Betainin şeker pancarı işleme süreci yan ürünlerinden tepkimeli özütleme yöntemi ile geri kazanımı

Abstract

Betain (N,N,N-trimetilglisin), ilk olarak şeker pancarından (Beta vulgaris) izole edilmiş olan zwitter iyon yapıdaki küçük bir amonyum bileşiğidir. Hücreleri osmotik strese karşı koruyan ve aynı zamanda karaciğerde metiyonin döngüsüne katılan önemli bir aminoasittir. Bu yüksek lisans tezinde tarım, kozmetik, yem, ilaç ve sağlık endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan betainin sulu çözeltilerinden ve şeker endüstrisi yan ürünlerinden tepkimeli özütleme tekniği ile geri kazanımı incelenmiştir. Sabit betain derişiminde özütleyici miktarı, çözücü türü, sıcaklık ve pH gibi çeşitli parametrelerin işleme etkileri incelenmiştir. Sulu fazlardaki betain derişimi HPLC ile belirlenmiştir. Sonuçlar, dağılım katsayısı (KD) ve özütleme derecesi (%E) değerlerini hesaplamak için kullanılmıştır. İlk olarak kinetik çalışmalar gerçekleştirilmiştir ve sulu betain çözeltisinden organik fazabetain transferi melas ve şilempe sulu çözeltilerine göre çok daha kısa sürede tamamlanmıştır. Çalışmalar başlangıç pH değerinin betainin sulu çözeltilerinden geri kazanımına önemli bir etkisinin olmadığını gösterilmiştir. Melas ve şilempe çözeltileri ile elde edilen en yüksek ayırma verimlerine sırasıyla pH=6 ve pH=5'te ulaşılmıştır. Başlangıç özütleyici derişimindeki artışla geri kazanım yüzdesi de artmıştır. Çalışmada dört organik faz çözücüsü (1-oktanol, tolüen, dimetil fitalat ve metil izobütil keton) test edilmiş ve apolar çözücülerin daha başarılı olduğu gözlenmiştir. Elde edilen en yüksek geri kazanım verimleri betain sulu çözeltisi, melas ve şilempe çözeltileri için sırasıyla %E = %71,2 (KD = 2,47), %67,5 (KD = 2,08), %74,2 (KD = 2,88)'dir. Şeker içeren sentetik betain çözeltisi ile yürütülen çalışmalar ortamdaki sükroz varlığının ayırma verimliliği üzerinde kritik bir role sahip olmadığını göstermiştir. Organik faza aktarılan betain ikinci sulu faza özütlenerek geri kazanılmıştır. Organik fazdaki betainin önemli bir kısmı ikinci sulu faza iletilmiştir. Çalışmada betainin sulu çözeltilerden uygun çözücüler ve özütleyici kullanılarak tepkimeli özütleme yöntemi ile geri kazanılabileceği gösterilmiştir.

Betaine (N,N,N-trimethylglycine) is a small ammonium compound in zwitterion structure, which was first isolated from sugar beet (Beta vulgaris). It is an important amino acid that protects cells against osmotic stress and also participates in the methionine cycle in the liver. In this MS thesis, the recovery of betaine from its aqueous solutions and sugar industry by-products, which is widely used in the agriculture, cosmetics, feed, pharmaceutical and health industries by the reactive extraction technique was investigated. The effects of various parameters such as the amount of extractant, the use of different solvent type, temperature and pH at the determined betaine concentration were investigated. The betaine concentration in the aqueous phases was determined by HPLC. The results were used to calculate the distribution coefficient (KD) and degree of extraction (E%) values. Firstly, kinetic studies were performed and betaine transfer from aqueous solutions to the organic phase was completed faster than the transfer rate in the solutions of molasses and vinasse decreased as the phases approached equilibrium. Studies have shown that the initial pH value does not have a significant effect on the recovery of betaine from aqueous solutions. The highest separation efficiencies obtained with molasses and vinasse solutions were at pH = 6 and pH = 5, respectively. The percentage recovery increased with the increase in the initial extractant concentration. Four organic phase solvents were tested in the study, and apolar solvents were observed to be more successful. The highest recovery percentage obtained is E% = 71.2% (KD = 2.47), 67.5% (KD = 2.08) 74.2% (KD = 2.88) for betaine aqueous solution, molasses and vinasse solutions, respectively. The presence of sucrose in the environment does not play a critical role in the separation efficiency. The betaine transferred to the organic phase was recovered by extracting into the second aqueous phase. A significant amount of the betaine in the organic phase was transformed into the second aqueos phase. In the study, it has been shown that betaine can be recovered from aqueous solution by reactive extraction method using suitable solvents and extractants.