Sürekli annular kromatografi ile glukoz ve fruktozun ayrılması
Separation of glucose and fructose by continuous annular chromatography
Yazar: YASEMİN ONARAN
Danışman: PROF. DR. DENİZ TANYOLAÇ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Ayırma = Separation ; Fruktoz = Fructose ; Glükoz = Glucose

Özet:
Bu tez kapsamında, ?Sürekli Annular Kromatografi? sisteminde denge dışı modelleme tekniği kullanılarak tek bileşenli sistemler için geliştirilen matematiksel modelin gerçekliğini ve performansını test etmek amacıyla glukoz için elde edilen deneysel verilerle model sonuçları karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Dolgu maddesi olarak Dowex Monosphere 99CA/320 reçinesinin kalsiyum formunun kullanıldığı çalışmalarda akış hızının ve annular kolonun dönüş hızının sistem performansı üzerine etkileri araştırılarak, konsantrasyon profillerinin model ile uyumu karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve oluşturulan modelin deneysel verilerle uyum içinde olduğu belirlenmiştir.Tek bileşenli besleme çözeltileri kullanılarak yürütülen kesikli kap çalışmalarında, glukoz ve fruktozun adsorpsiyon dengeleri için en uygun izotermin lineer adsorpsiyon izoterm modeli olduğu tespit edilmiş ve model sabitleri hesaplanmıştır. Kesikli sistemin denge dışı modellenmesi gerçekleştirilerek, oluşturulan yeni bir yöntemle de glukoz ve fruktoz için homojen katı diffüzivite katsayıları belirlenmiştir.Tez kapsamında son olarak ?Sürekli Annular Kromatografi? sisteminde iki bileşenli (glukoz ve fruktoz) besleme çözeltileri kullanılarak en iyi ayırmanın gerçekleştiği işletme parametreleri belirlenmeye çalışılmış, bu amaçla kolon dönüş hızının ve eluent akış hızının sistemin glukoz- fruktoz karışımını ayırma performansına etkileri incelenmiştir. En iyi ayrılmanın gerçekleştirildiği deney sonucunda, örneklerdeki glukoz ve fruktoz yüzdeleri HPLC sistemi ile tespit edilmiş ve besleme çözeltisinin kolonu fruktozca zengin olarak terk ettiği belirlenmiştir.Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek, ülkemizde ilk olarak imalatı gerçekleştirilen ?Sürekli Annular Kromatografi? sisteminde glukoz-fruktoz karışımının yüksek verimle ayrılması ile ilgili yapıcı önerilerde bulunulmuştur.Anahtar Kelimeler: Sürekli Annular Kromatografi, Glukoz, Fruktoz, Ayırma, Adsorpsiyon, Dowex Monosphere 99/CA 320, Denge dışı modelleme

Abstract:
In the scope of thesis, the validity and performance of mathematical model developed for single components in a Continuous Annular Chromatography system was tested by comparing model predicted profiles and experimental data gathered for glucose through non-equilibrium model. In the runs, concentration profiles and model were analyzed comparatively by investigating the effects of feed flow rate and rotation rate of the column packed with calcium form of Dowex Monosphere 99CA/320 on the performance of the system and good agreement between the model and the experimental data is achieved.In single component batch uptake systems, the most appropriate adsorption model was determined as linear isotherm model for equilibrium adsorption of glucose and fructose, and the relevant model parameters were calculated. Also, a new method was developed for the prediction of homogenous solid diffusivity constants of glucose and fructose through modeling batch uptake system under non-equilibrium conditions.In the last part of the thesis, the optimum operating conditions of Continuous Annular Chromatography system for two component mixtures (glucose and fructose) were determined to achieve a high purity separation. For that purpose, the effects of column rotation rate and eluent flow rate were investigated on the separation performance of the glucose and fructose mixture. For the best separation run, percentage amounts of glucose and fructose were determined by using a HPLC system. The results of analysis showed that glucose-fructose feed mixture left Continuous Annular Chromatography column as a stream of high fructose content.After the evaluation of the results, some proposals were made in order to separate glucose-fructose mixture with high purity for the first domestically constructed Continuous Annular Chromatography system.Keywords: Continuous Annular Chromatography, Separation, Adsorption, Glucose, Fructose, Dowex Monosphere 99CA/320, Non-equilibrium modeling