Ksyloosin hydrausprosessin optimointia ksylitolin tuotannossa

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli saavuttaa hydrausprosessin optimoinnilla korkeampi ksylitolin tuotesaanto. Työssä tutkittiin tuotesaannon lisäksi hydrauksessa muodostuvien sivutuotteiden pitoisuuksia ja selvitettiin liuenneen katalyytin pitoisuusmuutoksia. Opinnäytetyön tilaajana toimi Fazer Finland Oy ja opinnäytetyö toteutettiin Fazerin ksylitolitehtaalla Lahdessa. Tehdas tuottaa ensimmäisenä maailmassa ksylitolia kaurankuoresta ja on erinomainen malli kiertotaloudesta ja uusien arvoketjujen luomisesta. Ksylitolin raaka-aineena käytettävä kaurankuori syntyy viereisen kauramyllyn sivuvirtana ja ksylitolin tuotannosta syntyvä jäte hyödynnetään tehtaan energiantuotantoon.

Työn teoriataustassa käsiteltiin ksylitolia ja sen eri tuotantotapoja. Lisäksi tarkasteltiin lignoselluloosan rakennetta ja eri ksyloosipitoisia biomassoja mistä ksylitolia voidaan tuottaa. Hydrausprosessista ja eri prosessiparametreista etsittiin tietoa kirjallisuudesta, tutkimuksista ja artikkeleista. Työn taustatietona oli käytössä myös tilaajan aikaisemmin keräämä data hydrausprosessista ja tuotesaannosta.

Opinnäytetyön kokeellisessa osuudessa seurattiin tuoteajoja vajaan kolmen kuukauden ajan ja tehtiin muutoksia valittuihin prosessiparametreihin. Työssä tehdyt tuoteajot olivat osa tehtaan normaalia tuotantoa. Prosessiparametrien vaikutuksia seurattiin prosessiseurannan kirjanpidon ja näyteanalyysien tulosten kautta.

Saatujen tulosten perusteella havaittiin tehdyillä prosessiparametrimuutoksilla positiivinen vaikutus ksylitolin tuotesaantoon ja sivutuotteiden pitoisuuksiin. Ksylitolin keskimääräiseen pitoisuuteen saavutettiin lähtötilanteen ja seurantajakson välillä noin 8 % kasvu. Vastaavasti sivutuotteena reaktiossa muodostuvan arabitolin keskimääräinen pitoisuus väheni lähes 60 % ja sorbitolin lähes 25 %. Tämän työn perusteella saatiin vahvistettua parametrimuutoksien vaikuttavuutta ja todennettua niiden merkitys tuotesaannolle ja sivutuotteiden muodostumiselle. Tulosten perusteella ei voida kuitenkaan vielä todeta, että työssä olisi saavutettu juuri se optimaalisin taso prosessiparametrien ja tuotesaannon suhteen, mutta tämä työ tarjoaa erittäin hyvät lähtökohdat prosessin jatkokehitykselle. Lisätutkimusta tarvitaan myös vielä liuenneen katalyytin pitoisuusmuutoksien aiheuttajan selvittämiseksi.