- absztrakt
- 1. Bevezetés
- 2. Kísérleti eljárás
- 2.1. Gyümölcsgyűjtés és vetőmag-előkészítés
- 2.2. Olajkitermelési és koncentrációs eljárás
- 2.3. Infravörös (FTIR) analízis Fourier transzformációval
- 2.4. A héj előkészítését az adszorpciós kísérlet előtt
- 2.5 alkalmazásával végeztük. A Chrysophyllum albidum héj kémiai aktiválása CaCl2, MgCl,2 és ZnCl2 alkalmazásával
- 2.6. Adszorpciós teszteket
- 3. Számítások
- 4. Szorpciós kinetika
- 4.1. Pszeudo-elsőrendű kinetikus modell
- 4.2. Pszeudo-másodrendű kinetikai modell
- 5. Eredmények és vita
- 5.1. Olajjellemzés
- 5.1.1. Olajhozam
- 5.1.2. Törésmutató
- 5.1.3. Fajsúly
- 5.1.4. Savérték
- 5.1.5. Az elszappanosítási érték
- 5.1.6. Szabad zsírsav
- 5.1.7. Jódérték
- 5.2. Adszorpciós vizsgálatok
- 5.3. Kinetikai vizsgálatok
- 6. Következtetés
- adatok rendelkezésre állása
- összeférhetetlenség
- finanszírozás
- kiegészítő anyagok
absztrakt
ezt a kutatási munkát az afrikai Csillagalma (Chrysophyllum albidum) magjából származó olaj fizikai-kémiai paramétereinek meghatározására és a gyümölcshéj adszorpciós tulajdonságainak további értékelésére végezték. Az olajat hexánnal extraháltuk a soxhlet készülékkel 65cc hőmérsékleten 4 órán át. Az eredmények 11,6% – os átlagos olajhozamot, 0 fajsúlyt mutattak.92kg/m3, a törésmutató 1,464 30 CAC-nál, a sav értéke 7,72 mg KOH/g, a szabad zsírsav értéke 3,16 g/100 g, az elszappanosítási érték 200,56 mg KOH/g, és a jód értéke 70,64 g / 100 g. a Fourier transzformációs infravörös (FTIR) tanulmány az olaj azonosított néhány triglicerid, karbonil, alkán, és alkén vegyületek. A CaCl2, MgCl2 és ZnCl2 kémiai aktiválása után a gyümölcshéj adszorpciós vizsgálatát is elvégezték a festék eltávolítására. Az adszorpció kinetikája a CaCl2 pszeudo-elsőrendű reakcióútját részesítette előnyben R2 nak, – nek 0.941, míg a ZnCl2 és az MgCl2 a pszeudo-másodrendű reakcióutat részesítette előnyben, R2 értéke 0,914, illetve 0,973 volt.
1. Bevezetés
Ghánában számos olyan gyümölcs található, amelyek illóolajokkal rendelkeznek, amelyek nagy orvosi jelentőséggel bírnak. Az afrikai csillag alma (Chrysophyllum albidum) egyfajta gyümölcs, amelyet Ghánában termesztenek. A fa vadon élő növényként nő, és a Sapotaceae családjába tartozik, amely akár 800 fajt is tartalmaz, és a rend közel felét teszi ki . Ez egy kis-közepes fafaj, 25-37 m magasságig, Érett kerülete 1,5-2,0 m között változik . A gyümölcsöket általában nem a fákról szüretelik, hanem hagyják, hogy természetesen az erdő talajára essenek, ahol leszedik őket . A legtöbb növényi mag illóolajok forrása. Néhány növényi vetőmag, amelyet hagyományosan kereskedelmi célokra használtak fel erre a célra, például a szójabab, a gyapotmag, a földimogyoró, a kukorica, a pálmamag és a napraforgó . Növényi és állati eredetű olajokat használnak élelmiszerek, kozmetikumok és gyógyszerek előállításához számos ipari tevékenységben . A gyümölcsök és zöldségek jó forrása a természetes antioxidánsoknak, amelyek számos különböző antioxidáns komponenst tartalmaznak, amelyek védelmet nyújtanak a káros szabad gyökök ellen, amelyek számos emberi betegség etiológiájában érintettek, mint például a rák, az idegi rendellenességek, a cukorbetegség, az ízületi gyulladás és a szív-és érrendszeri rendellenességek . A Chrysophyllum albidum antioxidáns és élelmiszer-értékének vizsgálata kimutatta, hogy a növény tartalmaz fenolt, flavonoidot, antocianint és proanthocyanidint, valamint magas antioxidáns értéket . Általában a Chrysophyllum albidum gyökereit, ugatásait és leveleit széles körben használják Nigéria déli részén . A chrysophyllum albidum magjait és gyökereit a friss sebek vérzésének megállítására és az ismert sebszennyeződések mikrobiális növekedésének gátlására, valamint a sebgyógyulási folyamat fokozására használják . A Chrysophyllum albidum olaját a megfelelő magokból hexánnal (forráspont-tartomány) rendelkező soxhlet extraktorban extrahálták: 55 C-65 C) és nedvességtartalom, pH, fajsúly, elszappanosítási érték, törésmutató, peroxidérték, savszám, szabad zsírsav és jódérték alapján elemezve . Eredményeik azt mutatták, hogy az olajhozam 21,57%, a savas értékek pedig 2,87% volt. Hasonlóképpen vizsgálták a magolaj extrakcióját és jellemzését. Néhány más kutató megvizsgálta a folyamatváltozók (részecskeméret, hőmérséklet és idő) hatását a nigériai Chrysophyllum olaj kinyerésére. Albidum az olaj extrakciójának optimális feltételeinek meghatározására, valamint az extrahált olaj jellemzésére és fizikai-kémiai tulajdonságainak meghatározására. Az adszorpciónak előnyei vannak a nehézfémek szennyvízből történő kármentesítésének más módszereivel szemben, mivel kialakítása egyszerű; iszapmentes és alacsony tőkeigényes lehet . A legszélesebb körben alkalmazott adszorbens az aktív szén . Különböző mezőgazdasági termékek , mint például a kókuszhéj , a rizshéj , a földimogyoró héja , a manióka héja , a pekándió héja és a teahulladék , hatékonynak bizonyultak a szennyvizek kármentesítésében. A Chrysophyllum albidum magjait néhány kutató az ipari szennyvízből származó ólom PB adszorpciójában használta, ahol a pH, az érintkezési idő és az adszorbens tömeg hatásait figyelték meg. A Chrysophyllum albidum maghéjból a kadmium szennyvízben történő adszorpciójához (kinetikai, egyensúlyi és termodinamikai vizsgálatok) előállított gőzaktivált szenet is vizsgálták, és megfigyelték, hogy a kadmium potenciális megkötője a szennyvízben. Az afrikai fehércsillag alma (Chrysophyllum albidum) héjának vizes oldataiból származó kadmium (ll), nikkel (II), ólom (II) és króm (VI) szorpciójára gyakorolt pH-hatásra vonatkozó vizsgálatokat végeztek, és megállapították, hogy a folyamat erősen pH-függő. Az irodalomból a legtöbb kutatási munka Nigériából származik, és a héjakat mind nehézfémek eltávolítására használták. A tanulmány célja az olaj kivonása és jellemzése A Ghánai Chrysophyllum albidum gyümölcsmagból, valamint a maghéj adszorbensként történő felhasználása a metil-narancs (festék) vizes oldatokból történő eltávolítása során.
2. Kísérleti eljárás
2.1. Gyümölcsgyűjtés és vetőmag-előkészítés
Az afrikai csillag alma friss, szakadt gyümölcsét néhány helyi piaci eladótól vásárolták a Ghána déli részén található Cape Coast Tudományos piacon. Ez egy szezonális gyümölcs, amely a száraz évszakokban kapható. A magokat először levegőn szárítottuk a napon, átlaghőmérsékleten 29ccc 7 napig, majd mechanikusan megrepedtünk egy diótörő segítségével a mag eltávolításához. A szárított magokat további levegőn szárítottuk 5 napig, majd kemencében szárítottuk 100 KB hőmérsékleten 24 órán át laboratóriumi kemencében (MMM Medcenter Ecocell 55).
2.2. Olajkitermelési és koncentrációs eljárás
a szárított magokat laboratóriumi rotációs malommal (Ika M20 univerzális Malom) őröljük. Az őrölt vetőmag egy részét felhasználták a Soxhlet extrakciójához . Az analitikai minőségű n-hexánt (99%) tartalmazó kerek fenekű lombikot reflux kondenzátorral szerelték fel a tetejére. Ezt egy 65cc-os fűtőköpenybe helyeztük, és a folyékony kondenzátum az őrölt mintát tartalmazó gyűszűbe csöpögött. Az extraktum átszivárgott a gyűszű pórusain, és megtöltött egy szifoncsövet, és ezt 6 órán át hagytuk folytatni. Az extraktumot ezután hevítettük, hogy az oldószert egy rotációs bepárlóval (R00102439, 50w/15a) visszanyerjük, az extrahált olajat hátrahagyva. A lombikot ezután hagyjuk kihűlni, majd meghatározzuk a százalékos hozamot.
az olaj törésmutatóját, viszkozitását, elszappanosítási értékeit, savértékét, jódértékét, szabad zsírsav-értékét, fajsúlyát és egyéb paramétereit AOAC (2000) alkalmazásával határoztuk meg .
2.3. Infravörös (FTIR) analízis Fourier transzformációval
a Fourier transzformációs infravörös (FTIR) spektrométer használata a funkcionális csoportok meghatározására különböző kutatók számoltak be . A kémiai komponensek különböző funkcionális csoportjainak meghatározására az I-R Prestige 21 Shimadzu Fourier-transzformációs spektroszkópiai modell segítségével került sor.
2.4. A héj előkészítését az adszorpciós kísérlet előtt
A Chrysophyllum albidum Maghéjait 14 napig állandó tömegig levegőn szárítottuk, majd porrá őröltük. Ezután levegőn szárítottuk 7 napig, majd kemencében szárítottuk laboratóriumi kemencében (MMM Medcenter Ecocell 55) 105 Kb 8 órán át a nedvességtartalom csökkentése érdekében. Ezután kemencében (Nabertherm, LE140K1BN, 230V, 1/N/PE) pirolizáltuk 500 KB hőmérsékleten két órán át. A pirolízis során nitrogéngázt 0,1 m3/óra áramlási sebességgel használtunk tisztítógázként. A pirolizált héjakat porszerű formába őröltük, és +500 MHz-es laboratóriumi hálóval szitáltuk.
a pirolizált és porított Chrysophyllum albidum gyümölcshéj kémiai aktiválását CaCl2, MgCl2 és ZnCl2
2.5 alkalmazásával végeztük. A Chrysophyllum albidum héj kémiai aktiválása CaCl2, MgCl,2 és ZnCl2 alkalmazásával
a pirolizált és porított Chrysophyllum albidum héj kémiai aktiválását minden egyes CaCl2, MgCl2 és ZnCl2 vizes oldatának felhasználásával végeztük. 20 g pirolizált porhéjat lemértünk, majd 250 ml különböző aktiváló kémiai vizes oldathoz adtunk. A keverékeket ezután egy főzőlapos keverővel 200 fordulat / perc és 60 Kb / C sebességgel négy órán át kevergettük. Ezt követően Whatman szűrőpapírral szűrtük, és a maradékot kemencében szárítottuk 200cc-on 2 órán át. A szárított héjakat ezután kemencében aktiváltuk 550cc hőmérsékleten 4 órán át, hogy befejezzük a Chrysophyllum albidum héjak aktiválási folyamatát.
2.6. Adszorpciós teszteket
adszorpciós vizsgálatokat végeztünk 2 literes Erlenmeyer-lombikban 1 g CaCl2, MgCl2 és ZnCl2-vel aktivált héj felhasználásával. Ebben a vizsgálatban adszorbensként 0,2 mg/L és 0,5 mg/L koncentrációjú metil-narancsot készítettünk és használtunk. Az aktivált héjból 1 g-ot lemértünk, feloldottunk egy liter oldatban, majd laboratóriumi keverővel 250 fordulat / perc sebességgel keverjük. Az oldat 50 ml-ét egy óra múlva összegyűjtjük, és Whatman szűrőpapírral szűrjük, majd a szűrletben lévő metilnarancs koncentrációját Shimadzu T70 UV-Vis spektrométerrel mérjük. A kapott adatokat adszorpciós izoterma modellekhez illesztettük. A metilnarancs kezdeti koncentrációja 0,2 mg/l a CaCl2 és az MgCl2 esetében, illetve 0,5 mg / l a ZnCl2 esetében.
3. Számítások
a szorbens eltávolításának százalékos arányát úgy számítottuk ki, hogy r% a metil-narancs százalékos visszanyerése az oldatból CO a metil-narancs kezdeti koncentrációja az oldatban Ct a metil-narancs koncentrációja a t időpontban.
4. Szorpciós kinetika
4.1. Pszeudo-elsőrendű kinetikus modell
ezt a következő képviseli:A fenti egyenlet t=0, qt=0 és t=t, qt=qt határfeltételekkel történő integrálása a következőket adja: ahol qe és qt az egyensúlyi állapotban adszorbeált festék mennyisége, illetve t (mg/g), t az érintkezési idő (perc), K1 pedig az ál-elsőrendű sebességi állandó (/perc). A log (qe-qt) egyenes vonalú diagramja t-vel szemben a log (qe) meredekséget és elfogást egyenlő K1/2.303-mal. Ezért az egyensúlyi (qe) szorbens grammonként szorbált oldott anyag mennyisége és az elsőrendű sebességi állandó (k1) a meredekségről és az elfogásról értékelhető.
4.2. Pszeudo-másodrendű kinetikai modell
ezt a következő képviseli:a fenti egyenlet integrálása a T=0, qt=0 és t=t határfeltételekkel, qt=qt a következőket adja: ahol k2 a sebességi állandó, qt pedig a felvételi kapacitás bármikor (t).
5. Eredmények és vita
5.1. Olajjellemzés
Az afrikai Csillagalma magolaj (Chrysophyllum albidum) fizikai és kémiai paramétereit az 1.táblázat mutatja be.
|
||||||||||||||||||||||
az afrikai Csillagalma magjából (Chrysophyllum albidum) hexánnal a soxhlet készülékkel kivont olajat fizikailag és kémiailag elemeztük, és az alábbi eredményeket adtuk az 1.táblázat szerint.
a szín mélyvörösnek bizonyult, ahogy azt Musa, Isah jelentette, de különbözik Adebayortól, Orhevbától és Ominyi-től, akik vörösként jegyezték fel.
5.1.1. Olajhozam
az olajhozamot a minta és a gyűszű extrakció előtti és utáni tömegkülönbségei alapján számítottuk ki:ahol Wi a gyűszű és a minta extrakció előtti tömege Wf a gyűszű és a minta extrakció utáni tömege.
az olajhozam nagyon alacsony volt, 11,6% – os értékkel , szemben az Adebayor, Orhevba 12% – os értékével, 8,05% – kal és 12,70% – kal . Ez azt jelzi, hogy a mag nem biztos, hogy jó bőséges olajforrás. Az alacsony olajhozam a gének, az éghajlat, a növényfajok, a talaj állapotának és a nem megfelelő feldolgozási technikáknak tulajdonítható, mint például a betakarított magok tartós napfénynek való kitettsége, amely jelentősen ronthatja az olajhozamot .
5.1.2. Törésmutató
a törésmutató a nyersolajminta vízhez viszonyított optikai tisztaságát jelzi. Az extrahált olaj törésmutatója 1,464 volt, ami megegyezett az 1 törésmutatójával. 46 és 1.672, adebajor (Orhevba )esetében 31.2 d. helyen. Szintén nem olyan vastag, mint a legtöbb szárítóolaj, amelynek törésmutatója 1,475 és 1,485 közé esik .
5.1.3. Fajsúly
Ez egy fajsúlya 0,92 a 30 6c (C), amely eltér a Adebayor, Orhevba, aki 0,89 a 25 c (c), 0,8269 a 25 c (c). Az olaj elszappanosítási értéke fontos paraméterként szolgál az olaj szappankészítésre való alkalmasságának meghatározásában .
5.1.4. Savérték
a savérték az olaj oxidációjának fontos mutatója. A kálium-hidroxid tömege (mg) szükséges a szabad sav semlegesítéséhez 1 g olajban. Jó olajban a savértéknek nagyon alacsonynak kell lennie (< 0,1), és a savérték növekedése az olaj oxidációjának mutatója, amely a korrózió mellett gumi és iszapképződéshez vezethet. A savérték szintén 7,72 mg / KOH/g volt. ez különbözik a Musa, Isah , 4,50 mg/KOH/g Adebayor, Orhevba és 19,70 mg/KOH/g értékétől Ominyi , Ominyi esetében .
5.1.5. Az elszappanosítási érték
az elszappanosítási érték (SV) az olajmintában lévő zsírsav átlagos molekulatömegével függ össze. A kapott elszappanosítási érték 200 mg / KOH/g volt, ami közelebb állt az Adebayor, Orhevba esetében kapott 199,50 mg/KOH / g értékhez . Ez azonban magasabb volt, mint az Ominyi, Ominyi ami 90,71 mg / KOH / g, de alacsonyabb Musa, Isah, aki számolt be 228,4 mg / KOH / g. a magas elszappanosítási érték azt sugallja, hogy az olajat folyékony szappan, samponok és habzó borotválkozó krémek előállításához használják . A magas elszappanosítási érték olyan folyamatparamétereknek tulajdonítható, mint az extrakciós idő, az extrakció hőmérséklete és az őrölt magvak részecskemérete, amint azt a .
5.1.6. Szabad zsírsav
az extrahált olaj szabad zsírsav 3,16 mg/KOH/g volt, szemben az Adebayor, Orhevba 2,25 mg/KOH/g és 9,90 mg/KOH/g által . Az alacsony szabad zsírsavtartalom az alacsony enzimatikus hidrolízisre utal. Ez előnyt jelenthet, mivel a magas szabad zsírsavakkal rendelkező olaj a tárolás során aromán kívül alakul ki .
5.1.7. Jódérték
a jódérték a növényi olajok telítetlenségének mértéke, meghatározza az oxidációs stabilitást, és lehetővé teszi a zsír teljes telítetlenségének mennyiségi mérését . Az extrahált olaj jódértéke 72,8 mg / KOH / g volt. ez magasabb volt, mint az Adebayor, Orhevba és Musa, Isah, de alacsonyabb, mint az Ominyi, Ominyi .
FT-IR spektroszkópiát használtunk az olajban jelenlévő különböző funkciós csoportok azonosítására. Egy Nicolet 870 spektrométert használtak, amely deuterált triglicin-szulfát detektorral volt felszerelve. Az extrahált olaj FTIR-analízise néhány funkcionális csoportot is tartalmazott. Az 1.ábrán látható spektrális analízis az olajban jelen lévő funkciós csoportok különböző csúcsait mutatja. A 3008,01 cm−1 és 2853cm−1 közötti frekvenciák 92,69 (%T) és 62,1(%T) transzmittanciával, a 2 .táblázat szerint a C-H aszimmetrikus és szimmetrikus nyújtását mutatták az alkánok, mint a kukorica és a mustárolaj, amely 2854,7 – 2925,8 cm−1 C-H aszimmetrikus és szimmetrikus nyújtási rezgéseket mutatott az alifás CH2-ben. Az 1709-1744 cm – 1 hullámhosszon belül azonosított funkciós csoportokat Anwer S. el-Badry és Sameh S. Ali kamilla-és Rozmaringolajával, valamint a trigliceridek C= O-észter-karboniljával hasonlították össze .
|
5.2. Adszorpciós vizsgálatok
a Chrysophyllum albidum gyümölcshéjának MgCl2, CaCl2 és ZnCl2-vel aktivált metil-narancssárga festékoldatának adszorpciós vizsgálatait végeztük. A 2. ábra a héjak adszorpciójának érintkezési idejének hatását mutatja a festékoldatban. A 2. ábrán látható, hogy a festék redukciójának sebessége általában gyorsan növekedett az érintkezési idő első két órájában mindhárom héj esetében, különböző aktiváló vegyszerekkel. Ez az aktivált héjak aktív üres helyeinek tulajdonítható ,amint azt a. Az első két óra elteltével a festék redukciós sebessége csökken, amíg az egyensúlyi állapot 5 óra érintkezési idő után el nem érhető mindhárom különböző aktivációjú maghéj esetében. A ZnCl2 és az MgCl2 hasonló redukciós jellemzőket mutat a festéken. A három héj általános teljesítménye azt mutatja, hogy a ZnCl2 valamivel jobban teljesített, mint az MgCl2 az oldatban lévő Metilnarancs koncentrációjának csökkentésében. Úgy tűnik, hogy a CaCl2 kémiai aktiválása nem olyan hatékony, mint a ZnCl2 és az MgCl2, amint azt a 2.ábra mutatja.
5.3. Kinetikai vizsgálatok
a 3. ábra a Log( – ) és t lineáris diagramját mutatja a Lagrangien pszeudo-elsőrendű modell esetében, a 4.ábra pedig a T/ versus t lineáris diagramot mutatja A Lagrangien pszeudo-másodrendű modell esetében a Metilnarancs redukciójára a CaCl2, MgCl2 és ZnCl2 aktivált Chrysophyllum albidum héjainak felhasználásával. A pszeudo-elsőrendű és pszeudo-másodrendű modellek egyensúlyi sebességállandóit és korrelációs együtthatóját a 3. táblázat mutatja be. A pszeudo-elsőrendű egyenlet jól illesztette a kísérleti adatokat a CaCl2 (R2 = 0,94), míg az MgCl2 (R2 = 0,97) és a ZnCl2 (R2 = 0.97) illesztette az ál-másodrendű egyenletet. A korrelációs együttható alapján a CaCl2-vel aktivált Chrysophyllum albidum héjainak oldatból származó metil-narancssárga festék adszorpciója elsőrendű reakcióutat követ, míg az MgCl2-vel és ZnCl2-vel aktivált héjak másodrendű utat követnek.
|
6. Következtetés
Az afrikai Csillagalma magjából kivont olaj fizikai-kémiai elemzésének eredményeit kedvezően hasonlították össze más hagyományos magolajok, például pálmamag és földimogyoró eredményeivel. A 11,6% – os olajhozam alacsony volt a pálmamagolajból (45,6%) és a földimogyoróolajból (35%) származó olajhoz képest.76%) az afrikai Csillagalma magolaj fizikai-kémiai tulajdonságai azt mutatták, hogy nem szárad (200 mg/KOH/g elszappanosítási érték), és alapanyagként használható szappanok, kenőolajok és gyertyák előállításához. Előfordulhat azonban, hogy nem alkalmas felületi bevonatok, lakkok és olajfestékek előállítására a nem szárító tulajdonsága miatt. Az olaj alacsony telítetlensége azért van, mert olajsavat tartalmaz, amely jellemzően telítetlen zsírsav. Végül a magok nem rendelkeznek elegendő olajmennyiséggel ahhoz, hogy ehető (háztartási) és ipari olajként használhassák őket. Az FTIR analízis azt is kimutatta, hogy az olaj számos funkciós csoportot tartalmaz, például az alkéneket és az aromás anyagokat, amelyek hasznosak lehetnek az emberi szervezet számára. A maghéj alacsony költségű adszorbensként is használható, ha CaCl2, ZnCl2 és MgCl2-vel aktiválják. A ZnCl2-vel történő aktiválás azonban jobban teljesített a festék körülbelül 70% – os eltávolításával, mint a CaCl2 és az MgCl2.
adatok rendelkezésre állása
a tanulmány megállapításainak alátámasztására használt kitermelt olajadatok fizikai és kémiai tulajdonságait a cikk tartalmazza. A cikk tartalmazza a tanulmány olajával kapcsolatos különféle funkcionális csoportok azonosítására használt Fourier-transzformációs infravörös adatokat. A tanulmány megállapításainak alátámasztására használt adszorpciós adatokat a kiegészítő információs fájl tartalmazza (itt érhető el).
összeférhetetlenség
a szerzők nem nyilatkoznak összeférhetetlenségről.
finanszírozás
ezt a kutatási munkát a szerzők önfinanszírozták.
kiegészítő anyagok
ezek a vizsgálathoz használt adszorpciós adatok. Megmutatja a festék (metil-narancs), valamint az adszorbens (Chrysophyllum albidum maghéj) kezdeti koncentrációját, amelyet három különböző vegyi anyaggal (CaCl2, MgCl2 és ZnCl2) aktiváltak. A kísérletet szobahőmérsékleten végeztük 25 C. A festék koncentrációjának időbeli változása a fenti dátumban látható. (Kiegészítő anyagok)