بهینه سازی درتولید بیودیزل از دانه‌ی کلزا به روش میدان الکتریکی پالسی
الموضوعات :محمد علی صالحی 1 , نرگس احمدی 2
1 - استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران. *(مسوول مکاتبات)
2 - کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.
الکلمات المفتاحية: فرآیند غیر حرارتی, میدان الکتریکی پالسی, ترانس استریفیکاسیون تک مرحله‌ا, بیودیزل,
ملخص المقالة :
زمینه و هدف: بیودیزل سوخت مشتق شده از منابع تجدیدپذیری هم‌چون دانه‌های روغنی خوراکی و غیر خوراکی است. بر خلاف روش مرسوم تولید بیودیزل، جهت ساده سازی فرآیند و کاهش هزینه‌های تولید می توان ترانس استریفیکاسیون را مستقیما و بدون استخراج اولیه بر دانه‌های روغنی انجام داد. روش بررسی: در این پژوهش بررسی تولید بیودیزل به روش میدان الکتریکی پالسی و اثرات آن بر بازده جرمی تولید استر در استخراج واکنشی دانه کلزا خرد شده در نسبت بهینه متانول به روغن و غلظت کاتالیست مورد بحث قرار گرفته است. بازده جرمی استر در فرآیندهای با میدان و بدون میدان مقایسه شده است. یافته‌ها: نتایج نشان داد نسبت بهینه متانول به روغن 475:1 و غلظت کاتالیست mol NaOH/kg methanol 1/0به‌دست آمده و با استفاده از روش پیش آماده سازی میدان الکتریکی پالسی، بازده جرمی بیودیزل در استخراج واکنشی در دمای ملایم افزایش یافته و تنها در 1 دقیقه به بیش از %76 رسید. هم‌چنین بررسی های اثر شدت میدان نشان داده که استفاده از میدان kV/cm 7 موجب افزایش %5/58-9 درصدی بازده جرمی و افزایش حدوداً 1 درصدی میزان تبدیل نسبت به نمونه بدون میدان در دمای ملایم و اندازه ذره 1200-300 میکرون شده است. بررسی پارامترهای موثر در فرآیند نشان می دهد افزایش فرکانس و تعداد پالس، دما و اندازه ذره منجر به افزایش بازده جرمی تولید بیودیزل می شود. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج تحقیق نشان دهنده آن است که می توان از میدان الکتریکی پالسی به عنوان روشی مطلوب جهت تولید و بهینه نمودن بازده فرآیند استخراج تحت شرایط دمایی پایین بهره برد.
1- Ghobadian, B., Khatami Far, M., 2006, Biodiesel production from edible oil residue, 2nd national conference of agricultural waste material, Tehran, Iran. (In Persian).
2- Fayazi, I., 2013, Biodiesel production using ultrasonic method, M.Sc. in agricultural machinery, Tarbiat Modares University, Faculty of Agricultural Machinery, Page 7. (In Persian).
3- Demirbas, A., Biodiesel fuels from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical alcohol transesterifications and othe r methods: a survey. Energy conversion and management, 2003. 44: p.2093-2109.
4- Krawczyk, T., Biodiesel-alternative fuel makes inroads but hurdles remain. Inform, 1996. 7(8): p. 801-829.
5- Canakci, M. and J.H. Van Gerpen, Comparison of engine performance and emissions for petroleum diesel fuel, yellow grease biodiesel, and soybean oil biodiesel. Transactions of the ASAE, 2003. 46(4): p. 937-944.
6- Al-Widyan, M. I. and Al-Shyoukh, A. O., Experimental evaluation of the transesterification of waste palm oil into biodiesel. Bioresource technology, 2002. 85: 253-256.
7- Nazari, A. 2009, Determination of fuel properties of rapeseed oil as biodiesel, M.Sc. in agricultural machinery, Ferdowsi University of Mashhad, Faculty of Agricultural Machinery, Page 17. (In Persian)
8- Ma, F. & Hanna, M. A., Biodiesel Production: a Review. Bio Resource Technology, 1999. 70: p. 1-15.
9- House, W., Twenty in Ten: Strengthening America's Energy Security. Fact Sheet. Washington, DC: White House Office of Communications, January, 2007. 23.
10- Kemp, W.H., Biodiesel, basics and beyond: A comprehensive guide to production and use for the home and farm. 2006: Aztext Pr.
11- Zakaria, R. and A.P. Harvey, Direct production of biodiesel from rapeseed by reactive extraction/in situ transesterification. Fuel Processing Technology, 2012. 102: p. 53-60.
12- Harrington, K.J. and C. D’Arcy-Evans, A comparison of conventional and in situ methods of transesterification of seed oil from a series of sunflower cultivars. Journal of the American Oil Chemists Society, 1985. 62(6): p. 1009-1013.
13- Pourzaki, A., Mirzaee, H., Pulsed Electric Field Generators in food processing. 18th National Congress on Food Technology, Oct 2008. Mashhad, Iran.
14- Pourzaki, A., Mirzaee, H., New High Voltage Pulse Generators. Recent Patents on Electric Engineering, Bentham Science Publishers Ltd, 2009. 2: p. 65-76.
15- Schroeder, S., Buckow, R., Knoerzer, K., Numerical simulation of pulsed electric field (PEF) processing for chamber design and optimization. 17th International Conference on CFD in the Minerads and Process Industries CSIRO, 2009. Australia.
16- Asavasanti, S., Ristenpart, W., Stroeve, P., Barrett, D.M., Permeabilization of Plant Tissue by Monopolar Pulsed Electric Field: Effect of Frequency. Journal of Food Science, 2011. 76.
17- Andrade, D.F., et al, Assessment of different measurement methods using H-NMR data for the analysis of the transesterification of vagetable oils. American oil Chemist's Society, 2012. 89(7): p. 619-630.
18- Vicente, G., et al., Kinetics of sunflower oil methanolysis. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2005. 44(15): p. 5447-5454.
1- Ghobadian, B., Khatami Far, M., 2006, Biodiesel production from edible oil residue, 2nd national conference of agricultural waste material, Tehran, Iran. (In Persian).
2- Fayazi, I., 2013, Biodiesel production using ultrasonic method, M.Sc. in agricultural machinery, Tarbiat Modares University, Faculty of Agricultural Machinery, Page 7. (In Persian).
3- Demirbas, A., Biodiesel fuels from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical alcohol transesterifications and othe r methods: a survey. Energy conversion and management, 2003. 44: p.2093-2109.
4- Krawczyk, T., Biodiesel-alternative fuel makes inroads but hurdles remain. Inform, 1996. 7(8): p. 801-829.
5- Canakci, M. and J.H. Van Gerpen, Comparison of engine performance and emissions for petroleum diesel fuel, yellow grease biodiesel, and soybean oil biodiesel. Transactions of the ASAE, 2003. 46(4): p. 937-944.
6- Al-Widyan, M. I. and Al-Shyoukh, A. O., Experimental evaluation of the transesterification of waste palm oil into biodiesel. Bioresource technology, 2002. 85: 253-256.
7- Nazari, A. 2009, Determination of fuel properties of rapeseed oil as biodiesel, M.Sc. in agricultural machinery, Ferdowsi University of Mashhad, Faculty of Agricultural Machinery, Page 17. (In Persian)
8- Ma, F. & Hanna, M. A., Biodiesel Production: a Review. Bio Resource Technology, 1999. 70: p. 1-15.
9- House, W., Twenty in Ten: Strengthening America's Energy Security. Fact Sheet. Washington, DC: White House Office of Communications, January, 2007. 23.
10- Kemp, W.H., Biodiesel, basics and beyond: A comprehensive guide to production and use for the home and farm. 2006: Aztext Pr.
11- Zakaria, R. and A.P. Harvey, Direct production of biodiesel from rapeseed by reactive extraction/in situ transesterification. Fuel Processing Technology, 2012. 102: p. 53-60.
12- Harrington, K.J. and C. D’Arcy-Evans, A comparison of conventional and in situ methods of transesterification of seed oil from a series of sunflower cultivars. Journal of the American Oil Chemists Society, 1985. 62(6): p. 1009-1013.
13- Pourzaki, A., Mirzaee, H., Pulsed Electric Field Generators in food processing. 18th National Congress on Food Technology, Oct 2008. Mashhad, Iran.
14- Pourzaki, A., Mirzaee, H., New High Voltage Pulse Generators. Recent Patents on Electric Engineering, Bentham Science Publishers Ltd, 2009. 2: p. 65-76.
15- Schroeder, S., Buckow, R., Knoerzer, K., Numerical simulation of pulsed electric field (PEF) processing for chamber design and optimization. 17th International Conference on CFD in the Minerads and Process Industries CSIRO, 2009. Australia.
16- Asavasanti, S., Ristenpart, W., Stroeve, P., Barrett, D.M., Permeabilization of Plant Tissue by Monopolar Pulsed Electric Field: Effect of Frequency. Journal of Food Science, 2011. 76.
17- Andrade, D.F., et al, Assessment of different measurement methods using H-NMR data for the analysis of the transesterification of vagetable oils. American oil Chemist's Society, 2012. 89(7): p. 619-630.
18- Vicente, G., et al., Kinetics of sunflower oil methanolysis. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2005. 44(15): p. 5447-5454.
