مدلسازی ترمودینامیکی حلالیت زایلیتول و سوربیتول در مخلوط متانول و اتانول در دماهای مختلف

انتظار می رود تقاضای جهانی انرژی و بهره برداری از منابع تجدیدپذیر در دهه های آینده با رشد جامعه انسانی به طور قابل توجهی افزایش یابد. دانش در مورد منابع کربن قابل تبدیل به انرژی، سوخت و محصولات شیمیایی بسیار راحت و مفید خواهد بود. این نوع فناوری توسط مفهوم زیست پالایش مبتنی بر استفاده از بسترهای مشتق شده از زیست توده به عنوان ماده اولیه برای تبدیلات شیمیایی که امکان تولید انرژی یا محصولات با ارزش افزوده بالا را فراهم می کند، تأیید شده است.

سوربیتول و درجه دما

زیست توده مانند چوب، ضایعات چوب، محصولات کشاورزی، ضایعات حیوانی و ضایعات حاصل از پردازش مواد غذایی در درجه اول از سلولز، همی سلولز و لیگنین تشکیل شده است. زیست توده این پتانسیل را دارد که منبع فراوانی از انرژی تجدیدپذیر و همچنین منبع بلوک های شیمیایی باشد.

بلوک‌های سازنده شیمیایی مولکول‌هایی با گروه‌های عملکردی متعدد با پتانسیل تبدیل شدن به مواد شیمیایی ثانویه هستند که به عنوان نرم‌کننده، عوامل کنترل pH، رزین‌ها، حلال‌ها و بسیاری کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای به دست آوردن این مولکول ها، فرآیندهایی مانند هیدرولیز و دپلیمریزاسیون برای شکستن مولکول های بزرگتر به ساکاریدهای کوچک که می توانند به ترکیبات مورد علاقه تبدیل شوند، استفاده می شود. با توجه به اینکه کربوهیدرات ها فراوان ترین مواد شیمیایی روی زمین هستند، قندها و برخی از مشتقات آنها مانند الکل های قندی جایگزین برجسته ای هستند که باید در نظر گرفته شوند.

الکل های قندی که با نام پلی ال نیز شناخته می شوند، گروهی از کربوهیدرات ها هستند که در محصولات غذایی به عنوان جایگزین قند استفاده می شوند. علاوه بر این، می توان از آنها به عنوان مواد تشکیل دهنده در محصولات بدون قند و کم قند استفاده کرد که طعم و بافت را فراهم می کند. مسیرها و فرآیندهای شیمیایی مختلف برای به دست آوردن الکل های قند از مولکول های کربوهیدرات بزرگتر استفاده می شود.

سوربیتول و زایلیتول از برجسته ترین الکل های قندی

سوربیتول و زایلیتول از برجسته ترین الکل های قندی هستند و کاربرد وسیعی در تغذیه، آرایشی و بهداشتی و پزشکی و همچنین به عنوان بلوک های ساختمانی دارند.

حلالیت زایلیتول و سوربیتول در محلول های دوتایی تشکیل شده توسط اتانول و متانول با روش وزن سنجی، مشابه روشی که قبلا منتشر شده بود، تعیین شد. معرف‌های مایع مورد استفاده در این آزمایش به هیچ‌وجه خالص‌سازی نشدند و خلوص آنها با اندازه‌گیری ضریب شکست ۲۹۸٫۱۵ K در یک رفرکتومتر دیجیتال (Atago، مدل RX-5000i، دقت ۰٫۰۰۰۰۴ ±) بررسی شد. مواد جامد قبل از شروع آزمایش قبل از شروع آزمایش به مدت ۱ ساعت در کوره الکتریکی در دمای ۳۵۳ کلوین خشک شده و تا زمان استفاده در خشک کن نگهداری می شدند.

محلول های دوتایی برای هر کسر مولی با استفاده از تعادل (عدم قطعیت ±) تهیه شد. مقدار اضافی جامد همراه با محلول دوتایی به یک ظرف شیشه‌ای روکش دار، که به عنوان سلول تعادل نیز شناخته می‌شود، متصل به ترموستاتیک (عدم قطعیت ± ۰٫۱ K) منتقل شد. دمای مخلوط در داخل سلول تعادل با استفاده از دماسنج حباب (عدم قطعیت ± ۰٫۵ K) بررسی شد. برای اطمینان از تماس محلول مایع و جامد در طول فرآیند انحلال، از یک همزن مغناطیسی استفاده شد. سنجش ها تحت فشار اتمسفر برای ایزوترم های ۲۹۳٫۱۵ K، ۳۰۳٫۱۵ K، ۳۱۳٫۱۵ K و ۳۲۳٫۱۵ K انجام شد.

در نتیجه …

پس از بارگیری سلول تعادل با مخلوط های دوتایی و مقدار اضافی جامد، سرعت هم زدن و دمای ترموستاتیک تنظیم شد. متعاقباً سیستم گردش سیال گرمایشی فعال شد. سیستم به مدت ۳ ساعت تحت هم زدن شدید باقی ماند تا تماس بین قطعات تضمین شود و انتقال جرم فراهم شود. پس از دوره هم زدن، سیستم به مدت ۵ ساعت بدون هم زدن نگه داشته شد تا امکان جداسازی فاز جامد-مایع فراهم شود.

یک سیستم نمونه برداری با استفاده از یک سرنگ پلاستیکی متصل به یک کاتتر فولادی ضد زنگ که به درب سلول تعادل متصل بود، تهیه شد. مقادیر ۱۰ میلی لیتری در سه مدل برداشته شد. پس از نمونه برداری، مقدار جدیدی از جامد و محلول در سلول تعادل قرار داده شد و دمای جدیدی تنظیم شد و آزمایش دوباره آغاز شد. حلالیت هر پلی ال، تعیین شده با میانگین سه تکرار، با استفاده از کسر جرمی و کسر مولی بیان شد.