دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی (طراحی فرآیند)

عنوان:

مدلسازی ریاضی از استخراج فوق بحرانی روغن آفتابگردان

چکیده

روش های قدیمی استخراج روغن از دانه های گیاهی با حلال هایی مانند هگزان که ماده ای سمی بوده و اثرات نامطلوبی برجا می گذارد جای خود را به حلال های فوق بحرانی داده است. استخراج با سیال فوق بحرانی مزایای مهمی را نسبت به سایر روش های معمولی استخراج دارد؛ از جمله این مزایا می توان دمای پایین عملیات و امکان جداسازی کامل حلال از محصول نهایی اشاره کرد، تاکنون مواد مختلفی به عنوان حلال در حالت فوق بحرانی به کار گرفته شده است، با این وجود استفاده از دی اکسید کربن به عنوان سیال فوق بحرانی بسیار معمول شده و این موضوع به دلیل خواصی چون غیرسمی بودن، ارزان و در دسترس بودن و در نهایت شرایط بحرانی مناسب این ماده می باشد.

در این پروژه استخراج روغن آفتابگردان از دانه های آن به وسیله دی اکسید کربن فوق بحرانی به صورت ریاضی مدلسازی شده و نتایج حاصل از حل مدل ریاضی با داده های تجربی به دست آمده با روش سوکسله و نتایج تجربی و تئوری محققان دیگر مقایسه گردیده است.

در این مطالعه استخراج روغن از دانه های آفتابگردان با استفاده از فرآیند استخراج به کمک سیال فوق بحرانی با روش هسته منقبض شونده (shrinking core) در یک ستون استخراج پر شده در دماهای 313، 333 و 353 کلوین و فشارهای 20 تا 60 مگاپاسکال با قطر ذره 0/23 میلیمتر مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر پارامترهای عملیاتی مانند دما، فشار، قطر ذرات و دبی حلال بر راندمان استخراج بررسی گردیده و روابط و پارامترهای موجود در مدل مانند ضریب نفوذ موثر در ذرات، Dep، ضریب انتقال جرم در بستر و ذره، Kf و K’f، ضریب پراکندگی محوری، DL، محاسبه شده است.

مقدمه

روغن ها و چربی ها از دیرباز به عنوان غذا استفاده می شوند. با این حال آنها برای مصارف غیر خوراکی نیز به کار رفته که استفاده به عنوان روغن چراغ و روان کننده از جمله قدیمی ترین موارد کاربرد آنهاست. در سال های اخیر بیشترین استفاده را در تهیه رنگ، لاک و صابون داشته اند. چربی ها و اسیدهای چرب و مشتقات آنها همچنین در مواد شوینده و آرایش به کار می روند. قابلیت استفاده گسترده از ترکیبات روغنی به عنوان منابع تجدید شونده و جایگزینی برای سوخت فسیلی و مشتقات آن که هم اکنون با قیمت ارزان تری به بازار عرضه می شوند در دست بررسی است.

روغن های گیاهی دارای مزایای ویژه اند از جمله آنها می توان به قابلیت تجدید و تجزیه بیولوژیکی آنها اشاره نمود. روغن های گیاهی همچنین دارای خواص فنی عالی بوده بیماری زایی و آلرژی زایی کمتری دارند. مهمترین عیب روغن های گیاهی بالا بودن قیمت، محدودیت پایداری در برابر اکسیداسیون، ویسکوزیته بالای آنهاست.

از آنجا که روغن های گیاهی و اسیدهای چرب عمدتا مصرف خوراکی دارند لذا مصرف غیر خوراکی آنها کمتر مورد توجه بوده است. آنها حتی تا حدی جایگزین سوخت فسیلی در صنعت شده اند. ارزش صنعتی یک روغن گیاهی معمولا بستگی به میزان اسید چرب خاص آن روغن و سهولت تغییر دادن این اسید چرب دارد. طول معمول زنجیره اسیدهای چرب از C:12 – C:12 با اسیدهای اشباع و غیر اشباع منو، دی و تری متغیر است.

درجه اشباع چربی های حیوانی به جز روغن های ماهی بیشتر از روغن های گیاهی اشباع شده است، به همین علت آنها از نظر ارزش غذایی مطلوب نمی باشند. ضمنا چربی های مورد نیاز بدن انسان صرفا با مصرف کره یا روغن حیوانی تامین نمی شود.

1) دانه های روغنی

دانه های روغنی منابع سرشار از انرژی و تغذیه اند. روغن ها و چربی های موجود در آنها به عنوان روغن های خوراکی و مواد خام صنعتی به کار می روند. پروتئین های موجود در بعضی از دانه های روغنی برای تغذیه انسان و پروتئین موجود در برخی دانه های روغنی دیگر به عنوان خوراک دام مصرف می شوند. دانه های روغنی همچنین دارای هیدرات های کربن، ویتامین ها و مواد معدنی می باشند. کنجاله آنها نقش بسیار مهمی در رفع سوء تغذیه و تامین کالری مورد نیاز توده های انسانی و دام ها دارد. به علاوه روغن های گیاهی برای روان ساختن سطوح تماس، پوشش سطوح، تهیه مواد آرایشی و به عنوان مواد خام برای فرآورده های مختلف صنعتی کاربرد دارد.

1-1- مصارف عمومی روغن های گیاهی

در ذیل به مهم ترین مشتقات روغن ها و چربی ها و موارد مصرف آنها در زندگی انسان ها اشاره می شود.

الف) مصرف در صابون ها

اسیدهای چرب صابونی شده از دوران باستان تاکنون جز ابتدایی ترین عوامل فعال سطوح بوده اند. نسبت های مختلف C12 – C14 – C16 – C18 اسیدهای چرب برای تهیه صابون هایی که در آب خوب کف می کند و از خاصیت شویندگی مطلوب برخوردارند به کار می روند.

ب) مصرف در مواد آرایشی و دارویی:

روغن هایی مانند روغن نارگیل، بادام زمینی، کنجد و روغن کرچک مصارف دارویی دارند آنها همچنین در ساخت صابون های مخصوص مانند کرم های ریش تراش، کرم صورت و لوسیون مو به کار می روند. روغن های گیاهی به عنوان امولسیون کننده در کرم ها و محلول های شوینده عمل می کنند و ناقل ویتامین ها می باشند.

ج) مصرف در پلاستیک و پلیمرها:

استریفیکاسیون اسیدهای دو بنیانه با الکل های پلی هیدروکسی تولید زرین های آلکیل می کنند که در حلال های معمولی حل می شوند و از آنها به عنوان پلیمرهای محکم و انعطاف پذیر و برای پوشش های محافظ استفاده می گردد. رزین های اورتان با استریفیکاسیون دی ایزوسیانات ها با اسیدهای دو بنیانه ساخته می شوند. رزین هاین اپوکسی از ترکیبات پلی اپوکسید و دی فنلی به دست می آید.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.