مقاله دستیابی به شرایط تولید بیشینه سوکروز مونولائورات با طراحی آزمایش

word قابل ویرایش
7 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

دستیابی به شرایط تولید بیشینه سوکروز مونولائورات با طراحی آزمایش

 

چکیده

در این پژوهش، که با هدف دستیابی به دانش فنی تولید یک گروه مهم از مواد فعال سطحی دوستدار محیط زیست و سازگار با بدن به نام سوکروز استر اسید چرب انجام شد، روش تبادل استری با حلال دی متیل سولفوکساید، عامل استری کننده متیل لائورات، کاتالیست همگن کربنات پتاسیم، تحت خلاء و با کاربرد امواج فراصوت از میان روشهای مختلف سنتز انتخاب شد. سپس طراحی آزمایش به روش طراحی یکنواخت برای پارامترهای عملیاتی مهم و قابل بررسی در محدوده تغییرات مناسب انجام شد. پس از انجام هر آزمایش و جداسازی محصولها، نتایج بازده گزارش شد. با برازش بهترین معادله برای محاسبه بازده برحسب پارامترهای بررسی شده، نقطه بهینه در %۷۶/۸۷ بازده ساکروز مونو استر به دست آمد، که شرایط آن عبارت است از: دمای ۷۵/۶˚C، غلظت اولیه شکر ۱/۲۶ mol/L، میزان کاتالیست %۱۰/۳۸ mol/mol، نسبت اضافه شکر

۲/۴۲ (مول سوکروز به متیل لائورات) و زمان خاتمه واکنش ۲/۴۲ ساعت بدست آمد.

کلمات کلیدی: سوکروز استر، تولید شیمیایی، تبادل استری، طراحی آزمایش

نکات برجسته پژوهش

• دستیابی به دانش فنی تولید سوکوروز مونو استر

• درصد تولید بالای محصول

• بدست آوردن معادله تبدیل به وسیله طراحی آزمایشها

-۱ مقدمه

سوکروز مونولائورات یک سوکروز استر اسید چرب است. این دسته از مواد جزء مواد فعال سطحی سبز شناخته میشوند، که علاوه بر داشتن سازگاری مناسب با بدن انسان و زیست تخریبپذیر بودن ، از منابع در دسترس و ارزان قیمت تولید میگردند. این ویژگیهای منحصر به فرد در بین مواد فعال سطحی موجب کاربردشان در صنایع غذایی، آرایشی و بهداشتی، دارو شویندگی و ضدمیکروبی، تولید حشرهکشها و آفتکشها در صنایع کشاورزی و تولید ذرات نانوساختار شده است .[۳-۱]

برای تولید سوکروز استرها از واکنشهای شیمیایی و آنزیمی استفاده شده است. واکنشهای آنزیمی علیرغم داشتن انتخابپذیری بالا در تولید ایزومرها، با در نظر گرفتن زمان واکنش و قیمت کاتالیستهای آنزیمی بازدهی پایینی داشته و از نظر اقتصادی به صرفه نیستند. روشهای شیمیایی شامل واکنشهای تبادل استری، آسیلاسیون، فرایند دو مرحلهای بر پایه دی بوتیل قلع و واکنش میتسونوبو میباشند. در این بین واکنشهای تبادل استری، که خود شامل دو دسته با حلال و بدون حلال میشوند، بیشترین پژوهشها را در بر داشتهاند، که این به خاطر اقتصادیتر بودنشان است،که سبب کاربرد صنعتی این دسته از واکنشها شده است .[۴] در میان شیوههای گوناگون طراحی آزمایش، طراحی یکنواخت برای طراحی آزمایش سامانههای پیچیده و هزینهبر بیشترین کارایی را دارد. در پژوهش انجام شده در این مقاله، پس از انتخاب پارامترهای کیفی و تعیین محدوده پارامترهای کمی، طراحی آزمایش یکنواخت برای پارامترهای کمی مهم و برگزیده شامل دما، غلظت اولیه شکر، مقدار کاتالیست، زمان اتمام واکنش و نسبت شکر (به متیل لائورات) صورت پذیرفت. همچنین جهت تسهیل واکنش و بالا بردن بازدهی مونو استر از فراصوت بهره گرفته شد.

واکنش تبادل استر لائورات از متیل لائورات به سوکروز با کمک کاتالیست کربنات پتاسیم از مکانیسم زیر پیروی میکند :[۴]
• تفکیک کاتالیست:
K2CO3 ⇔ ۲K+ +CO32−
• تشکیل مونو استر:

SuOH + RCOOMe ⇔ SuO(COR) +MeOH

• تشکیل دی استر:
SuO(COR) + RCOOMe ⇔ SuO(COR)2 + MeOH
• صابونی شدن مونو استرها:

SuO(COR) + CO32− +H2O → RCOO− + HCO3− + SuOH

طراحی آزمایش روشی قدرتمند است که این روشها را میتوان برای تمام فرآیندهایی که دارای ورودیها و خروجیهای قابل اندازهگیری باشند، به کار برد. در این روش با تعیین محدودههای گسسته و یا پیوسته برای پارامترهای مستقل، بعد از انجام تعداد مشخصی از آزمایشها، میتوان تابع پاسخ را از روی ضرایب و توانهای متغییرهای مستقل به دست آورد.

-۲ طراحی آزمایش
عوامل موثر بر واکنش با توجه به مقاله اخیری که در همین زمینه به چاپ رسیده است [۲] تعیین شد و پس از تعیین محدوده پارامترهای مؤثر در جدول (۱) آمده است.

جدول.۱ عوامل موثر بر واکنش استری شدن و محدوده مدنظر جهت طراحی آزمایشها

پس از تعیین عوامل موثر بر واکنش و محدودههای تاثیر آنها، جهت مشاهده تاثیر عوامل و محدودههای واکنش، شیوهای برای طراحی آزمایشها تعیین میگردد. با توجه به این که رفتار واکنشهای شیمیایی، رفتاری غیر خطی و پیوسته میباشد، روش طراحی یکنواخت میتواند رفتار غیر خطی واکنشی که ثابت و معادله سرعت در آن معیین نیست را به وسیله معادله پیشنهادی، پیشگویی نماید. بر همین مبنا تعداد دوازده آزمایش در محدوده انتخابی در این تعیین شد و پس از انجام آزمایشها، نتایج بر حسب بازده سوکروز مونو استر به دست آمد.

-۳ شرح آزمایشها

انرژی حاصل از امواج فراصوت سبب تسهیل انجام واکنش شیمیایی میگردد. به همین دلیل در آزمایش یک حمام فراصوت آنالوگ استفاده شد. حمام فراصوت تا حجم ۱/۸ لیتر از آب خالص پر میشد و تحت فرکانس ۲۸ KHz فعال میگردید. جهت پایش دقیق دما و گرمایش سامانه از یک دستگاه گرمکن مجهز به همزن مغناطیسی استفاده شد. همچنین به منظور انتقال انرژی با اتصال لولههای سیلیکونی به دو پمپ پریستالتیک امکان تبدیل حرارتی آب از گرمکن به حمام فراصوت به وجود آمد. شکل سامانه آزمایشی در شکل (۱) به تصویر کشیده شده است.

شکل.۱ نمای سامانه آزمایشی

-۴ نتایج

نتایج حاصل از انجام آزمایشهای پیشنهادی طراحی یکنواخت در جدول (۲) آمده است، که در آن Tem دمای ثابت نگه داشته شده آزمایش، C0 غلظت اولیه شکر، Cat درصد کاتالیزگر، SR نسبت اضافه شکر و tend زمان خاتمه آزمایش میباشند.
جدول .۲ نتایج آزمایشها

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 7 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد