitol đ−ợc ứng dụng trong ngành mỹ phẩm ( ví dụ kem đánh răng), hay trong sản xuất thực phẩm, đồ uống thì dung dịch sorbitol phải đ−ợc làm đặc tới 70%. Quá trình cô đặc xảy ra khi gia nhiệt siro sorbitol trong chân không ở thiết bị cô đặc một giai đoạn. 12 Yêu cầu vận hành Công suất của dây chuyền sản xuất khá đa dạng và đ−ợc thiết kế theo yêu cầu. D−ới đây là mức tiêu hao nguyên liệu và các chất phụ trợ cụ thể của một dây chuyền đang sản xuất sorbitol theo công nghệ PIC (Bảng 5). Bảng 5 . Chỉ tiêu tiêu hao nguyên liệu và năng l−ợng cho 1 tấn sorbitol thành phẩm dựa trên 100% chất khô STT Nguyên liệu và phụ trợ Đơn vị Chỉ tiêu tiêu hao 1 Nguyên liệu D-glucoza Hydro Kg Nm3 1.010 135 2 Xúc tác kg 0,1 3 Hoá chất Dung dịch NaOH (quy về 100%) Dung dịch HCl (quy về 100%) Peroxit hữu cơ NaCl kg kg kg kg 5,0 3,0 5,0 10,0 4 Phụ trợ N−ớc làm lạnh Nitơ Hơi n−ớc Điện Khí phục vụ đo l−ờng m3 Nm3 Kg kWh Nm3 80 20 900 300 70 Dung dịch sorbitol thành phẩm của dây chuyền có nồng độ 50 % trọng l−ợng. Công suất của dây chuyền là 33 tấn dung dịch/ngày (9.000-10-000 tấn/năm). Công nghệ của Lurgi Life Science – LLS [10] Hãng Lurgi Life Science đ−a ra công nghệ dựa trên việc sử dụng xúc tác Ni- Raney hoặc xúc tác Ru/C. Đặc tr−ng của quá trình Ru/C - Chi phí đầu t− thấp - Hoạt tính xúc tác cao, tốc độ chuyển hoá cao - Tỷ lệ n−ớc thải giảm 13 - Chất thải rắn giảm (không cần thiết bị lọc) - Có thể tái sinh và sử dụng tuần hoàn xúc tác - Dễ dàng cân đối xúc tác bổ xung và xúc tác cũ - Không tạo ra nhiều axit glucozanic - Thích hợp cho mọi phẩm cấp sorbitol (thực phẩm, d−ợc phẩm, kết tinh, không kết tinh) phù hợp theo tiêu chuẩn UPS, BP, JIS, DAB Mô tả quá trình Hình 2 mô tả sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị hydro hoá theo công nghệ LLS. Tr−ớc khi đ−a nguyên liệu vào thiết bị phản ứng, pH dung dịch nguyên liệu (glucoza) đ−ợc điều chỉnh trong thùng cấp nguyên liệu. Giá trị pH là một thông số quan trọng ảnh h−ởng tới quá trình phản ứng. Độ axit cao sẽ sẽ làm ảnh h−ởng tới hoạt tính của xúc tác, đặc biệt là xúc tác Ni-Raney. Thông th−ờng dung dịch sau phản ứng có tính axit nhẹ. Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hệ thiết bị hydro hoá theo công nghệ của LLS Sorbitol đ−ợc sản xuất theo mẻ trong thiết bị hydro hoá. Khí hydro đ−ợc đ−a vào tiếp xúc với huyền phù glucoza và xúc tác. Phản ứng toả nhiệt diễn ra ở áp suất lớn nhất là 40 bar (39,5 atm) và nhiệt độ 100 - 140°C trong thiết bị. Hệ thống làm lạnh giữ cho mức nhiệt độ ổn định. 14 Sau khi kết thúc phản ứng, dung dịch sorbitol thô có lẫn chất xúc tác (dạng huyền phù) đ−ợc tháo qua thùng xả áp để chuyển đến thùng lọc. Sau khi lọc bằng thiết bị lọc cơ học, chất xúc tác đ−ợc tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng. Đối với xúc tác Ru/C, không cần trang bị thiết bị lọc tinh. Xúc tác mới bổ sung và xúc tác cũ lấy ra từ thiết bị lọc đ−ợc cân đối nhờ bộ phận điều khiển. Hầu hết các công đoạn đ−ợc thực hiện tự động. Trong tr−ờng hợp sử dụng xúc tác Ni-Raney, dung dịch sorbitol thô trong thùng lọc còn chứa một phần xúc tác Ni-Raney. Phần còn lại đ−ợc giữ lại trong thiết bị phản ứng sau khi để lắng. Xúc tác lơ lửng sẽ đ−ợc loại nhờ quá trình lọc cơ học và đ−ợc tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng. Dịch lọc sorbitol đ−ợc chuyển qua thùng chứa dịch lọc. Phần Ni tan trong n−ớc lọc sẽ đ−ợc bù bởi xúc tác mới. Tiếp theo quá trình lọc là quá trình trao đổi ion trong thiết bị trao đổi ion. Các tạp chất trong n−ớc lọc đ−ợc khử khoáng và khử axit bằng nhựa trao đổi ion vận hành theo nguyên tắc lọc kép. Sau đó, dung dịch đã khử khoáng đ−ợc cô đặc trong thiết bị cô đặc. Chỉ tiêu tiêu hao Bảng 6 sau đây đ−a ra chỉ tiêu tiêu hao nguyên liệu và năng l−ợng để sản xuất 1 tấn dung dịch sorbitol 70 % (trọng l−ợng). Bảng 6 . Chỉ tiêu tiêu hao nguyên liệu và năng l−ợng Nguyên liệu, năng l−ợng Đơn vị đo Số l−ợng Glucoza (quy khô, hàm l−ợng 100 %) Hydro Xúc tác : - Hoặc Ni-Raney - Hoặc Ru/C Hơi áp suất thấp N−ớc khử ion Điện năng kg Nm3 kg kg kg m3 kWh 715 – 730 100 0,8 0,18 560 – 630 1,5 – 2,8 30 - 40 15 Công nghệ Sorini [7] Sơ đồ nguyên lý dây chuyền công nghệ Sorini sản xuất sorbitol từ glucoza đ−ợc trình bày trong Hình 6. Phần trong khung chấm chấm là các thiết bị xử lý và tinh chế sản phẩm. Tr−ớc tiên, dung dịch glucoza thu đ−ợc từ quá trình lên men tinh bột đ−ợc chuyển vào thiết bị phản ứng. Chất xúc tác sử dụng trong quá trình này là Ni-Raney, nhiệt độ phản ứng là 140 – 160°C, áp suất khí H2 là 40 – 60 bar (39,5-59,2 atm) và thời gian phản ứng là 3,5 – 4 giờ. Hỗn hợp sau phản ứng sẽ đ−ợc làm sạch, sau đó chuyển sang bồn lọc. Chất xúc tác sau lọc sẽ đ−ợc hoạt hoá để tái sử dụng. Dung dịch sorbitol sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng đ−ợc khử màu bằng than hoạt tính rồi đ−ợc trao đổi ion để loại bỏ tạp chất, các axit amin, các cặn glucozanat, v.v... Nhựa trao đổi ion (cả anion và cation) th−ờng là nhựa của hãng Rohm & Haas, với tên th−ơng phẩm là IRA, 29, 120 và 910 cộng thêm AMP 200. Hình 6. Sơ đồ nguyên lý quá trình hydro hoá gián đoạn 16 III.2. Quá trình liên tục Công nghệ hydro hoá liên tục glucoza thành sorbitol đ−ợc phân thành 2 loại: công nghệ sử dụng xúc tác dạng huyền phù trong dung dịch glucoza và công nghệ sử dụng xúc tác ở dạng lớp cố định trong thiết bị phản ứng dạng dòng liên tục [11-18]. Trong tr−ờng hợp đầu tiên, ng−ời ta có thể sử dụng xúc tác xúc tác Ni mang trên chất mang hoặc xúc tác Ru/C, và sau quá trình phản ứng cần phải tiến hành công đoạn xử lý sản phẩm. Trong tr−ờng hợp sau, ng−ời ta sử dụng xúc tác Ru/C và không cần giai đoạn tinh chế sản phẩm. Gần 20% sản l−ợng sorbitol trên thế giới đ−ợc sản xuất theo công nghệ liên tục sử dụng xúc tác huyền phù. Quá trình hydro hoá liên tục glucoza sử dụng xúc tác dạng lớp cố định để sản xuất sorbitol là công nghệ tiên tiến nhất, cho hiệu suất cao nh−ng còn khá mới mẻ nên ch−a đ−ợc ứng dụng đại trà trên thế giới. Lý do chính là do các nhà đầu t− không muốn bỏ công nghệ truyền thống họ đang áp dụng để đầu t− xây dựng dây chuyền công nghệ mới. Họ thích chọn h−ớng cải tiến công nghệ truyền thống hơn là h−ớng áp dụng công nghệ mới. Vì thế, công nghệ hydro ho
Tài liệu liên quan