Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СОРБИТА НА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФЕРРОСПЛАВАМИ КАТАЛИЗАТОРАХ

Кедельбаев Б.Ш. 1 Ергешова Б.К. 1 Меманов А. 1
1 Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова
1. Кочетков Н.К. Химия углеводов. – М.: Химия, 1967. – 672 с.
2. Аширов А.М., Тажиметова А.Ж., Каримов Р.Х., Курбанбеков К.Т. Гидрирование и гидрогенолиз ксилозы на сплавных модифицированных катализаторах // Наука и образ. ЮК. – 1998. – № 3/16. – С. 27–30.
3. Иманкулов Н.Н., Куатбеков А.М., Исмаилов Т., Кедельбаев Б.Ш. Квантово-химические исследования реакции гидрирования и гидрогенолиза углеводов // ХПС. – 2000. – № 2. – С. 170–171.
4. Шаграева Б.Б., Утельбаев Б.Т., Туртабаев С.К., Кедельбаев Б.Ш. Исследование термодесорбции водорода из промотированных медных катализаторов // Поиск. – 2003. – № 3. – С. 5–7.

Поиск заменителей сахара, новых, безвредных для человека, низкокалорийных подслащивающих веществ, интенсивно проводимый за последние годы во многих странах, обусловлен необходимостью оптимизации питания здоровых людей, а также возможностью решения вопросов рационального питания людей, страдающих определенными заболеваниями.

При общемировом объеме производства сахара около 130 млн т общая выработка заменителей сахара составляет до 15–20 млн т сахарного эквивалента. Это привело к относительному снижению потребления сахарозы в чистом виде из сахарной свеклы и тростника. Замена сахарозы другими веществами связана с её высокой удельной энергией и легкой усвояемостью. Сахарозу получают из сахарной свеклы и сахарного тростника. Вместе с тем сладкие продукты (глюкозу, фруктозу, ксилит, сорбит) можно изготавливать из различных видов отходов.

Свеклосахарное производство, перерабатывая сахарную свеклу, дает обычный белый сахар–песок и в качестве отходов – жом (обессахаренную свекловичную стружку), дефеко-сатурационный осадок, получаемый при очистке сока, и мелассу. Для сахарного производства меласса является отходом, но для ряда отраслей пищевой и комбикормовой промышленности она служит ценным сырьем. Из оставшихся в мелассе сахарозы и инвертного сахара брожением получают лимонную и молочную кислоты, глицерин, ацетон, этиловый и бутиловый спирты. В сусле, приготовленном из мелассы, выращивают хлебопекарные дрожжи, из раствора мелассы извлекают глютаминовую кислоту. Мелассу добавляют в грубые корма для скота.

Влияние добавок ферросплавов на активность многокомпонентного никелевого катализатора при РH2 = 6 М Па

Катализатор

ТОП., °С

Выход сорбита ( %) во времени (мин)

W∙104 моль/г∙кт∙мин

Ni-50 %Аl

100

14,0

30,2

8,5

Ni-50 %Аl-ФSi

100

42,2

76,9

23,8

Ni-50 %Аl-ФSiMn

100

56,9

94,4

36,7

Ni-50 %Аl-ФМn

100

53,9

92,0

33,5

 

Мелассу, полученную на последней стадии кристаллизации продуктового отделения сахарного завода, предлагается нами использовать в качестве сырья для производства сорбита.

Целью нашего исследования является разработка методов синтеза сорбита из глюкозы, полученной гидролизом мелассы, на модифицированных никелевых катализаторах.

Объектами исследования явились следующие многокомпонентные сплавы и катализаторы: скелетные алюмо–никелевые катализаторы с модифицирующими добавками ферросилиция (ФSi), ферромарганца ФМn и ферросиликомарганца (ФSiМn).

В данной работе исследованы каталитические свойства сплавных медных катализаторов, модифицированных не чистыми металлами, а ферросплавами. В качестве добавок использовали следующие ферросплавы – ферромарганец (ФМn), ферросилиций (ФSi) и ферросилициймарганец (ФSiMn). Сплавы готовили в высокочастотной плавильной печи марки ОКБ – 8020. В кварцевый тигель помещали рассчитанное количество Al в виде слитков и постепенно нагревали до 1000–1100 °С, затем вводили необходимое количество Ni и добавку ферросплава в виде стружки или порошка.

В результате экзотермической реакции температура расплава поднималась до 1700–1800 °С, перемешивание индукционным полем длилось 3–5 мин. В графитовых изложницах сплав охлаждали на воздухе и измельчали до зёрен 0,25 мм. Для активации сплавов 1,0 г сплава выщелачивали 20 %-ым раствором едкого натра (в объёме 40 см3)на кипящей водяной бане в течение 1 часа, после чего катализатор отмывали от щёлочи водой до нейтральной реакции по фенолфталеину.

Изучение кинетических закономерностей проводили в видоизменённом реакторе системы ЛенНИИХиммаш (ёмкость 0,5 л) периодического действия. Аппарат снабжён герметическим приводом мощностью 0,6 кВт, число оборотов мешалки 2800 об/мин.

Полный анализ продуктов реакции заключался в определении редуцирующих сахаров по методу Макэна-Шоорля и многоатомных спиртов методом бумажной хроматографии.

Из таблицы видно, что исследуемые никелевые катализаторы в изученных нами условиях проявляют высокую активность по сорбиту. Количество образующегося сорбита по различному увеличивается в зависимости от химической природы добавок ферросплавов.

Наибольшую активность проявляет катализатор из сплава с 3 мас. % ФМn. Выход сорбита на нем при 1000 °С и МПа на 60 минуте гидрирования составляет 94,4 %. При 6 МПа скорость гидрирования глюкозы на Ni-50 % Аl-3 % ФSiМn в четыре раза выше, чем на скелетной никеля без добавки. Исходя из полученных данных, исследуемые катализаторы располагаются в ряд: Ni-Al-ФSiMn>Ni-Al-ФМn > Ni-Al-ФSi .

В дальнейшем были установлены кинетические закономерности процесса гидрирования глюкозы на модифицированных Сu, Ni и Со- катализаторах, в зависимости от концентрации глюкозы в растворе, температуры и давления водорода, найдены оптимальные условия (температура 140–160 °С и давление водорода 4–6 МПа) осуществления технологического процесса получения сорбита из нового вида сырья. Таким образом, нами показана возможность получения сорбита из отходов свеклосахарного производства.


Библиографическая ссылка

Кедельбаев Б.Ш., Ергешова Б.К., Меманов А. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СОРБИТА НА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФЕРРОСПЛАВАМИ КАТАЛИЗАТОРАХ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 7. – С. 147-149;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=7770 (дата обращения: 16.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074