Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Production of isomalt with hydrogenation method

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การผลิตไอโซมอลด้วยกระบวนการไฮโดรจิเนชัน

Year (A.D.)

2012

Document Type

Thesis

First Advisor

Prasert pavasant

Second Advisor

Worapon kiatkittipong

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2012.1402

Abstract

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

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

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

Link to Full Text

Share

COinS