Pancar şekeri üretiminde renk gideriminin araştırılması
Investigation of color removal in beet sugar production
Yazar: ALİ DELİKANLI
Danışman: PROF. DR. AHMET KOÇAK ; PROF. DR. MÜNEVVER SÖKMEN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Şeker pancarından (Beta vulgaris L.) şeker üretimi yapan fabrikalarda önemli sorunlardan biri şerbetlerde renk oluşumudur. Bu çalışmada, kristal şeker üretiminde rafineri hammaddesi olan koyu şerbette, aktif karbon ve modifiye pomza taşı kullanılarak adsorbsiyon işlemiyle önemli bir kalite faktörü olan renk sorununun iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Konya Şeker Fabrikası 2020/2021 kampanya dönemi üretim hattından şerbet numunesi alınmış ve değişen sürelerde adsorpsiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon işlemi öncesinde ve sonrasında pH, Na, K, şeker safiyeti, asetik asit, propiyonik asit, bütirik asit ve ICUMSA metodları kullanılarak şerbette renk analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlerde işlem görmemiş koyu şerbette; renk IU420:3890, asetik asit 958 ppm, propiyonik asit 846 ppm, bütirik asit 684 ppm, pH 8.13, Na 0.87 ppm, K 2.80 ppm ve şerbet safiyeti Q: 92.53  olarak tespit edilmiştir. Adsorban olarak aktif karbon kullanılan 5 dakika adsorpsiyon işlemi sonunda renk giderimi %72.67, asetik asit giderimi %12.83, propiyonik asit giderimi %7.68, bütirik asit giderimi %84.79 ve pH 8.50 tespit edilmiştir. Aynı sürede NaOH ile modifiye edilmiş pomza taşı kullanıldığında renk giderimi %5.40, asetik asit giderimi %7.93, propiyonik asit giderimi  %6.85, bütirik asit giderimi %79.38, pH 8.67, olarak tespit edilmiştir. Adsorban olarak aktif karbon kullanılan 15 dakika adsorpsiyon işlemi sonunda renk giderimi %78.77, asetik asit giderimi %26.72, propiyonik asit giderimi %10.16, bütirik asit giderimi %88.30, pH 8.66 olduğu tespit edilmiştir. Aynı sürede NaOH ile modifiye edilmiş pomza taşı kullanıldığında renk giderimi %28.41, asetik asit giderimi %17.95, propiyonik asit giderimi %6.97, bütirik asit giderimi %86.11, pH 8.71 olarak tespit edilmiştir. Adsorban olarak aktif karbon kullanılan 30 dakika adsorpsiyon işlemi sonunda, renk giderimi %82.31, asetik asit giderimi %65.03, propiyonik asit giderimi %17.61, bütirik asit giderimi %91.66, pH 8.72 olduğu tespit edilmiştir. Aynı sürede NaOH ile modifiye edilmiş pomza taşı kullanıldığında renk giderimi %36.04, asetik asit giderimi %32.15, propiyonik asit giderimi %14.30, bütirik asit giderimi %89.47, pH 8.79 olarak tespit edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde aktif karbonun, renk veren maddelerin gideriminde pomza taşına göre daha etkili olduğu görülmüştür. İncelenen organik asitler içinde en iyi sonucun bütirik asit gideriminden elde edildiği gözlemlenmiştir. Organik asitlerden giderim oranı en düşük olan propiyonik asit olmuştur. İşlem süresinin uzamasının renk ve organik asit gideriminde daha etkili olduğu görülmüştür. Proses için ideal pH seviyelerinde olumsuz bir durum olmaksızın, kısmi olarak pH artışı olmuştur. Na ve K analizlerinde önemli değişmeler görülmemiştir. Aynı zamanda yapılan şeker safiyeti analizlerinde herhangi bir düşüş yaşanmamıştır.

Abstract:
From sugar beets (Beta vulgaris L.) one of the key problems in sugar-producing factories is the color formation of syrup. In this study, the thick juice, which is a refinery raw material in the manufacture of crystal sugar, is intended to improve the color problem, which is a significant quality factor by adsorbation using activated carbon and modified pumice stone. Thick juice sample was collected from the production line of the Konya sugar Factory 2020/2021 campaign period and adsorption was carried out at varying times. Before and after adsorption, pH, Na, K, sugar purity, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and ICUMSA methods were used to analyze the color of the thich juice. In the unprocessed thick juice; the color was determined as IU420:3890, acetic acid 958 ppm, propionic acid ppm, butyric acid 684 ppm, pH 8.13, Na 0.87 ppm, K 2.80 ppm and sorbet purity Q: 92.53. After 5 minutes of adsorption, when activated carbon was used as adsorbent, color removal was %72.67, acetic acid removal %12.83, propionic acid removal %7.68, butyric acid removal %84.79 and pH 8.50. When using pumice stone modified with NaOH at the same time, color removal was determined as %5.40, acetic acid removal %7.93, propionic acid removal %6.85, butyric acid removal %79.38 and pH 8.67. After 15 minutes of adsorption, when activated carbon was used as adsorbent, color removal was %78.77, acetic acid removal %26.72, propionic acid removal %10.16, butyric acid removal %88.30 and pH 8.66. When using pumice stone modified with NaOH at the same time, color removal was determined as %28.41, acetic acid removal %17.95, propionic acid removal %6.97, butyric acid removal %86.11 and pH 8.71. After 30 minutes of adsorption, when activated carbon was used as adsorbent, color removal was %82.31, acetic acid removal %65.03, propionic acid removal %17.61, butyric acid removal %91.66 and pH 8.72. When using pumice stone modified with NaOH at the same time, color removal was %36,04, acetic acid removal was %32.15, propionic acid removal was %14.30, butyric acid removal was %89.47 and pH 8.79. Activated carbon was more effective than pumice stone in the removal of coloring matter. After the treatments, it was observed that the best results from organic acids were obtained in butyric acid. Propionic acid had the lowest removal rate from organic acids. It was observed that prolonging the processing time is more effective in removing color and organic acid. There was a partial pH increase without any adverse events at ideal pH levels for the process. No significant changes were seen in the Na and K analysis. At the same time, there was no decrease in sugar purity analysis.