پديد آورنده :
واعظ، صفورا
عنوان :
استخراج و آناليز پكتين از ضايعات پرتقال و سيب و توليد بيواتانول و بيوگاز از باقيمانده آن‌ها
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوتكنولوژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
چهارده، ۱۰۵ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
توصيفگر ها :
ضايعات پرتقال , ضايعات سيب , پكتين , بيواتانول , بيوگاز
استاد داور :
مهدي كديور، محمد هادي جزيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/01
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
چكيده يكي از راههاي كاهش وابستگي به ذخاير نفتي و همچنين كاهش آلودگيهاي زيست محيطي استفاده از ضايعات كشاورزي بهمنظور توليد سوخت زيستي است در اين راستا يك سري از ضايعات كارخانههاي فرآوري ميوه و توليد آبميوه پتانسيلهايي براي توليد سوخت زيستي و تركيبات شيميايي باارزش افزوده دارند استفاده از ضايعات پرتقال و سيب عالوه بر حل مشكالت انباشتگي اين گونه ضايعات براي كارخانههاي صنعتي و خطرات ناشي از آن ميتوانند براي توليد سوختهاي زيستي و محصوالت باارزشي چون پكتين مورد استفاده قرار گيرند پيرو اين هدف در پژوهش حاضر پوست و تفاله پرتقال و همچنين تفاله و هسته سيب كه از ضايعات عمده كارخانههاي فرآوري اين ميوهها ميباشند بهعنوان سوبسترا جهت توليد پكتين بيواتانول و بيوگاز به كار برده شدند بهمنظور شكسته شدن پليمرهاي قندي به قندهاي ساده و در دسترس ميكروارگانيسم پيش فرآوري با اسيد سولفوريك 7 وزني حجمي در دماهاي 43 117 147 و 187 درجه سانتيگراد و زمانهاي 1 19 و 16 دقيقه انجام شد تصاوير SEM از نمونهها بيانگر افزايش تخلخل ساختاري بود پس از انجام پيش فرآوري بخش مايع آن جهت استخراج پكتين و توليد بيواتانول و بخش جامد باقيمانده آن جهت توليد بيوگاز مورد استفاده قرار گرفت بيشترين مقدار پكتين پس از پيش فرآوري در دماي 43 درجه سانتيگراد و 16 دقيقه بدست آمد مقدار بيشينه استخراج پكتين در اين شرايط براي پوست پرتقال تفاله پرتقال و ضايعات سيب به ترتيب 1 42 1 92 و 4 67 بدست آمد نتايج FTIR همپوشاني پيكهاي پكتينهاي استخراجي و پكتين تجاري در طول موجهاي خاصي را نشان داد مقدار خاكستر نمونههاي پكتين استخراج شده در هر دو شرايط بهينه استخراج پكتين و بهينه توليد سوخت زيستي كمتر از 17 بدست آمد بيشترين مقدار گاالكتورونيك اسيد براي پوست پرتقال و تفاله پرتقال با مقادير به ترتيب 2 11 و 3 36 بدست آمد و براي ضايعات سيب اين مقدار كمتر از 56 درصد بود مقدار گاالكتورونيك اسيد بيانگر خلوص پكتين ميباشد و طبق مجموعه قوانين و مقررات مواد شيميايي و غذايي الزم است اين مقدار بيشتر از 56 باشد تمام پكتينهاي استخراجي در شرايط بهينه استخراج جز دسته پكتينهاي با درجه استري باال بيشتر از15 و در شرايط بهينه توليد سوخت زيستي جز دسته پكتين هاي با درجه استري پايين كمتر از 15 بودند باالترين بازده و غلظت اتانول براي ضايعات پرتقال و سيب در شرايط عملياتي دمايي 147 درجه سانتيگراد و زمان 19 دقيقه بود اين مقادير براي پوست پرتقال به ترتيب 5 78 و 3 1 گرم بر ليتر براي تفاله پرتقال 3 28 و 6 8 گرم بر ليتر و براي ضايعات سيب 4 35 و 6 گرم بر ليتر بدست آمد بيشترين متان توليدي از جامد باقيمانده براي پوست پرتقال تفاله پرتقال و ضايعات سيب به ترتيب 8 617 6 737 و 8 557 ميليليتر به ازاي گرم جامد فرار بدست آمد در پااليشگاه زيستي حاضر بيشترين بنزين معادل مربوط به دماي 147 درجه سانتيگراد و زمان 19 دقيقه بود بيشينه بنزين معادل به ازاي يك تن از هر سوبسترا از مجموع بيوگاز توليدي از بخش جامد بيواتانول توليدي از بخش مايع و ارزش حرارتي ليگنين از باقيمانده آزمون بيوگاز براي پوست پرتقال تفاله پرتقال و ضايعات سيب به ترتيب 8 197 ليتر 9 627 ليتر و 2 127 ليتر بدست آمد در اين شرايط عملياتي به ازاي يك تن از هر كدام از سوبستراها با توجه به درصد خلوص پكتينهاي استخراجي به ترتيب 5 37 9 57 و17 كيلوگرم پكتين خالص به دست آمد واژگان كليدي ضايعات پرتقال ضايعات سيب پكتين بيواتانول بيوگاز
چكيده انگليسي :
716 Extraction and analysis of pectin from orange and apple wastes and production of ethanol and biogas from their residues Safura Vaez s vaez@ce iut ac ir Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac ir Abstract One of the ways to reduce dependence on oil and environmental pollution is the use of agricultural waste for the production of biofuels In this regard fruit processing wastes have a high potential for the production of biofuels and valuable chemicals The use of orange and apple wastes can be used to produce different biofuels and valuable products such as pectin in addition to solving their environmental impacts In the present study orange peel and pulp as well as apple pulp and kernel which are the major wastes of the processing plants of these fruits were used as substrates to produce pectin bioethanol and biogas Pretreatment with sulfuric acid 1 w v at temperatures of 94 100 140 and 180 C for 0 30 and 60 minutes was carried out to break down the wastes carbohydrates into simple and fermentable sugars SEM images indicated an increase in the structural porosity of the substrates After the pretreatment the liquid fraction was used to extract pectin and produce bioethanol and the remaining solids were used to produce biogas Moreover the thermal value of the solid remained after biogas production was measured The highest amount of pectin was obtained after pretreatment at 94 C for 60 min The maximum amount of pectin extraction was 24 7 23 7 and 16 4 for orange peel orange pulp and apple wastes respectively FTIR results showed similar characteristics of the extracted pectin and commercial one The amount of ash in the extracted pectins were less than 10 The highest amount of galacturonic acid for orange peel and pulp was found to be 70 2 and 69 9 respectively and less than 65 for apple waste The amount of galacturonic acid expresses the purity of pectin and it is required by the food chemical codex to exceed 65 The degree of esterification for extractive pectins at temperature of 94 C for 60 min at optimal pectin extraction conditions were more than 50 and for extractive pectins at 140 C for 30 min optimal conditions for the production of biofuel were less than 50 The highest yield and concentrations of ethanol for orange and apple wastes were obtained after pretreatment at 140 C for 30 minutes The best yield and concentrations of ethanol for orange peel orange pulp and apple wastes were 81 5 and 7 9 g l 82 9 and 8 6 g l and 59 4 and 6 g l respectively The highest produced methane from the remaining solids for orange peel orange pulp and apple wastes were 176 8 191 6 and 155 8 ml per gram of volatile solid of wastes respectively In the present biorefinery the maximum amount of equivalent gasoline was achieved after pretreatment at 140 C and 30 min The greatest amount of equivalent gasoline from orange peel orange pulp and apple waste were 137 8 126 3 and 127 2 liters of gasoline per ton In this case the pure extractive pectins were 19 5 15 3 and 10 kg from each ton of substrate respectively Keywords Orange wastes Apple wastes Pectin Bioethanol Biogas
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد داور :
مهدي كديور، محمد هادي جزيني
