Loading...

Theoretical and Experimental Study of Essential oil Extraction from Damask Rose Flower

Darvishi Noshabadi, Mohammad Amin | 2021

2372 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 54684 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Gothbi, Cyrus; Karimi Sabet, Javad
  7. Abstract:
  8. The use of medicinal plants to improve living standards has coincided with the history of human life. Throughout history, man has had no choice but to resort to plants. Among all the plants, Iranians have had a deep connection with Mohammadi flowers and throughout history have tried to extract the plant in various ways. Therefore, in this article, we have examined the method of supercritical extraction. In order to create a criterion for comparing the maximum extraction rate with the Soxhlet method and with the help of normal hexane solvent, the extraction operation was performed and its efficiency was estimated to be equal to 1.02%. Then, with supercritical experiments, it was found that increasing the pressure and retention time increases the extraction rate and increasing the temperature has an inverse effect on the extraction rate. Recovery was based on dried plant with 54.9% of 2-phenylethanol. On the other hand, these parameters were also investigated for the extraction of 2-phenyl ethanol, and consequently temperature has a key effect on the extraction of this substance and increasing the temperature increases the extraction of this substance, so the maximum extraction is in the temperature of 50 degrees is equal to 58.8%. In the simulation chapter, according to the equilibrium data obtained at a residence time of 270 minutes, the extraction modeling was performed using the peng-Robinson equation of state and the binary interaction coefficients were optimized using the genetic algorithm. These coefficients were obtained with values of kij=0.311 and lij=0.037 Then, the process was simulated and the extraction unit of the solvent was investigated according to the ping-Robinson information obtained in the previous step. The most suitable temperature and pressure range for proper separation, reduce the recovery cost and reduce the amount of compensatory dioxide to the cycle (make-up) temperature range was 40-55 bar and 15-25 C At the end, simulation was performed by Hayes software and units were designed with the help of Wallace handbook. For example, extraction tanks with a volume of 200 liters with a length to diameter ratio of 3 and a thickness of 0.915 were considered to withstand a pressure of 125 bar. And an estimate of the cost of each equipment was made. In the appendix, the economic review of this project was performed, which showed that the project ROI is equal to 154% and the project PBP is equal to 0.62
  9. Keywords:
  10. Economic Analysis ; Supercritical Extraction ; Essential Oil ; Damask Rose ; Supercritical Carbon Dioxide ; Peng Robinson Equation of State ; Solubility Modelling

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل 1: مقدمه
    • 1-1- مقدمه
    • 1-2- بررسی اقلیم‌‌های گل محمدی ایران
      • جدول (1-1) وضعیت تولید گل محمدي در سال 98 و سطح زیر کشت در واحد هکتار
  • فصل 2: مروري بر مطالعات انجام شده
    • 2-1- مقدمه
    • 2-2- معرفی گیاه گل محمدی
      • شکل (2-1) گیاه گل محمدي غنچه و برگ‌‌ها
    • 2-3- مشخصات ظاهری گیاه
    • 2-4- بررسی گونه‌‌های گیاه گل محمدی
      • شکل (2-2) فرضیه هرست از گل رز باغی قدیمی وي آنها را به پنج دسته تقسیم کرد: گالیکا، دامسک، آلبا، سنتفولیا و موس از آنجایی که موس از سنتفولیا و گالیکا ریشه می‌گیرد از نوع گالیکا محسوب می‌شود(موس و گالیکا در تصویر رسم نشده‌اند).
    • 2-5- اسانس گل محمدی
      • 2-5-1- اسانس اول و دوم
      • 2-5-2- اسانس تام
      • 2-5-3- کانکریت
      • 2-5-4- روغن مطلق
        • جدول (2-1) انواع محصولات با ارزش افزوده بالا از گل محمدی
    • 2-6- ترکیبات شیمیایی موجود در عصاره گل رز
      • جدول (2-2) مقایسه درصد ترکیبات موجود در عصاره‌های مختلف
      • جدول (2-3) ترکیب درصد اسانس مطلق رز
      • جدول (2-4) ترکیب درصد اسانس مطلق تجاري ترکیه‌اي و بلغاري
      • جدول (2-5) ترکیب درصد مواد موجود به کمک روش استخراج با آب و اسید
      • جدول (2-6) درصد اسانس ترکیبات گل رز مناطق مرکزي ایران به کمک روش تقطیر و استخراج اسید
      • 2-6-2- سیترونیلول
        • جدول (2-7) خواص فیزیکی شیمیایی سیترونیلول
      • 2-6-3- ژرانیلول
        • جدول (2-8) خواص فیزیکی شیمیایی ژرانیلول
      • 2-6-4- نرول
        • جدول (2-9) خواص فیزیکی شیمیایی نرول
      • 2-6-5- فنیل اتیل الکل
        • جدول (2-10) خواص فیزیکی شیمیایی فنیل اتیل الکل
    • 2-7- کاربردهای روغن و گیاه گل محمدی
      • 2-7-1- کاربردهای درمانی
      • 2-7-2- کاربردهای خوراکی
      • 2-7-3- کاربردهای معطره
        • شکل (2-3) ادو پرفیوم زنانه شانل مدل Coco Mademoiselle
        • شکل (2-4) ادو پرفیوم زنانه لانکوم مدل Tresor Midnight Rose
        • شکل (2-5) ادکلن مردانه پاکو رابان مدل Million Intense
        • شکل (2-6) ادو تویلت مردانه کلینیک مدل Happy
    • 2-8- تحقیقات انجام شده در زمینه استخراج
    • 2-9- نتیجه گیری
  • فصل 3: روش های جداسازی
    • 3-1- مقدمه
    • 3-2- روش‌‌های جداسازی
      • 3-2-1- روش (soxhlet) سوکسله
        • شکل (3-1) طرح ساده‌ای از روش استخراج Soxhlet
      • 3-2-2- روش تقطیر
      • 3-2-3- تقطیر با آب
        • شکل (3-2) روش تقطیر با آب
      • 3-2-4- استخراج با حلال
        • شکل (3-3) روش استخراج با حلال
      • 3-2-5- استخراج به کمک امواج فراصوت
      • 3-2-6- استخراج به کمک ریز موج و بدون حلال
        • شکل (3-4) طرح ساده‌اي از فرایند استخراج به کمک ریز موج و بدون حلال
      • 3-2-7- استخراج توسط حلال کمک شده با امواج مایکروویو27F
        • شکل (3-5) طرح ساده‌اي از روش استخراج Soxhlet به کمک ریزموج
      • 3-2-8- روش پرس سرد
        • شکل (3-6) روش پرس سرد
      • 3-2-9- استخراج با چربی
        • شکل (3-7) روش استخراج با چربی
      • 3-2-10- استخراج با مایع فشار بالا
        • شکل (3-8) طرح آزمایشگاهی از فرایند استخراج با مایع فشار بالا
      • 3-2-11- استخراج با آب در زیر نقطه بحرانی
        • شکل (3-9) طرح ساده‌اي از فرایند استخراج با آب زیر نقطه بحرانی HHP : پمپ فشار بالا
    • 3-3- استخراج با سیال فوق بحرانی
      • 3-3-1- تاریخچه
      • 3-3-2- تعریف سیال فوق بحرانی
        • شکل (3-10) نمودار فازي کربن دي اکسید
      • 3-3-1- انتخاب سیال مناسب برای استخراج
        • جدول (3-1) معیار‌‌های انتخاب سیال مناسب
        • جدول (3-2) سیال‌‌های پرکاربرد
        • شکل (3-11) استخراج با سیال فوق بحرانی
      • 3-3-2- خواص فیزیکی سیالات فوق بحرانی
        • جدول (3-3) مقایسه خواص گاز و مایع و سیال فوق بحرانی
      • 3-3-3- دانسیته سیال فوق بحرانی
        • شکل (3-12) نمودار فازي ترکیب خالص در مجاورت نقطه‌ی بحرانی
        • شکل (3-13) دانسیته دي اکسیدکربن برحسب دما و فشارهاي مختلف
      • 3-3-4- نفوذ پذیری و ویسکوزیته سیال فوق بحرانی
        • شکل (3-14) ویسکوزیته دیاکسیدکربن بر حسب در دما و فشارهاي مختلف
        • شکل (3-15) نفوذ پذیري دي اکسیدکربن برحسب دما در فشارهاي مختلف
      • 3-3-5- انحلال پذیری در سیال فوق بحرانی
      • 3-3-6- ایزوترم‌هاي انحلالپذیري و پدیده تقاطع
        • شکل (3-16) حلالیت یک جزء در حلال فوق بحرانی
        • شکل (3-17) تغییرات نمایی ایزوترم‌های حلالیت فنانترن در اتیلن فوق بحرانی با چگالی
      • 3-3-7- ایزوبار‌‌های حلالیت
  • فصل 4: عملیات تجربی
    • 4-1- دستگاه استخراج با سیال فوق بحرانی
      • شکل (4-1) 1- مخزن CO2 2-پیش گرم کن 3-بوستر افزایش دهنده فشار 4-شیر ورودی 5- مخزن استخراج درون حمام آب گرم 6-شیر فشار برگشتی 7- شیر خروجی 8-ارلن جمع آوری نمونه
      • شکل (4-2) سیستم استخراج فوق بحرانی
      • 4-1-2- مخزن دی اکسید کربن
      • 4-1-3- مخزن پیش گرم کننده
      • 4-1-4- بوستر
      • 4-1-5- حمام آب گرم
        • شکل (4-3) نمایی از حمام آب گرم
      • 4-1-6- مخزن استخراج
        • شکل (4-4) الف:) سل‌‌های یک طرفه ب) دو طرفه[50]
        • شکل (4-5) سل یک طرفه استفاده شده
      • 4-1-7- شیر تنظیم کننده فشار برگشتی
        • شکل (4-6) تنظیم کننده فشار برگشتی
      • 4-1-8- جمع آوری نمونه
    • 4-2- روش انجام آزمایش
      • 4-2-1- مواد استفاده شده
      • 4-2-2- آماده سازی مواد
      • 4-2-3- استخراج با دی اکسید کربن فوق بحرانی
      • 4-2-4- آنالیز محصول استخراج فوق بحرانی
    • 4-3- استخراج سوکسله
      • (4-1)
      • (4-2)
      • شکل (4-7) سیستم سوکسله مورد استفاده
      • شکل (4-8) میزان استخراج حسب زمان بر مبنای گل خشک
      • شکل (4-9) نمودار کروماتوگرام اسانس استخراج شده با روش سوکسله
      • 4-3-2- اندازه گیری عصاره استخراجی
    • 4-4- استخراج فوق بحرانی
      • 4-4-1- طراحی آزمایش
        • جدول (4-1) سطوح کدگذاری شده و مقادير واقعی پارامترهای آزمایش
        • جدول (4-2) طراحی آزمایش صورت گرفته
      • 4-4-2- آنالیز داده‌ها
      • 4-4-3- - آنالیز داده‌‌های آزمایشگاهی مربوط به کل عصاره‌ی استخراجی
        • (4-3)
          • جدول (4-3) نتایج حاصله از آزمایشات برای استخراج کل عصاره
          • جدول (4-4) نتایج حاصله از آزمایشات برای استخراج 2 – فنیل اتانول
        • (4-4)
        • (4-5)
        • شکل (4-10) مقایسه داده های تجربی و خط رابطه ی پیش بینی کننده
      • 4-4-4- آنالیز داده‌‌های آزمایشگاهی مربوط به استخراج لینولنیل الکل
        • شکل (4-11) طیف GC/MS مربوط به آزمایش شماره 3
          • جدول (4-5) نتایج حاصله از بررسی ترکیب درصد مواد موجود در عصاره
      • 4-4-5- تحلیل نمودارهای سطح پاسخ
        • شکل (4-12) نمودار سطح پاسخ a مربوط به استخراج کل عصاره و b مربوط به استخراج 2-فنیل اتانول
        • شکل (4-13) بررسی اثر زمان ماند بر میزان استخراج در محدوده ی 120 الی 240 دقیقه
      • 4-4-6- تعیین شرایط بهینه عملیات
        • شکل (4-14) نمودار شرایط بهینه عملیات
  • فصل 5: مدلسازی وحلالیت چند جزئی در سیال فوق بحرانی
    • 5-1- مقدمه
    • 5-2- - روش‌‌هاي مختلف مدل سازي حلالیت در سیال فوق بحرانی
    • 5-3- مدل سازي حلالیت چندجزیی با استفاده از معادله‌ حالت
      • (5-1)
      • (5-2)
      • (5-3)
      • (5-4)
    • 5-4- معادلات حالت درجه سه28F
      • (5-5) .
      • 5-4-1- معادله حالت پینگ رابینسون
        • (5-6)
        • (5-7)
        • (5-8)
        • (5-9)
        • (5-10)
    • 5-5- قوانین اختلاط
      • 5-5-1- قانون اختلاط واندروالس
        • (5-11)
        • (5-12)
        • (5-13)
        • (5-14)
        • (5-15)
    • 5-6- ضرایب برهمکنش دوتایی
    • 5-7- محاسبه ضرایب برهمکنش دوتایی
      • (5-16)
      • (5-17)
      • شکل (5-1) داده‌‌های تجربی سیستم سیترونیلول و کربن دی اکسید
      • شکل (5-2) داده‌‌های تجربی سیستم 2-فنیل اتانول و کربن دی اکسید
        • (5-18)
        • (5-19)
        • (5-20)
          • جدول (5-1) خواص مواد موجود در اسانس
      • شکل (5-3) بررسی زمانی استخراج در محدوده 0 الی 300 دقیقه
        • جدول (5-2) نقاط مورد بررسی جهت بهینه یابی ضرایب دوتایی پینگ رابینسون
      • شکل (5-4) تابع مدنظر بر ای اعمال الگوریتم ژنتیک
      • شکل (5-5) تابع فراخوانی شده در الگوریتم ژنتیک جهت محاسبه حلالیت
      • شکل (5-6) تابع محاسبه Z و ضریب فوگاسیته
      • شکل (5-7) مقایسه تجربی (•) با حلالیت تخمینی (() با استفاده از پینگ رایبنسون با دو پارامتر اصلاحی kij و lij
        • جدول (5-3) نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک
  • فصل 6: طراحی و شبیه سازی
    • 6-1- مقدمه
      • شکل (6-1) فرایند استخراج اسانس به کمک جریان فوق بحرانی کربن دی اکسید
    • 6-2- شرح کلی فرایند‌‌ها
    • 6-3- طراحی مخازن استخراج
      • شکل (6-2) شماتیکی از مخازن استخراج
      • شکل (6-3) انواع سر‌های مخازن
      • شکل (6-4) فرمول محاسبه سقف و کف مخزن به اشکال ذوذنقه و نیمه بیضی
        • محاسبه حجم سرمخزن مطابق ‏شکل (6-4) و انتهای مخزن از فرمول محاسبه مخروط نیمه صورت گرفت لذا داریم:
        • که در این رابطه D قطر مخزن L ارتفاع کل مخزن l ارتفاع شل(کل مخزن به جز محدوده ذوذنقه) H ارتفاع قسمت ذوذنقه‌ای و d قطر انتهای پایانی مخزن می‌باشد.
        • هم چنین طبق هندبوک والاس برای انتخاب نسبت مناسب ارتفاع مخزن به قطر آن از رابطه زیر استفاده می کنیم لذا داریم:
      • شکل (6-5) نسبت ارتفاع به قطر مخزن با توجه به فشار مخزن
        • محاسبه ضخامت بدنه
        • (6-1)
        • محاسبه ضخامت سر و کلاهک
        • (6-2)
        • محاسبه ضخامت کف مخزن
        • (6-3)
        • (6-4)
    • 6-4- ترکیبات اساسی در مواد موثره گل محمدی
    • 6-5- مقدار ماده موثره در گل محمدی و شدت جریان CO2 در فرایند استخراج
    • 6-6- انتخاب معادله ترمودینامیکی
      • شکل (6-6) مدلهای اکتیویته مناسب برای حالتهای مختلف محلولها
    • 6-7- خروجی نرم افزار اسپن هایسیس
      • شکل (6-7) فرایند شبیه سازی شده در اسپن هایسیس
      • شکل (6-8) داده های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل جداسازی
    • 6-8- مشخصات پمپ P-101
      • جدول (6-1) دیتاهای خروجی از اسپن برای پمپP-101 شبیه سازی
    • 6-9- تعیین اندازه کندانسور و مبدل
      • جدول (6-2) دیتا‌‌های خروجی اسپن هایسس برای مبدلE-101
      • جدول (6-3) دیتا‌‌های خروجی اسپن هایسس برای مبدل ٍE-102
      • جدول (6-4) دیتا‌‌های خروجی اسپن هایسس برای مبدل ٍE-103
    • 6-10- طراحی ظرف استخراج
      • جدول (6-5) طراحی مخازن استخراج
  • فصل 7: بحث و نتیجه گیری
    • 7-1- پيشنهادها
  • فصل 8: پیوست
    • 8-1- برآورد هزینه‌‌ها و بررسی اقتصادی
    • 8-2- هزینه ثابت اولیه
      • شکل (8-1) مبنای برآورد هزینه‌ها
        • جدول (8-1) تخمین هزینه خرید تجهیزات
        • جدول (8-2) تخمین هزینه‌های مستقیم
        • جدول (8-3) تخمین هزینه‌های غیر مستقیم
    • 8-3- هزینه‌های جاری پروژه
      • 8-3-1- هزینه‌های تولید
        • شکل (8-2) هزینه‌های تولید
          • جدول (8-4) هزینه مستقیم تولید
        • شکل (8-3) تعداد کارگر مورد نیاز به ازای هر واحد و هر شیفت
          • جدول (8-5) محاسبه تعداد کارگر مورد نیاز در هر شیفت
          • جدول (8-6) کامل شده جدول 5-4
          • جدول (8-7) هزینه‌های ثابت تولید
      • 8-3-2- هزینه‌های عمومی
        • جدول (8-8) هزینه‌های عمومی تولید
      • 8-3-3- محاسبه مجموع هزینه‌های تولید
    • 8-4- محاسبه درآمد پروژه
    • 8-5- بررسی توجیه اقتصادی پروژه
    • 8-6- نتیجه گیری
  • فصل 9: مراجع
...see more