مهندسی شیمی

دانلود پایان نامه کاربرد ضایعات چای بعنوان یک جاذب ارزان قیمت جهت استخراج منگنز از نمونه ­های غذایی

روش های نوین استخراج ترکیبات مورد نیاز از مواد غذایی شامل استخراج با سیال فوق بحرانی، استخراج با مایع تحت فشار، استخراج با آب داغ تحت فشار، استخراج به کمک امواج مایکروویو، استخراج با حلال به کمک غشا، استخراج با فاز جامد و استخراج با لوله متحرک با قابلیت جذب می باشد. این تکنیک­ها با بسیاری از نیازهای امروزی مانند ملاحظات زیست محیطی، سرعت و قابلیت اتوماسیون مطابقت دارند. استفاده از این روشها موجب کاهش زمان استخراج، کاهش مقدار حلال مصرفی ، افزایش راندمان استخراج و بهبود کیفیت ترکیبات استخراج شده می گردد.

با گسترش شیمی تجزیه، آماده ­سازی نمونه به تدریج اصلی­ترین بخش آنالیز شده و 80درصد از زمان کل فرایند تجزیه را در بر می­گیرد. تعدد نمونه­های زیستی و غذایی به موازات افزایش آلاینده­های محیطی، اصلی­ترین دلیل گستردگی روش­های آماده ­سازی نمونه است. با توسعه روش­های حساس و دقیق برای اندازه ­گیری نمونه­های محیطی، تحقیقات بر روی روش­های سازگار با محیط زیست .با آلودگی کمتر متمرکز شده است (Chen et al., 2008).  

1-5- استخراج با فاز جامد

روش­های استخراج با فاز جامد جهت جداسازی و پیش تغلیظ عناصرکمیاب از نمونه­های زیست محیطی، مواد غذایی (Khajeh and Dastafkan, 2012) و نمونه­های آبی (Khajeh et al., 2011) بطور گسترده استفاده می­ شود. در مواقعی که با بافت پیچیده نمونه و یا غلظت ناچیز آنالیت مواجه­ایم، این روش قادر به فراهم آوردن شرایط کاری انعطاف پذیر و در نتیجه استخراج ساده تر می­باشد (Moyano et al., 1999). بخاطر مزایای متعددی، استخراج با فاز جامد جایگزین روش استخراج مایع-مایع (LLE)[1] (Pyrzynska and Trojanowicz, 1999) و سوکسله شده است (امجدی و همکاران، 1386) که این مزایا عبارتند از:

  • بکار بردن نمونه به صورت مستقیم، ساده و سریع در اندازه خیلی کوچک (حجم میکرولیتر) بدون کاهش نمونه
  • فاکتور پیش تغلیظ بالا
  • تکرارپذیری بالا
  • نیاز کم به حلال­های آلی
  • توانایی ترکیب با روش­های مختلف به صورت On-line و یا Off-line
  • صرفه جویی در هزینه و زمان

و از دیگر مزایای این روش انعطاف پذیری[2]، سهولت خودکار شدن و نبودن فرایند مزاحم امولسیون می باشد (Pyrzynska and Trojanowicz, 1999 ; Khajeh and Sanchooli, 2011). این روش برای استخراج و تغلیظ آنالیت­ها از یک بافت مایع به وسیله توزیع ترکیبات بین یک فاز جامد و یک فاز مایع استفاده می کند. هدف استخراج با فاز جامد از بین بردن ترکیبات مزاحم و تغلیظ آنالیت با بازیابی خوب و نتایج تکرار پذیر می‌باشد (Huck and Bonn, 2000) استخراج با فاز جامد معایبی نیز دارد که از جمله می توان به تکثیر پذیری پایین روش به خاطر تفاوت­های بین مقادیر دسته­ای جاذب ها، مشکل بودن استاندارد سازی استفاده از سیستم ایجاد مکش و خلا و ماهیت متنوع مراحل خشک شدن اشاره نمود (Walker and Mills, 2002).

1-6- جاذب های طبیعی

‫جاذب‌های طبیعی، شامل مواد آلی و معدنی ‫هستند. از جاذب‌های آلی، می‌‌توان کاه، چوب ‫ذرت، پوسته‌ی بادام زمینی، فیبر چوب و تورب ‫ساخته شده از خزه‌ی پوسیده را نام برد. مواد ‫طبیعی، نسبتاً ارزان و به فراوانی در دسترس ‫هستند و از شدت جذب قابل قبولی برخوردارند. ارزان و در دسترس ‫بودن، تجدید‌پذیر بودن و متناسب بودن این ‫جاذب‌ها با محیط زیست، باعث می‌شود که ‫تمایل بیشتری به سمت جاذب‌های زیستی و ‫طبیعی وجود داشته باشد.

جاذب­های طبیعی ارزان قیمت بوده و به راحتی در دسترس می­باشند. برخی از انواع آن­ها در طبیعت به وفور یافت و در برخی از فعالیت­ها هم بصورت ضایعات بلا استفاده تولید می­شوند. در حالی که قیمت رزین­های تبادل یونی بسیار زیاد بوده و برآوردها بیانگر این است که با بهره گرفتن از این فرایند در مقایسه با سایر روش ها حدود 20 درصد هزینه کاهش می یابد ( (Naddafi, 2005.

با توجه به وسعت مطالعات در زمینه جذب با بهره گرفتن از جاذب­های طبیعی، در ادامه به شرح مختصری از تحقیقات عمده پرداخته شده است:

Bameri  و Khajeh  در سال 2013 به بررسی تاثیر خاک اره در حذف متیلن بلو از نمونه­های آبی پرداختند .

Wang و Qin در سال 2005 میزان جذب مس از آب­های آلوده را با بهره گرفتن از پوسته شلتوک برنج بررسی کردند.

Grimm و همکاران در سال 2008 میزان جذب مس را با بهره گرفتن از جاذب­های خاک اره، جلبک دریایی و خزه مورد بررسی قرار دادند.

Montanher و همکاران در سال 2005 برای حذف سرب و مس از پوسته شلتوک برنج استفاده کردند.

1-7- ضایعات چای

چای یکی از قدیمی­ترین نوشیدنی­ها می باشد و پس از آب، پرمصرف­ترین و مهم­ترین نوشیدنی­های مطبوع برای رفع خستگی و تشنگی در بیشتر کشور­های جهان و از جمله ایران می­باشد. بیش از 30 کشور چای خیز جهان، مبادرت به تولید چای سیاه می­ کنند که سهم ایران در این تولید جهانی، حدود 5/2 درصد است. بر اساس گزارش سازمان چای کشور در ایران سالانه حدود 50 تا 60 هزار تن چای سیاه تولید می­ شود. در عمل آوری تولید چای سیاه حدود 10 درصد ضایعات چای، موسوم به خاک چای حاصل می­ شود که بصورت پودر بوده و با غربال کردن چای سیاه در آخرین مرحله تولید و قبل از بسته بندی به دست می آید که در بازارهای جهانی قیمت چندانی ندارد (نجفی و همکاران، 1388).

در هند تولید سالانه چای حدود 857000 تن است که 4/27 درصد از تولید کل جهان می­باشد(Wasewar et al., 2008) مقدار چای خشک تولید شده از 100 کیلوگرم برگ چای سبز، 22 کیلوگرم بطور متوسط است و حدود 18 کیلوگرم برای بازار بسته بندی می­ شود و 4 کیلوگرم دیگر از مواد چای خشک به هدر می­رود (Cay et al., 2004). مقدار ضایعات چای تولید شده در هر سال پس از پردازش در حدود 190400 تن در هند به تنهایی است ((Wasewar, 2010. در حال حاضر سالانه حدود 4 هزار تن ضایعات چای در کارخانجات چای سازی ایران تولید شده و تقریباً بدون مصرف می­باشند (نیکخواه و همکاران، 1391).

دیواره­ های سلولی نامحلول برگ­های چای از سلولوز[3]، همی سلولوز[4]، لیگنین[5]، تانن­های فشرده[6] و پروتئین­های ساختاری ساخته شده ­اند. بعبارت دیگر یک سوم از کل ماده خشک در برگ­های چای باید پتانسیل خوبی بعنوان جاذب فلزی از محلول و فاضلاب­های آبی داشته باشند ((Wasewar, 2010.

1-7-1- آماده ­سازی ضایعات چای بعنوان جاذب

جهت آماده ­سازی ضایعات چای، بعنوان جاذب کم هزینه در استخراج فاز جامد روش خاصی در کتب و یا اسناد علمی بیان نشده است بلکه روش­هایی بطور تجربی توسط پژوهشگران انجام شده و در مقالات مختلف ذکر شده است. 

Mahavi و همکاران در سال 2005 از روش بسیار ساده جهت آماده ­سازی جاذب­ها استفاده کردند. آنها ضایعات چای را در مرحله اول شسته و با آب مقطر شستشو دادند و پس از خشک کردن در 100 درجه سانتیگراد با توری سایز 10، غربال کردند.

 Malkoc and Nuhoglu در سال 2005 برای حذف اجزای رنگی چای قبل از آزمایش، آنها را برای مدت زمان طولانی با آب جوش شستشو دادند تا محلول حاوی ضایعات چای بی­رنگ شود. سپس ضایعات چای را تمیزکرده و در دمای اتاق با عبور گاز خشک کردند.

Amarasinghe and Williams  در سال 2007 نیز با آب جوش ضایعات چای را شستشو دادند و آنقدر این کار را تکرار کردند تا اجزای محلول و رنگ آن از بین برود. سپس به مدت 12 ساعت در آون با حرارت 85 درجه سانتیگراد خشک کردند. ضایعات چای خشک، غربال شده و در کیسه از جنس پلی اتیلن نگهداری می­ شود. نوع مشابهی از روش آماده ­سازی، توسط Cay و همکارانش طراحی شد و توسط Wasewar و همکارانش در سال 2008 استفاده شده است. قبل از آزمایش، ضایعات چای خرد شده با آب گرم (80 درجه سانتیگراد) به مدت یک ساعت شسته شده و تانن­های قابل هیدرولیز و دیگر اجزای محلول و رنگی حذف می­ شود. چای خشک بی­رنگ و تمیز را در آون با 105 درجه سانتیگراد قرار داده تا خشک شود و در نهایت ذرات با اندازه 60-170 غربال می­ شود و بعنوان جاذب مورد استفاده قرار می­گیرد.

1-8- شبکه عصبی مصنوعی[7]( ANN)

شبکه­ های عصبی، مدل­های محاسباتی هستند که قادرند رابطه میان ورودی ها وخروجی ها یک سیستم فیزیکی را توسط شبکه ای از گره ها که همگی با هم متصل هستند، تعیین نمایند که در آن میزان فعالیت هر یک از این اتصالات توسط اطلاعات تاریخی تنظیم می شود (فرایند یادگیری) و در نهایت مدل قادر خواهد بود قوانین مرتبط میان ورودی ها وخروجی ها را کشف نماید، هر چند این قوانین غیرخطی و پیچیده باشند( دلاور، 1384).

ANN که رسمأ از دهه 1970 میلادی مطرح شده است، با الگو قرار دادن فعالیت­های مغز انسان و براساس روابط منطقی مشابه، با دریافت یک سری اطلاعات نتایج منطقی را عرضه کرده و به کاربر ارائه می­دهد. ANN با تجزیه و تحلیل داده ­های ورودی و نتایج نظیر آنها ارتباطی منطقی بین داده ­ها برقرار می­ کند که ممکن است غیرخطی و نامشخص باشد، سپس با بهره گرفتن از این ارتباط منطقی، کار شبیه سازی را برای موارد احتمالی مشابه انجام می­دهد.

این شبکه­ ها بر مبنای مقایسه بین خروجی شبکه و هدف تعدیل می­شوند و تا زمانی که خروجی شبکه با خروجی هدف تطبیق پیدا کند این کار ادامه می­یابد. شبکه­ های آموزش یافته را می­توان به صورت رویه­ای از جعبه سیاه برای برآوردهای غیرخطی با عنوان نگاشت­های غیرخطی قابل تنظیم معرفی کرد، چرا که فضای بردار ورودی را به وسیله مجموعه ­ای از توابع غیرخطی به فضای خروجی مرتبط می­سازد. کاربردی­ترین نوع شبکه­ های عصبی، شبکه­ های پروسپترون چندلایه (MLP)[8] و شبکه­ های توابع شعاعی (RBF)[9] می­باشد (کوچک­زاده و بهمنی، 1384).

1Liquid-liquid extraction

1 Flexibility

1 Cellulose

2 Hemicelluloses

3 Lignin

4 Condensed tannins

1 Artificial neural network

[8] Multi Layer Perceptroan

[9] Radial Basis Function

 

متن کامل در این لینک

سایت سبز فایل بزرگترین و جامع ترین سایت مرجع فروش و دانلود پایان نامه های مقطع کارشناسی ارشد می باشد. هزاران فایل پایان نامه ، مقاله ، تحقیق ، پروپوزال ، پروژه دانشجویی و گزارش سمینار با فرمت word (پسوند doc یا docx) و قابل ویرایش با امکان دانلود رایگان دمو (فهرست و فصل اول همه پایان نامه ها در سایت به صورت رایگان در دسترس است تا کاملا با محتویات آن آشنا شوید) سایت سبز فایل امکان خرید پایان نامه را برای دانشجویان و محققان محترم برای استفاده در تحقیقات فراهم نموده است. برای پیدا کردن پایان نامه مورد نظرتان عبارت مورد نظر خودتان را در کادر زیر جستجو کنید:
در ضمن برای راحتی دسترسی ، عناوین همه فایل های مربوط به هر رشته را در یک صفحه گردآوری کره ایم. برای دسترسی به رشته مورد نظرتان از منوی بالای سایت وارد شوید.