ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดสารนิมบินจากสะเดา

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดสารนิมบินจากสะเดา
นักวิจัย : สุภาภรณ์ ดั๊กกลาส
คำค้น : External Mass Transfer Coefficient , Mass Transfer , Neem Seeds , Nimbin , Optimisation , Supercritical CO2 Extraction , การถ่ายเทมวล , การสกัดคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต , การหาสภาวะที่เหมาะสม , สัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลภายนอก , สารนิมบิน , เมล็ดสะเดา
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2548
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=BGJ4680002 , http://research.trf.or.th/node/220
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

แบบจำลองคณิตศาสตร์ถูกพัฒนาเพื่อทำนายการสกัดสารนิมบินจากเมล็ดสะเดาด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตโดยใช้ทฤษฎีมวลสารแบบสภาวะไม่คงที่อธิบายปรากฏการณ์เบดแบบอัดของอนุภาคของแข็งในการสกัดแบบกะกึ่งต่อเนื่อง สมดุลดูดซับ/คายซับชนิดเร็วถูกใช้เป็นสมมตฐานในปฏิสัมพันธ์และการละลายของตัวถูกละลายในสมดุลเฉพาะที่ในแบบจำลอง ข้อมูลการทดลองการสกัดสารนิมบิน 21 การทดลองจากงานวิจัยที่ผ่านมาถูกนำมาใช้ทดสอบแบบจำลองโดยศึกษาการสกัดสารนิมบินที่สภาวะต่าง ๆ (ความดัน 100-260 บาร์, อุณหภูมิ 308-333 เคลวิน, อัตราการไหลของคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต 0.24-1.24 ลบ.ซม. ต่อนาที, ปริมาณผงสะเดา 1-2.5 กรัม และขนาดผงสะเดา 575- 1850 ไมครอน) สหสัมพันธ์ของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลภายนอกของการสกัดสารนิมบินถูกพัฒนาจากแบบจำลองโดยใช้วิธีการถดถอยแบบไม่เชิงเส้น ดังนี้ Sh = 0.084 Re0.5 Sc0.33 โดยที่ 0.1689 < Re < 1.2918 และ 5.92 < Sc < 24.6 ความสัมพันธ์อย่างซับซ้อนเกิดขึ้นระหว่างปัจจัยของความดันและอุณหภูมิต่อผลการสกัด ความดันที่เพิ่มขึ้นทำให้สกัดได้มากขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ขณะที่ความดันเพิ่มขึ้นทำให้ความหนืดเพิ่มและส่งผลให้การสกัดลดลง ในทำนองเดียวกันสำหรับปัจจัยอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจะสกัดสารได้น้อยลงเนื่องจากความหนาแน่นลดลงแต่ในขณะที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะเป็นผลให้ความหนืดลดลงทำให้สกัดสารได้มากขึ้น จากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของความดันและอุณหภูมิต่อผลการสกัด ทำให้จำเป็นต้องหาสภาวะที่เหมาะสมเพื่อช่วยในการหาสภาวะการดำเนินงานที่ดีที่สุดเพื่อให้ได้ผลการสกัดสูงสุดหรือค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการสกัดสารนิมบินได้ศึกษาหาสภาวะการดำเนินการที่เหมาะสม (ความดัน, อุณหภูมิ, อัตราการไหลของคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต, ขนาดและปริมาณเมล็ดสะเดา) เพื่อให้ได้ค่าที่มากที่สุดหรือน้อยที่สุดตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้ วัตถุประสงค์ที่ศึกษามี 5 วัตถุประสงค์คือ ผลการสกัดสูงสุด, ใช้เวลาในการสกัดน้อยสุดที่ 80 ถึง 99 เปอร์เซ็นต์ของผลการสกัดสูงสุด, ผลกำไรสูงสุดโดยคำนวณจากพลังงานสูงสุดของเครื่องสกัด (ISCO Model SFX 2-10), ผลกำไรสูงสุดโดยคำนวณจากพลังงานจริงที่ใช้ในการสกัดโดยใช้เครื่องอัดแบบหลายขั้นตอนและวัตถุประสงค์สุดท้ายคือให้ได้ผลกำไรสูงสุดโดยใช้ค่าพลังงานจริงจากเครื่องอัดเดี่ยวและเครื่องทำความเย็น แบบจำลองสภาวะที่เหมาะสมถูกพัฒนาโดยใช้โปรแกรมแกมส์ซึ่งใช้เอนแอลพี (โปรแกรมไม่เชิงเส้น) และตัวแก้คอนออฟ (CONOPT Solver) ในการแก้ปัญหา ผลงานวิจัยพบว่าความดันและอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 196 บาร์และ 307 เคลวิน ตามลำดับและอัตราการไหลของคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตที่เหมาะสมคือ 0.261 ลบ.ซม. ต่อนาที (0.0033843 กรัมต่อวินาที) ณ 196 บาร์และ 307 เคลวิน ขนาดและปริมาณผงสะเดาที่เหมาะสมคือ 575 ไมครอน และ 2.5 กรัม ตามลำดับ จำนวนขั้นที่เหมาะสมของเครื่องอัดแบบหลายขั้นคือ 9 ขั้นตอน เพื่อได้ผลกำไรสูงสุด การวิเคราะห์เซนซิติวิตี้ (Sensitivity Analysis) พบว่าสภาวะที่เหมาะสมไม่ขึ้นกับพารามิเตอร์แบบจำลอง อย่างไรก็ตามค่าที่เหมาะสม (ผลกำไรสูงสุด) ขึ้นกับราคาขายของสารนิมบินอย่างมาก ส่วนพารามิเตอร์อื่นไม่มีผลต่อค่าของสภาวะที่เหมาะสม A mathematical model is presented for nimbin extraction using supercritical CO2. An unsteady state mass conservation theory was applied for a packed bed of stationary solid particles for semi-batch extraction of nimbin from neem seeds. A fast adsorption/desorption equilibrium model was used to incorporate the interaction and the solubility of solutes into the local equilibrium in the model. The data from twenty-one (21) nimbin extraction experiments, obtained from a previous study at various conditions (100-260 bar, 308-333 K, 0.24-1.24 cm3/min of supercritical CO2, 1-2.5 g of neem weight and 0.0575-0.1850 cm. of neem particle size), was used to validate the model. The external mass transfer correlation in nimbin extraction was developed from the model and the experimental data using non-linear regression; the resulting mass transfer correlation is Sh = 0.084 Re0.5 Sc0.33 where 0.1689 < Re < 1.2918 and 5.92 < Sc < 24.6. A complex relationship exists between pressure and temperature on the extraction yield. Increasing pressure will tend to increase the extraction due to increasing density of CO2 however, a opposite effect is present because increasing pressure will also increase viscosity tending to reduce extraction yield. Similarly in the case of temperature, higher temperatures will tend to, both, reduce the extraction yield because of lower CO2 densities and increase yield because of reduced CO2 viscosities. As a result of the these complex interactions it was found necessary to apply optimisation techniques to determine the best combination of operating conditions to maximise yield and or minimise costs. Optimisation of nimbin extraction process was performed to obtain the optimum operating variables (pressure, temperature, SC-CO2 flow rate, particle size of neem and weight of neem used) to maximise or minimizes various objective functions. Five objective functions (maximum nimbin extraction yield, minimum extraction time at 80%-99% yield, maximum profit using maximum power consumption from label of extractor (ISCO Model SFX 2-10), maximum profit using actual energy consumption from multi-stages compressor and maximum profit using actual energy consumption from single compressor and cooler unit), were studied. The optimisation model was coded in GAMS (General Algebraic Modelling System), a commercial optimisation package; the NLP (non-linear programme) was solved using the CONOPT solver. We found that the optimum pressure and temperature occurred at 196 bar and 307 K, respectively. The optimum SC-CO2 flow rate was found to be 0.261 cm3/min, (0.0033843 g/s), at 196 bar and 307 K. The optimum neem particle size and neem sample weight was found to be 0.0575 cm and 2.5 g respectively. The optimum number of stages in a multi-stage compressor was found to be 9 stages to maximise profit. A sensitivity analysis showed that the location of the optimum was in sensitive to model parameters. However the value of the optimum (the maximum profit) was extremely sensitive to the selling price of nimbin. No other parameter had any noticeable effect on the value of the optimum.

บรรณานุกรม :
สุภาภรณ์ ดั๊กกลาส . (2548). การหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดสารนิมบินจากสะเดา.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุภาภรณ์ ดั๊กกลาส . 2548. "การหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดสารนิมบินจากสะเดา".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุภาภรณ์ ดั๊กกลาส . "การหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดสารนิมบินจากสะเดา."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2548. Print.
สุภาภรณ์ ดั๊กกลาส . การหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดสารนิมบินจากสะเดา. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2548.