Glikoz kullanılarak katalitik hidrojenizasyon yöntemi ile sorbitol üretimi

Dünya'da şeker alkolü pazarının %50 kadarını oluşturan ve önemli şeker alkollerinden biri olan sorbitol, başta gıda endüstrisi olmak üzere ilaç, kimya, kozmetik ve diğer endüstri alanlarında da kullanılmakta olan bir ticari üründür. Sorbitol; toksik olmaması, tatlı tada sahip olması, suda çözünürlüğünün yüksek olması, lezzet ve aroma üzerine olumlu etkilerinin bulunması, higroskopik özellikte olması, stabilize etmesi ve nem, kıvam ve hacim arttırıcı olması gibi avantajları nedeniyle gıda endüstrisinde özellikle düşük kalorili bir tatlandırıcı ve şeker ikamesi olarak diğer ticari şekerler gibi yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Dünyada her yıl yaklaşık 800.000 ton sorbitol üretilmesine rağmen ülkemizde sorbitol üretimi ve bu konu üzerine bilimsel çalışmalar son derece sınırlıdır. Sorbitolün üretimine ve gıdalarda kullanımlarına yönelik ülkemizde daha çok araştırma yapılması gerektiği ve dışa bağımlılığın azaltılabilmesi için sorbitol üretiminin önemli bir konu olduğu değerlendirilmiştir. Bu tezde, glikoz kullanılarak katalitik hidrojenizasyon yöntemi ile sorbitol üretimi ve sorbitol üretimi üzerine etkili olan katalizör türü (rutenyum, paladyum ve platin) ve hidrojenizasyon koşullarının (sıcaklık, basınç ve süre) optimize edilmesi amaçlanmıştır. Hidrojenizasyon işleminin optimizasyonu için bağımsız değişkenlerin sınır değerleri; sıcaklık için 100 ila 200°C, basınç için 20 ila 60 bar ve süre için ise 1 ila 5 saat olarak belirlenmiş ve yanıt yüzey metodunun merkezi kompozit tasarım istatistik yöntemi ve orta noktanın 3 kere tekrarlanması ile toplam 45 üretimlik bir deneme deseni kullanılmıştır. Sorbitol miktarı analiz sonuçlarına göre; en iyi katalizör türü ve optimum hidrojenizasyon koşulları deneme desenine göre belirlenmiştir. Hidrojenizasyon sonrası elde edilen ham sıvı, rafine edilmek için filtre ve reçine içeren kolonlardan geçirilmiştir. Kalite kontrol için ham sıvı ve rafine sıvıya ise; renk, spektrofotomet-rik renk yoğunluğu, suda çözünür kuru madde ve elektriksel iletkenlik analizleri yapılmıştır. Hidrojenizasyonda sorbitol miktarı üzerine; katalizör türü, H2 gazı basıncı, katalizör türü ve H2 gazı basıncı interaksiyonu ve sıcaklığının istatistiksel olarak önemli seviyede etkili olduğu, ancak reaksiyon süresinin etkili olmadığı tespit edilmiştir. Yapılan 45 hidrojenizasyon denemesi ve bunların analizleri sonucunda, deneme şartlarında sorbitol üretim miktarının %0.16 ila 85.53 verim aralığında değiştiği ve en yüksek verimle sorbitolün %85.53 oran ile rutenyum katalizörü varlığında, 150°C sıcaklıkta, 60 bar H2 gazı basıncında ve 1 saat reaksiyon süresi şartlarında sağlandığı tespit edilmiştir. Ayrıca hidrojenize sıvı renginin ve spektrofotometrik renk yoğunluğunun sıcaklık artışı ile arttığı, suda çözünür kurumadde içeriğinin sıcaklıkla azaldığı ve elektriksel iletkenliğinin ise reçine uygulaması ile azaldığı belirlenmiştir. Sonuç olarak; glikozdan hidrojenizasyon ile sorbitol üretimi için optimum koşullar; rutenyum katalizörü varlığında, 153°C sıcaklık, 60 bar H2 gazı basıncı ve 1 saat reaksiyon süresi olarak belirlenmiş ve optimum koşullarda gerçekleştirilen bu üretimlerden ortalama %93.30 verim ile sorbitol üretimi gerçekleştiği tespit edilmiştir.