GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL"

Zsuzsanna Tamás
5 évvel ezelőtt
Látták:

(PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI KÉSZÍTETTE: MOLNÁR ESZTER OKL.

1 PANNON EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI- ÉS ANYAGTUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI KÉSZÍTETTE: MOLNÁR ESZTER OKL. ÉLELMISZERMÉRNÖK TÉMAVEZETŐ: BÉLAFINÉ DR. BAKÓ KATALIN EGYETEMI TANÁR 2013

2 BEVEZETÉS A gyümölcsfélék feldolgozása során jelentős mennyiségű melléktermék, hulladék keletkezik. A képződött hulladékok értékes komponenseket tartalmazhatnak, így azok további feldolgozása javítja a folyamat gazdaságosságát és csökkenti a hulladék mennyiségét. A gyümölcsökben a sejtfalat felépítő komplex poliszacharid, a pektin, amelynek vázát az α- (1-4) kötéssel összekapcsolt galakturonsav alkotja. A galakturonsav, mint alapanyag sokoldalúan felhasználható alkotóelem a vegyi- és élelmiszeriparban. A pektin hidrolízise galakturonsavat eredményez. Szennyezésként a pektinhez kapcsolódó oldalláncokból leszakadt makromolekulák: arabán, galaktán, illetve semleges cukrok, például L-arabinóz, D-galaktóz és glükóz szennyezik a galakturonsav oldatot, melynek elválasztására az elektrodialízis kínálkozik, mert a galakturonsav az egyedüli disszociáló komponens. Az elektrodialízis olyan membránszeparációs eljárás, amely során elektromos erőtérben ionszelektív membránok segítségével egy sóoldatból a töltéssel rendelkező komponensek elválaszthatók, valamint sav és lúg is előállítható bipoláris membránok beépítésével. A membrános szeparáció számos előnnyel jár, mint az egyszerű, kompakt felépítés, a kicsi környezetterhelés és szobahőmérsékleten történő működtetés. Kutatómunkám során célom a galakturonsav elválasztására alkalmas elektrodialízis rendszerek összeállítása volt, továbbá a működés feltételeit meghatározó paraméterek vizsgálata modell oldatokkal és pektin hidrolizátumokkal. KÍSÉRLETI RENDSZEREK Először egy képlépcsős rendszert egy hagyományos elektrodialízis modult anionés kationszelektív membránokkal és egy kombinált elektrodialízis modult bipoláris és kationszelektív membránokkal állítottam össze a galakturonsav kinyerésére. A hagyományos elektrodialízis rendszer a Na és galakturonát ionok együttes elválasztását tette lehetővé, míg a kombinált elektrodialízis modul a Na-ionok szeparálását és a galakturonsav előállítását.

3 Ezt követően egy bipoláris, anionszelektív és kationszelektív membránokat tartalmazó, komplex, méretnövelt elektrodialízis rendszert alakítottam ki. A modul a laborméretű hagyományos és kombinált ED rendszer két lépcsőben elvégezhető folyamatát egy lépcsőben tudta megvalósítani. TÉZISEK 1. Tézis Bizonyítottam, hogy az általam tervezett és összeállított, laboratóriumi méretű, két anion- és három kationszelektív membránt tartalmazó ED modul alkalmas Nagalakturonát kinyerésére, és igazoltam, hogy a szétválasztás mintegy tízszer gyorsabb a klasszikus diffúzióhoz képest. 2. Tézis Kétlépcsős, laboratóriumi méretű ED rendszert terveztem és működtettem egy hagyományos és egy bipoláris membránt is tartalmazó modulból, és alkalmaztam elsőként, a pektinből származó galakturonsav kinyerésére és tisztítására. Megállapítottam, hogy: a. az első modulban 5-70 g/l kiindulási galakturonát koncentrációjú modell oldatokból állandó 5 V feszültségen, 0,5 mol/l koncentrációjú Na 2 SO 4 elektródaoldattal 90 % feletti hozammal lehetett kinyerni a terméket, míg ugyanez a rendszer cukorrépa szelet hidrolizátuma esetén 63 %-os hozammal működött. b. a második modulban g/l galakturonát modell oldatoknál 5 V feszültség és 0,5 mol/l Na 2 SO 4 koncentrációjú elektróda oldat mellett 90 % feletti hatásfokkal tudtam sótalanítani az oldatokat. Préselt cukorrépa pektin hidrolizátum esetén kielégítő mértékű sótalanítást értem el.

4 3. Tézis Igazoltam, hogy a méretnövelt, bipoláris membránokat is tartalmazó ED rendszerben egy lépésben megvalósítható a galakturonát kinyerése és sótalanítása. Megállapítottam, hogy: a. 20 g/l modell oldatból 36 V feszültség mellett, 0,1 mol/l Na 2 SO 4 elektróda oldattal 90 %-os hozammal lehetett kinyerni a sótalanított galakturonsavat; b. préselt cukorrépa szeletből extrahált pektinből származó hidrolizátum esetén hasonló körülmények között 65 %-os hozammal, citrus pektin hidrolizátumból 86 %-os hozammal sikerült kinyerni a tiszta, sótalanított galakturonsavat; c. az ED rendszerrel kinyert sav összetételének HPLC-vel történt ellenőrzése során megállapítottam, hogy a galakturonsav 98 %-os tisztaságú. PUBLIKÁCIÓK Cikkek 1. Molnár E., Nemestóthy N., Bélafiné Bakó K.: Elektrodialízis alkalmazása biokonverziókból származó szerves savak kinyerésére és koncentrálására, Membrántechnika, XI. évfolyam, 3-4. szám (2007), Molnár, E., Eszterle, M., Kiss, K., Nemestóthy, N., Fekete, J., Bélafi-Bakó, K.: Utilisation of electrodialysis for galacturonic acid recovery, Desalination 241 (2009) (IF=2,034) 3. Molnár, E., Nemestóthy, N., Bélafi-Bakó, K.: Utilisation of bipolar electrodialysis for recovery of galacturonic acid, Desalination 250 (2010) (IF=2,034) 4. Csanádi Zs., Molnár, E., Nemestóthy, N., Bélafi-Bakó, K.: Comparative study on electrodialysis systems for galacturonic acid recovery, Hungarian Journal of Industry and Chemistry (megjelenés alatt, 2013) Proceedingek 1. Molnár E., Eszterle M., Nemestóthy N., Bélafiné Bakó K.: Galakturonsav

5 kinyerése elektrodialízissel agráripari hulladékból, Műszaki Kémiai Napok, Veszprém, 2007, Proceedingek, pp Molnár, E., Eszterle, M., Kiss, K., Nemestóthy, N., Fekete, J., Bélafi-Bakó, K.: Utilisation of electrodialysis for galacturonic acid recovery, Proc. PERMEA Conference, Siófok, 2007, CD-rom 3. Molnár, E., M. Eszterle, N. Nemestóthy, K. Bélafi-Bakó: Utilisation of electrodialysis for galacturonic acid recovery, XXIV Summer School of the European Membrane Society, Genova, poszter, CD-rom, Molnár E., Nemestóthy N., Bélafiné Bakó K.: Elektrodialízis alkalmazása galakturonsav kinyerésére, Műszaki Kémiai Napok, Veszprém, 2008, Proceedingek, pp E. Molnár, N. Nemestóthy, K. Bélafi-Bakó: Galacturonic acid recovery from agro-wastes by electrodialysis, 4th Central European Congress on Food, Cavtat, Horvátország, május , poszter, pp E. Molnár, N. Nemestóthy, K. Bélafi-Bakó: Utilisation of electrodialysis for recovery of galacturonic acid, 12th Aachener Membran Kolloquium, Aachen, Németország, október , poszter, kiadvány: oldal 7. E. Molnár, N. Nemestóthy, K. Bélafi-Bakó: Galacturonic acid recovery by electrodialysis, 36th International Conference of Slovak Society of Chemical Engineering (SSCHE), Tatranské Matliare, Szlovákia, május , előadás, pp. 283 és proceedings CD-ROM

Hasonló dokumentumok

BEVEZETÉS, CÉLKITŐZÉS

BEVEZETÉS, CÉLKITŐZÉS PANNON EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI TUDOMÁNYOK ÉS ANYAGTUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA PEKTINEK KINYERÉSE ÉS ENZIMES HIDROLÍZISE PH.D. ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZERZİ: KISS KATALIN KÖRNYEZETMÉRNÖK (MSC) témavezetı: BÉLAFINÉ