Production of isomalt with hydrogenation method

• Main Author: Suratsawadee Sukeesan (Author)
• Other Authors: Prasert pavasant (Contributor), Worapon kiatkittipong (Contributor), Chulalongkorn University. Faculty of Engineering (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2015-06-23T03:41:48Z.
• Subjects: Thesis
• Online Access: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42404
• Other title: การผลิตไอโซมอลด้วยกระบวนการไฮโดรจิเนชัน
• Notes: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42404
• Keywords: Hydrogenation; Ruthenium catalysts; ไฮโดรจีเนชัน; ตัวเร่งปฏิกิริยารูทีเนียม

Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2012

In this research, the effects of operating conditions on the hydrogenation of isomaltulose were evaluated. The reaction was catalyzed with Ru/C catalysts prepared from the impregnation of Ruthenium on activated charcoal powder. The catalysts were characterized by N2 physisorption, XRD and XRF techniques. The reactions were carried out in a pressure vessel stirring reactor, with isomaltulose (40 wt% in DI water) where the impeller speed was maintained at a maximum speed of 670 rpm. The Ru/C catalyst was calcined in argon at 500°C for 4 h, and reduced at 200°C under flowing H2 for 2 h. The hydrogenation of isomaltulose was successfully performed with 10% Ru/C catalysts. The rate of reaction increased with increasing weight ratio of catalyst/reactants at the reaction temperature of 130 °C and 50 bar. The reaction rate followed the first order dependency with respect to hydrogen. The kinetics fitted best with Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW). The observed activation energy confirmed that the reaction was under chemical control. The Ru/C catalyst seemed to be relatively stable as it still provided a complete hydrogenation of isomaltulose even after reusing in three consecutive batches

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการผลิตไอโซมอลด้วยกระบวนการไฮโดรจิเนชัน โดยมีจุดมุ่งหมายในการหาภาวะที่เหมาะสมในการผลิตไอโซมอลด้วยตัวเร่งปฏิกิริยารูทีเนียมบนถ่านกัมมันต์ ที่สังเคราะห์ขึ้นเอง โดยเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาคือรูทีเนียมบนถ่านกัมมันต์ด้วยวิธีเคลือบฝัง แล้วทำการวิเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาโดยเทคนิค BET, XRD และ XRF สำหรับปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันจะทำในเครื่องปฏิกรณ์แบบอัดความดันควบคุมความเร็วรอบของใบกวนที่ 670 รอบต่อนาที โดยสารตั้งต้นในการผลิตไอโซมอลคือไอโซมอลทูโลส ซึ่งในการวิจัยครั้งนี้ได้ใช้ น้ำตาลไอโซมอลทูโลสที่มีความเข้มข้นเริ่ม 40 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบว่าเมื่อเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาคือรูทีเนียมบนถ่านกัมมันต์โดยมีรูทีเนียมร้อยละ 10 โดยน้ำหนักแล้วนำไปเผาที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียสในแก๊สอาร์กอน และนำไปเผาไล่ไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียสในแก๊สไฮโดรเจน เป็นสภาวะการเตรียมที่ดีที่สุด และทำการศึกษาสภาวะการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันโดยการเปลี่ยนแปลงปัจจัยที่มีอิทธิพลในการผลิต 4 ปัจจัยคือ ปริมาณรูทีเนียมที่เติมลงบนถ่านกัมมันต์ สัดส่วนของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อไอโซมอลทูโลสตั้งต้น ความดัน และ อุณหภูมิ พบว่า รูทีเนียม 10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของตัวเร่งปฏิกิริยา ที่สัดส่วนของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อไอโซมอลทูโลสตั้งต้นที่มีค่าสูงสามารถเพิ่มความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา และสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตคือที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียสและความดัน 50 บาร์ ซึ่งจากการศึกษาจลนพลศาสตร์ของการเร่งปฏิกิริยาตามแบบจำลองพื้นฐานทฤษฎีของแลงเมียร์-ฮินเชลวูด-ฮอยเกนและวัตสัน พบว่าเป็นปฏิกิริยาอันดับที่หนึ่ง และค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นไปตามทฤษฎีของอาร์เรเนียสคือค่าคงที่ของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา จากนั้นทำการศึกษาเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยารูทีเนียมบนถ่านกัมมันต์ที่สังเคราะห์ขึ้นเองนั้นสามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ได้อีก 2-3 ครั้งโดยยังจะผลิตไอโซมอลได้อย่างสมบูรณ์