تاریخ دفاع: 1405/7/27
دانشجو

فاطمه توالطیفی

دانشکده / گروه آموزشی فنی مهندسی | گروه مهندسی شیمی

استفاده از سیستم پیوسته میکروسیالی در استخراج رنگدانه های گیاهی و بررسی سینیتیکی و ترمودینامیکی فرآیند استخراج

استاد راهنما ارسلان پرواره

چکیده

چکیدهاستخراج آنتوسیانین‌ها به عنوان رنگدانه‌های زیست‌فعال و حساس به حرارت، تحت تاثیر تقابل میان افزایش انتقال جرم و حفظ پایداری کاتیون فلاویلیوم قرار دارد. در این پژوهش، یک سامانه میکروسیالاتی پیوسته با هندسه‌های مختلف برای استخراج آنتوسیانین از کلم قرمز طراحی و از دیدگاه‌های هیدرودینامیکی و عملیاتی بهینه‌سازی شد. برای غلبه بر مشکل گرفتگی کانال، این فرایند شامل دو مرحله پیوسته بود: استخراج جامد-مایع (SLE) با استفاده از حلال ترکیبی n-بوتانول/اتانول مطلق در شرایط به‌شدت اسیدی، و به دنبال آن، استخراج مایع-مایع (LLE) در سامانه میکروسیالاتی. برای نخستین بار، سه هندسه میکروسیالاتی — شامل شکل T، لوزی و دایره‌ای — طراحی و در شرایط یکسان (حجم‌های داخلی ???? و ???? میلی‌لیتر، سه نرخ جریان کل ???، ??? و ??? میلی‌لیتر بر دقیقه و چهار دمای ??، ??، ?? و ?? درجه سانتی‌گراد) با یکدیگر مقایسه شدند. عملکرد استخراج با استفاده از شاخص‌هایی نظیر کسر استخراج، بازده فضا-زمان (STY)، ضریب کلی انتقال جرم حجمی و ضریب تشدید فرایند ارزیابی شد. در دمای ?? درجه سانتی‌گراد، هندسه لوزی بالاترین کسر استخراج (??????) را به خود اختصاص داد و پس از آن، پیکربندی‌های دایره‌ای (??????) و شکل T (??????) قرار گرفتند. بیشترین مقدار STY (????? میلی‌گرم بر لیتر-ثانیه) برای هندسه لوزی در بالاترین نرخ جریان به دست آمد. بر اساس ثابت‌های سرعت استخراج حاصل از مدل شبه‌مرتبه اول، ضریب تشدید فرایند برای هندسه لوزی به ???? رسید، در حالی که این مقدار برای پیکربندی‌های دایره‌ای و شکل T به ترتیب برابر با ???? و ???? بود. افزون بر این، تعادل استخراج در زمان‌های ماند کمتر از ?? ثانیه حاصل شد؛ این در حالی است که دستیابی به سطح مشابهی از استخراج در سامانه ناپیوسته (بچ) دست‌کم به ?? دقیقه زمان نیاز داشت که نشان‌دهنده کاهش ?? برابری مدت‌زمان فرایند است. نتایج آنالیزهای SEM و FTIR نیز حفظ ویژگی‌های ساختاری شاخص آنتوسیانین‌ها را تایید کردند. در مجموع، هندسه لوزی‌شکل مطلوب‌ترین ترکیب را از نظر بازده استخراج، بهره‌وری حجمی و تشدید فرآیند فراهم کرد.