Skip to main content
SUPERVISOR
S.Mohammad Ghoreshi
سیدمحمد قریشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shima Masghati
شیما مسقطی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Experimental Investigation, Modeling and Optimization Supercritical Extraction of Eugenol and Cinnamaldehyde from Cinnamon Bark
Supercritical fluid extraction is powerful new technique in separation processes and environmentally is more appropriate than many other methods such as organic solvent extraction. Cinnamaldehyde and Eugenol are two active constituents of cinnamon and therapeutic for different disease especially diabetes and cancer. In this study, Cinnamaldehyde and Eugenol was extracted via (SC-CO 2 ) with methanol as an entrainer and subsequently the results were compared with Soxhlet method as the base case of 100% recovery. The extracted samples were analysed by gas chromatography (GC) and Response surface methodology was employed to optimize the extraction parameters. The effects of temperature, pressure, flow rate of CO 2 and extraction time on the recoveries of Cinnamaldehyde and Eugenol were investigated in the range of 40-80 , 10-30 MPa, 0.5-2.5 ml/min and40-120min, respectively. Cinnamaldehyde and Eugenol recovery results indicated that the data adequately fitted into a second-order polynomial model. R 2 and modified R 2 of the model are 95.26% and 91.11%, for Cinnamaldehyde and 97.93%, 96.12% for eugenol respectively. It was predicted that the optimum extraction conditions within the experimental ranges for cinnamaldehyde would be the pressure of 20.3 MPa, temperature of 68.2 o C, flow rate of1.8 ml/min, and extraction time of 95.7 min with maximum recovery 54.79 w/w%. and the eugenol recovery results indicated that the maximum recovery of 38.42 w/w% was obtained at optimal operating conditions of 42.04 o C, 20.7 MPa, 2.3 ml/min and 118 min (dynamic extraction time). Moreover, in the present study, mathematical modeling for (SC-CO 2 ) extraction of Cinnamaldehyde and Eugenol from cinnamon bark, was performed by two methods. The first model, broken and intact cell (BIC), is a general model on the base of mass transfer equations. first part of extraction was controlled by phase equilibrium and during the process, analysts diffuse on surface of particle and internal diffusion controlled by mass transfer coefficient in solid phase. Model parameters are such as volumetric mass transfer coefficient in fluid phase, volumetric mass transfer coefficient in solid phase and the analyst concentration ratio in intact ad broken cells. Two first parameters calculated by Empirical Correlations and third parameter achieved by experimental data's in order to minimize the absolute average deviations(AAD) between model results and experimental data's. In second model the effects of axial dispersion in fluid phase, film mass transfer resistance, pore diffusivity inside the particles has been investigated. The mass transfer parameters, i.e., effective pore diffusivity, film mass transfer coefficient and axial dispersion, along with the solubility parameter were chosen as the model parameters. The first three parameters were predicted using imperial correlations. Henry law was used to describe the equilibrium state of solid and pore fluid phases. Genetic algorithm was applied to determine the optimal value of Henry coefficient such that to minimize the absolute average deviations (AAD) between the experimental and predicted extraction recoveries. Finally, there was obvious good agreement between two methods of optimization (genetic algorithm and RSM).
استخراج با سیالات فوق بحرانی (SFE) تکنیک قدرتمند و جدیدی در فرایندهای جداسازی است و از لحاظ زیست محیطی از بسیاری از روش های دیگر همچون استخراج به کمک حلال آلی بسیار مناسب تر می باشد. سینامالدهید و اوژنول دو نمونه از اجزای فعال پوست درخت دارچین بوده که برای درمان انواع بیماری ها به ویژه بیماری دیابت و سرطان مفید هستند. در این مطالعه، سینامالدهید و اوژنول بوسیله دی اکسید کربن فوق بحرانی به همراه متانول به عنوان جز همراه استخراج شدند و در نهایت نتایج به دست آمده با روش سوکسله به عنوان استخراج 100% مقایسه گردید. نمونه های استخراجی به وسیله کروماتوگرافی گازی (GC) آنالیز شد و پارامتر های استخراج به کمک روش رویه پاسخ بهینه‌سازی گشت. تاثیرات دما، فشار، نرخ جریان CO 2 و زمان استخراج بر روی بازیابی سینامالدهید و اوژنول در بازه ی o C 80-40، MPa 30-10 ، ml/min 5/2- 5/0 و min 120-40 به ترتیب مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بازیابی سینامالدهید و اوژنول نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. R 2 وR 2 اصلاح شده مدل برای سینامالدهید 26/95 و 11/91 و برای اوژنول 93/97 و 12/96 به ترتیب به دست آمد. پیش‌بینی شد که شرایط عملیاتی برای استخراج بهینه سینامالدهید در محدوده آزمایش ها بایستی فشار استخراجMPa3/20 و دمای o C 2/68 و نرخ جریان ml/min8/1 و زمان دینامیک min 7/95 با بازیابی 79/54% باشد. و بازیابی اوژنول نیز نشان داد که بیشترین بازیابی 42/38% در شرایط عملیاتیMPa 7/20 و o C04/42 و ml/min 3/2 و min 118 (زمان استخراج دینامیک) به دست می آید. همچنین، در مطالعه حاضر، مدل‌سازی ریاضی به دو روش برای استخراج سینامالدهید و اوژنول از پوست درخت دارچین با استفاده از دی اکسید کربن فوق بحرانی انجام شد. مدل اول (مدل سلول‌های شکسته و سالم)، مدل جامعی براساس معادلات انتقال جرم می‌ باشدو دراین مدل تعادل فازی بخش اول استخراج را کنترل کرده و در طول فرآیند استخراج، حل‌شونده به سطح ذره نفوذ کرده و نفوذ داخلی ضریب انتقال جرم فاز جامد مدل می‌‌شود. پارامترهای مدل شامل ضریب حجمی انتقال جرم در فاز سیال، ضریب انتقال جرم حجمی در فاز جامد و نسبت غلظت حل‌شونده در سلول‌های سالم و شکسته می‌باشند که دو پارامتر اول از طریق روابط تجربی و پارامتر سوم از طریق نتایج آزمایشگاهی محاسبه گردید به گونه‌ای که خطای میانگین مطلق (AAD) میان نتایج مدل و داده های تجربی حداقل گردد. در مدل دوم تاثیر پراکندگی محوری در فاز سیال، مقاومت انتقال جرم فیلمی و نفوذ حفره ای در داخل ذرات در نظر گرفته شده است. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، پراکندگی محوری و پارامتر حلالیت می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده و رابطه ی هنری برای بیان حالت تعادلی بین فاز جامد و سیال داخل حفره ها استفاده شده است. برای محاسبه مقادیر بهینه ی ثابت هنری از الگوریتم ژنتیک استفاده شد به گونه ای که خطای میانگین مطلق (AAD) میان نتایج مدل و داده های تجربی حداقل گردد. در نهایت تطابق خوبی بین دو روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک و RSM مشاهده گردید.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی