Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös kemian tekniikan alalta, M.Sc. Mitra Ila
Biomassapohjaisten diolien ja polyolien puhdistuksen optimointi kiteytystekniikoilla. Väitös Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulusta, Kemian tekniikan ja metallurgian laitokselta.
Väitöskirjan nimi: Toward higher purities of diols and polyols by solid-liquid equilibrium modeling and cooling crystallization
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Mitra Ila
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Joachim Ulrich, Martin Luther University Halle-Wittenberg, Saksa
Kustos: Prof. Marjatta Louhi-Kultanen, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Biomassapohjaisten diolien ja polyolien puhdistuksen optimointi kiteytystekniikoilla
Tämä tutkimus keskittyi optimoimaan monoetyleeniglykolin (MEG), glyserolin, mannitolin ja ksylitolin puhdistusprosessia käyttämällä jäähdytyskiteytystekniikoita korkean puhtaustason saavuttamiseksi kidetuotteissa. Nämä yhdisteet tuotettiin kestävistä biomassalähteistä hajottamalla ensin selluloosa ja hemiselluloosa hydrolysaateiksi, joita käytettiin edelleen raaka-aineina fermentoinnissa ja kemiallisissa prosesseissa. Tutkimuksessa paneuduttiin erotuksen kannalta vaativiin erotuksiin pääkomponentin ja epäpuhtauksien välillä. Näitä olivat haihtumisominaisuuksiltaan samantyyppiset ja atseotrooppiset ainesysteemit, lämpötilaherkät komponentit sekä korkean viskositeetin seokset ja liuokset. Sokerialkoholitutkimus kattoi fermentointiliuoksesta saatujen ksylitolin ja D-mannitolin eristämisen ja puhdistuksen.
Tutkimus osoitti liuotinavusteisen sulakiteytyksen tehokkuuden MEG:n ja glyserolin puhdistamisessa sekä termodynamiikan että kiteytyksen kinetiikan kannalta. Työssä ennustettiin toimintalämpötilojen muutoksen vaikutusta kiintoaineen ja nesteen välisiin tasapainotiloihin sekä tutkittiin lämpötilan vaikutusta kokeellisesti kiteytymisen kinetiikkaan. Lisäksi selvitettiin kiteytyksen ajavan voiman, alijäähtyneisyyden, vaikutusta kiteiden kasvunopeuteen, tuotteen puhtauteen ja saantoon. Lisäksi sulakiteytystekniikkaa tutkittiin ksyloosin fermentointituotteena saatavan ksylitolin puhdistamista. Saadut tulokset tarjosivat hyödynnettävää tietoa jäähdytyskiteytystekniikoista tuotteen puhtauden ja saannon parantamiseksi sekä prosessoinnin tehostamiseksi lyhyemmän panosajan ja erotusvaiheiden määrän minimoimisen kautta. Mallinnustulokset kiintoaineen ja nesteen välisistä faasitasapainoista auttavat jäähdytyskiteytysolosuhteiden valinnassa, kun D-mannitolia puhdistetaan fermentointiliuoksista sivutuotteiden läsnä ollessa. Mallinnuksen kautta nähtiin, miten epäpuhtauspitoisuuksien vaihtelu vaikutti D-mannitolin saantoon.
Tämän tutkimuksen menetelmät ja tulokset ovat sovellettavissa kemianteollisuudessa ja biojalostamoprosesseissa puhdistusvaiheiden optimoimiseksi ja erotustehokkuuden parantamiseksi. Tehokas puhdistusmenetelmä mahdollistaa korkeamman saannon ultrapuhtaille biokemikaaleille, joita voidaan hyödyntää kosmetiikassa, lääketeollisuudessa, elintarviketeollisuudessa ja yleisesti biomateriaalien tuotannossa.
Avainsanat: Jäähdytyskiteytys, kiintoaineen ja nesteen välinen tasapaino, sulakiteytys, puhdistus, diolit, polyolit
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä):
Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas