Estudo de caso do processo de dessalinização e descoloração do xilitol da Sunresin

1. Natural Sweetener: Xylitol

Xylitol is a natural sweetener that's hard to extract but has lots of benefits. It's an organic compound that comes from Finland and is extracted from plants like birch trees, oak trees, corn cobs, and sugarcane bagasse. In nature, xylitol is widely distributed and found in various fruits, vegetables, and grains, but in low concentrations.

It's actually an intermediate in the body's normal carbohydrate metabolism, making it a great sugar substitute for people with diabetes. Xylitol has many functions, including sweetening, improving liver health, preventing tooth decay, aiding weight loss, and stabilizing blood sugar levels. It can be used as a substitute for sugar in households to prevent diabetes and obesity caused by excessive sugar consumption.

2. Upstream and downstream industrial applications of xylitol

The xylitol industry chain is relatively simple. Upstream, the supply of raw materials relies mainly on agricultural waste materials rich in polysaccharides such as corncobs, wheat straw, cottonseed hulls, as well as microorganisms, enzymes, and other sources. The midstream industry consists of xylitol manufacturers and suppliers, while downstream users are primarily found in the food processing, pharmaceutical, daily chemical, and other industries. In the downstream market, xylitol is mainly used in candy, with various types of candy accounting for 78.65% of the market. In the global xylitol chewing gum sector, it holds the first place with a market share of 66.3%, followed by candy and chocolate with 15.3%, and medical and personal care with 11.3%. Other fields represent 7.1% of the market.

3. Current Status of the global and domestic xylitol industry

The global xylitol market size has been increasing year by year, while the xylitol production in China has been declining. The overall global xylitol market size has been on an upward trend, increasing from $800 million in 2017 to $993 million RMB in 2021, with a 5-year CAGR of 4.4%. The growth rate of the global xylitol market size has remained stable, with a steady increase of over 5% from 2018 to 2021, reaching 5.53% in 2021. It is estimated that the global xylitol market size will reach $1.11 billion in 2023, indicating significant market potential.

A China é atualmente o maior produtor e exportador mundial de xilitol. As exportações nacionais de xilitol geram receitas significativas e apresentam preços de exportação estáveis. O volume de importação de xilitol na China é relativamente pequeno, com o valor máximo de US$ 805.600 em 2017 e o mínimo de apenas US$ 171.500 em 2019. Isso se deve principalmente às grandes flutuações no preço de importação do xilitol, que ultrapassou US$ 100.000/tonelada em 2020 e 2022. Além disso, o preço de importação do xilitol é geralmente superior ao preço de exportação. As exportações nacionais de xilitol geram mais receita, com valores geralmente superiores a 100 milhões de dólares, atingindo 188 milhões de dólares em 2018 e 150 milhões de dólares em novembro de 2022, muito acima dos 115 milhões de dólares exportados em 2021. O preço médio de exportação do xilitol nacional se mantém estável em 3.000 dólares/tonelada, indicando uma receita relativamente estável com a exportação do produto.

4. Seleção de resina para produção de xilitol e soluções de processo

Em resposta à alta pressão osmótica dos produtos de álcool de açúcar sobre as resinas, a Sunresin Technology desenvolveu  SEPLITE ® Monojet™ LSF974  e  SEPLITE ® Monojet™ LSF9730  Resinas de troca iônica com partículas uniformes injetadas, caracterizadas por tamanho de partícula uniforme, boa resistência e longa vida útil. Além disso, o tamanho uniforme das partículas reduz a queda de pressão no leito de resina, resultando em uma maior capacidade de processamento de líquidos online em comparação com resinas convencionais, como...  SEPLITE ® LSF970  e  SEPLITE ® LSF973 A resina também apresenta uma menor taxa de quebra e um melhor efeito de remoção de impurezas, o que pode melhorar significativamente a eficiência da produção e reduzir os custos de produção.

Além disso, a Sunresin desenvolveu o processo de separação cromatográfica contínua de sais SSMB e o processo de troca iônica contínua para solucionar o problema comum do alto teor de sal em açúcares de madeira hidrolisados, como sabugo de milho e semifibras pegajosas.

Processo de Cromatografia Contínua Sequencial em Leito Móvel Simulado (SSMB): Este processo foi desenvolvido para a separação de açúcares e sais do hidrolisado de xilose com alto teor de sais e pigmentos, utilizando resina cromatográfica personalizada e um sistema que explora o mecanismo de exclusão iônica da resina. Todo o processo requer apenas água pura, sem o consumo de ácidos ou álcalis, resultando na remoção de mais de 90% do conteúdo de cinzas e parte dos pigmentos. Isso reduz a carga sobre os sistemas de troca iônica subsequentes, diminui o consumo de resina e, consequentemente, reduz o consumo de agentes regeneradores.

O processo contínuo de troca iônica simula o movimento da coluna de resina através de conjuntos de válvulas para melhorar a utilização e a eficiência da resina. Com a mesma capacidade de produção, o consumo de resina é menor, e as colunas de resina multiestágio podem reutilizar material, agente de regeneração e água de enxágue, reduzindo significativamente os custos operacionais.

5. Aplicação de dispositivo de troca iônica contínua

Para maximizar as vantagens de desempenho da resina, a Sunresin projetou um dispositivo de troca iônica contínua mais avançado. Através do layout matricial de válvulas autocontroladas, é possível alternar e reutilizar rapidamente as colunas de resina, reduzindo significativamente o consumo de materiais (ácidos, álcalis, água) durante o processo de produção.

A resina e os equipamentos podem operar continuamente, com alta taxa de utilização, fornecendo matéria-prima estável e ininterrupta para as etapas subsequentes do processo. Comparado aos sistemas tradicionais de leito fixo, o consumo de resina pode ser reduzido em 50 a 80% e o consumo de regenerante em 35 a 60%.