II. Tổng hợp sorbitol bằng xúc tác kim loại chuyển tiếp.
3. Quá trình công nghệ hóa glucozo thành sorbitol.
Phản ứng hidro hóa glucozo thành sorbitol là phản ứng tỏa nhiệt nhẹ. Về mặt động nhiệt học, phản ứng hidro hóa glucozo thành sorbitol sảy ra hoàn toàn ở 1500C.(26)
Trên thực tế, người ta thường tiến hành phản ứng ở 100-1400C dưới áp suất hidro trong khoảng 10-125 atm. Độ chuyển hóa và chọn lọc của quá trình thường rất cao, sản phẩm phụ của quá trình là axit glucozanic( tạo thành bởi phản ứng Cannizaro) mannitol( tạo thành bởi quá trình epime hóa sorbitol).(26)
Xúc tác truyền thống cho quá trình hydro hóa glucoza thành sorbitol là xúc tác Ni- Raney hoặc Ni hoạt tính trên chất mang. Gần đây, hệ xúc tác Ru trên các chất mang khác đã dần dần thay thế hệ xúc tác Ni vì hệ xúc tác Ru có nhiều ưu điểm hơn. Với xúc tác thế hệ mới Ru/C, có thể tiến hành phản ứng hydro hóa trong điều kiện không quá khắc nghiệt mà hiệu suất vẫn đạt trên 99%. Hơn nữa, các chất xúc tác thế hệ mới không bị hòa tan vào môi trường phản ứng, làm cho tuổi thọ của xúc tác được kéo dài thêm, đổng thời quá trinh tinh chế sản phẩm được đơn giản hơn nhiều.(26)
• Công nghệ hydro hóa glucoza thành sorbitol(26)
Trên thế giới hiện nay tồn tại hai dạng công nghệ, công nghệ gián đoạn và công nghệ liên tục.
Các quá trình gián đoạn.
Trên 80% quá trình sản xuất sorbitol trên thế giới dựa trên quá trinh gián đoạn, so với quá trình liên tục thì công nghệ gián đoạn có các ưu điểm là độ mền dẻo cao, tức là có thế thay đổi nguồn nguyên liệu cho từng mẻ.
Các thông số chính của quá trình như sau:
- Dung dịch glucoza: 40- 50%
- Xúc tác: Ni- Raney
- Nhiệt độ: 120- 1500C
- Áp suất hydro: 30- 100 bar( 29,6- 98,7 atm)
- Khối lượng xúc tác/ glucoza: 3-6%
- pH: 5- 6
- Thời gian phản ứng: 2- 4 giờ.
Các quá trình trên cho phép chuyển hóa nguyên liệu glucoza (độ tinh khiết 98,5- 99,5%) với hiệu suất
sorbitol nằm ở khoảng 97- 98%. Siro Sobitol được lọc, làm sạch bằng nhựa trao đổi ion và than hoạt tính.
Một số công nghệ gián đoạn sản suất sorbitol trên thế giới:
• Công nghệ Itali – Progetty Impianti Chimici-PIC s.r.l
• Công nghệ của Lurgi Life Science – LLS.
• Công nghệ Sorini
Quá trình liên tục
Công nghệ hydro hóa liên tục glucoza thành sorbitol được phân thành hai loại: công nghệ sử dụng 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.
Trong trường hợp đầu tiên, người ta có thể sử dụng xúc tác Ni mang trên chất mang hoặc xúc tác Ru/C, và sau quá trinh phản ứng cần phải tiến hành công đoạn sử lí sản phẩm. Trong trường hợp sau, người ta sử dụng xúc tác Ru/C và không cần giai đoạn tinh chế sản phẩm. Gần 20% sản lượng Sorbitol trên thế giới được sản xuất theo công nghệ liên tục sử dụng xúc tác huyền phù.
Quá trình hydro hóa 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 nhưng còn khá mới mẻ nên chưa được ứng dụng đại trà trên thế giới. Lí do chính là do các nhà đầu tư không muốn bỏ công nghệ truyền thống họ đang áp dụng để đầu tư dây chuyền công nghệ mới, họ thích chọn hướng cải tiến công nghệ truyền thống hơn là hướng áp dụng công nghệ mới.
Từ các so sánh trên, dễ dàng nhận thấy công nghệ liên tục sử dụng xúc tác ở dạng lớp cố định có nhiều ưu điểm hơn hẳn hai công nghệ còn lại. Không những thế, các ưu điểm này lại là các tiêu chí quan trọng nhất, có tính chất quyết định hiệu quả của quá trình sản suất.
•So sánh ưu nhược điểm của hai loại xúc tác hiện hành.
(26)Thật dễ dàng nhận ra xúc tác Ru/C ưu việt hơn nhiều xúc tác truyền thống Ni – Raney cả về hoạt tính, độ chọn lọc và cả độ bền. Hơn nữa, xúc tác Ru/C không bị tan vào trong môi trường phản ứng trong khi xúc tác Ni – Raney bị tan ra làm nhiễm bẩn sản phẩm. Trước khi đưa vào thiết bị phản ứng, xúc tác Ni – Raney cần được bảo quản trong các điều kiện rất nghiêm ngặt, tuyệt đối không được để tiếp xúc với không khí vì nó dễ dàng bắt cháy trong không khí. Ngược lại, việc bảo quản Ru/C rất dễ dàng vì nó đã được thụ động hóa lớp bề mặt ngoài ngay sau khi điều chế.
Mặc dù Ni – Raney rẻ hơn cả Ru/C nhưng nếu tính chi phí xúc tác để sản xuất 1 tấn sorbitol thì công nghệ sử dụng xúc tác Ru/C vẫn hiệu quả hơn. Ví dụ: theo số liệu do Lurgi công bố, để sản xuất 1 tấn sorbitol 70% cần 0,8 kg Ni – Raney( tức là cần 22,4 USD chi phí cho xúc tác) trong khi sử dụng xúc tác Ru/C sẽ cần 0,18 kg ( với
hàm lượng Ru 1,5%) tức là cần 12,6 USD cho chi phí sản xuất.
III. Kết luận
Công nghệ sản xuất sorbitol sử dụng xúc tác là kim loại chuyển tiếp Ru/C tạo ra sản phẩm có độ sạch cao mà không cần phải qua các công đoạn xử lí sản phẩm. Công nghệ này có nhiều ưu điểm nổi bật so với công nghệ truyền thống là công nghệ Ni – Raney như: hệ thống thiết bị nhỏ gọn, có khả năng sản xuất cao, chi phí sản xuất thấp, xúc tác không làm nhiễm bẩn sản phẩm.(26)
Tài liệu tham khảo1. http://agecuabanlagi.blogspot.com/2013/05/hoat-tinh-sinh- 1. http://agecuabanlagi.blogspot.com/2013/05/hoat-tinh-sinh- hoc-la-gi.html 2. http://dl.vnu.edu.vn/bitstream/11126/4075/1/01050000999. pdf 3. http://truage.com/vi-vn/store/bioactives/lab.html 4. http://dl.vnu.edu.vn/bitstream/11126/4068/1/01050000987. pdf 5. http://123doc.vn/document/97548-thanh-phan-hoa-hoc-co- hoat-tinh-sinh-hoc-trong-cu-gung.htm 6. http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_x%C3%BAc_t %C3%A1c 7. http://gmlab.vn/semvn/threads/ph%C3%A2n-lo%E1%BA %A1i-x%C3%BAc-t%C3%A1c.15260/ 8. http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-nghien-cuu-tinh- chat-xuc-tac-cua-phuc-mn2-va-axit-citric-trong-phan-ung- catalaza-47780/ 9. http://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BB%A9c_ch%E1%BA %A5t 10. http://luanan.nlv.gov.vn/luanan? a=d&d=TTcFlGvLbbhK2012.1.65&e=---vi-20--1-byTY-img- txIN--- 11. http://www.kilobooks.com/threads/355329-nghien-cu-u-ti-nh- cha-t-xu-c-ta-c-cu-a-phuc-mn2-va-a-xi-t-citric-trong-pha-n-u- ng-catalaza.html 12. http://doan.edu.vn/do-an/luan-van-nghien-cuu-hoat-tinh-xuc- tac-phan-huy-h2o2-cua-phuc-chat-giua-mn2-va-axetyl- axeton-trong-dieu-kien-thuong-5266/ 13. http://answers.yahoo.com/question/index? qid=20101217055541AACudPA 14. http://www.thuocbietduoc.com.vn/thuoc/thuoc-goc597.aspx 15. http://luanvanaz.com/dinh-nghia-enzyme.html
16. http://123doc.vn/document/689343-cach-goi-ten-va-phan-loai-enzyme.htm?page=4 loai-enzyme.htm?page=4 17. http://lhu.edu.vn/Data/News/388/files/Chuong_9.pdf 18. http://lhu.edu.vn/Data/News/388/files/Chuong_6(1).pdf 19. http://old.voer.edu.vn/module/khoa-hoc-xa-hoi/co-che-hoat- dongphan-loai-va-cac-yeu-to-anh-huong-den-hoat-tinh- enzyme.html 20. http://123doc.vn/document/196428-nghien-cuu-quy-trinh- san-xuat-penicillin.htm?page=4 21. http://vi.wikipedia.org/wiki/Penicillin 22. http://vi.wikipedia.org/wiki/Kim_lo%E1%BA%A1i_chuy %E1%BB%83n_ti%E1%BA%BFp 23. http://old.voer.edu.vn/module/khoa-hoc-va-cong-nghe/kim- loai-chuyen-tiep.html 24. http://olympiavn.org/forum/index.php?topic=264.115;wap2 25. http://vi.wikipedia.org/wiki/Glucose 26. http://luanvan.net.vn/luan-van/cong-nghe-san-xuat-sorbitol- 45354/ Chấm điểm thành viên.