In this study, the optimization process was carried out by using the central composite model of the response surface methodology in waste cooking oil based biodiesel production process. The acid value, reaction time, reaction temperature, methanol/oil molar ratio, and catalyst amount were selected process variables. The response was evaluated by measuring the FAME content (more than 96.5%) and kinematic viscosity (1.9~5.5 cSt). Through basic experiments, the range of optimum operation variables for the central composite model, such as reaction time, reaction temperature and methanol/oil molar ratio, were set as between 45 and 60 min, between 50 and $60^{\circ}C$, and between 8 and 12, respectively. The optimum operation variables, such as biodiesel production reaction time, temperature, and methanol/oil molar ratio deduced from the central composite model were 55.2 min, $57.5^{\circ}C$, and 10, respectively. With those conditions the results deduced from modeling were as followings: the predicted FAME content of the biodiesel and the kinematic viscosity of 97.5% and 2.40 cSt, respectively. We obtained experimental results with deduced operating variables mentioned above as followings: the FAME content and kinematic viscosity of 97.7% and 2.41 cSt, respectively. Error rates for the FAME content and kinematic viscosity were 0.23 and 0.29%, respectively. Therefore, the low error rate could be obtained when the central composite model among surface reaction methods was applied to the optimized production process of waste cooking oil raw material biodiesel.
In this study, the optimization of the biodiesel production process from waste oil using microwave with response surface methodology (RSM) was conducted. The microwave irradiation time and power in addition to the alcohol/oil mole ratio were chosen as process parameters. Also the fatty acid methyl ester (FAME) content (over 96.5%) and kinematic viscosity (1.9~5.5 cSt) were selected as response values. From basic experiments, the range of quantitative factors were set as following; 4~6 min, 400~600 W, and 7~9 for the microwave irradiation time and power, and alcohol/oil molar ratio, respectively. The optimum conditions for the methanolysis were 5.0~5.1 min, 481.3~525.5 W, 7.9~8.4, and 2.0 or 3.0 mg KOH/g for the microwave irradiation time and power, methanol/oil molar ratio, and each acid value, respectively. The FAME content and kinematic viscosity were predicted as 97.49~96.34% and 4.01~4.12 cSt, respectively, under the condition above. Under the optimum experimental conditions, the results showed that the FAME content and kinematic viscosity of 97.82~96.42% and 4.07~4.16 cSt, respectively were measured and the mean error rates were 0.22% and 0.98%, respectively.
Youn, Ju Min;Doh, Jin Woo;Hwang, In Ha;Kim, Seong Lyong;Kang, Yong
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.34
no.4
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pp.717-726
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2017
The current allowable cross-contamination level of fatty acid methyl esters (FAME) in aviation turbine fuel (AVTUR) is 50 mg/kg, due to that the presence of FAME in AVTUR can significantly impact the fuel supply system and jet engine. It has been difficult to analyze the level of FAME in AVTUR, since it is consisted of a lot of hydrocarbons. In this study, thus, a new method using multi-dimensional GC-MS (MDGC-MS) was proposed in order to determine the FAME level in AVTUR effectively. Applying to MDGC-MS with Deans switching system enabled us to detect and quantify the FAME with low carbon numbers such as those derived from coconut oil and palm kernel oil. The matrix effect of MDGC-MS method, which could shift the FAME peaks to slightly longer retention times, was reduced by 20 times compared with that of 1-dimensional GC-MS reference method. This developed method could be suitable for qualitative and quantitative analyses to determine the contamination level of trace FAME in AVTUR.
Kim, Sung-Min;Kim, Deog-Keun;Lee, Jin-Suk;Park, Soon-Chul;Rhee, Young-Woo
Clean Technology
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v.18
no.1
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pp.102-110
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2012
In this study, the production of bio-diesel from animal oil by esterification and trans-esterification was investigated. There were three different extraction methods for oil extraction from raw animal fat. Heterogeneous catalysts such as Amberlyst-15 and Amberlyst BD-20 and a homogeneous catalyst such as sulfuric acid were used for esterification. Among three catalysts, the removal efficiency of Free Fatty Acid (FFA) was the highest in sulfuric acid. Response surface method was carried out to find the optimal esterification condition of sulfuric acid and methanol. After the esterification under the optimal condition, this animal fat was used for the trans-esterification. Animal oil used for trans-esterification was below 1% of FFA content and 0.09% of water content. The catalysts for trans-esterification were KOH, NaOH and $NaOCH_3$. To investigate the effects of catalyst type and amount on trans-esterification, The amount of catalyst were changed with 0.3, 0.6 and 0.9 wt%. The molar ratio of methanol/oil was changed with 4, 6, 9 and 12. The amount of catalyst was fixed to 0.8 wt%. The KOH catalyst showed the highest FAME conversion for trans- esterification, and the optimal methanol/oil weight ratio was 6. In the experiments of various catalysts and methanol molar ratios, the highest content of FAME is 96%. However, this FAME content was below Korean bio-diesel standard which is 96.5% of FAME content. After distillation, FAME content increased to 98%.
Biodiesel was produced from Canola, soybean and Jatropha oils combined methanol using continuously recycled membrane reactor. The membrane served to react and separate the unreacted oil from the product stream, producing high-purity fatty acid methyl ester (FAME). Two ceramic tubular membranes having different nominal pore sizes of 0.2 and 0.5 ${\mu}m$ were used. Permeate was observed at 0.5, 1.0 and 2.0 bar with a given flow rate, respectively. The permeate flux for 0.2 ${\mu}m$ membrane at 0.5 bar and 400 mL/min flow rate was 15 L/$m^2{\cdot}hr$. Also FAME content in permeate was the highest at 0.5 bar, and decreased with increasing operating pressure.
Ji-Yeon Park;Joo Chang Park;Min-Cheol Kim;Deog-Keun Kim;Hyung-Taek Kim;Hoseob Chang;Jun Cheng;Weijuan Yang
New & Renewable Energy
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v.19
no.4
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pp.27-34
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2023
In this study, microalgal oil was extracted from Nannochloropsis oceanica cultured in an open raceway pond and converted into biodiesel using a solid acid catalyst. Microalgal oil was extracted from two types of microalgae with and without nitrogen starvation using the KOH-solvent extraction method and the fatty acid content and oil extraction yield from each microalgae were compared. The fatty acid content of N. oceanica was 184.8 mg/g cell under basic conditions, and the oil content increased to 340.1 mg/g under nitrogen starvation conditions. Oil extraction yields were 90.8 and 95.4% in the first extraction, and increased to 97.5 and 98.8% after the second extraction. Microalgal oil extracted by KOH-solvent extraction was yellow in color and had reduced viscosity due to chlorophyll removal. In biodiesel conversion using the catalyst SO42-/HZSM-5, solvent-extracted oil showed a FAME content of 4.8%, while KOH-solvent-extracted oil showed a FAME content of 90.4%. Solid acid catalyst application has been made easier by removal of chlorophyll from microalgal oil. The FAME content increased to 96.6% upon distillation, and the oxidation stability increased to 11.07 h with addition of rapeseed biodiesel and 1,000 ppm butylated hydroxyanisole.
In this study, an optimized process for the waste cooking oil based biodiesel production using microwave energy was designed by using Box-Behnken design model. The process variables were chosen as a mole ratio of the methanol to oil, microwave power, and reaction time. Fatty acid methyl ester (FAME) content was then measured. Through the results of basic experiments, the range of optimum operation variables for the Box-Behnken design model, such as the methanol/oil mole ratio and reaction time, were set as between 8 to 10 and between 4 to 6 min, respectively. Ranges of the microwave power were set as from 8 to 12 W/g for 1.30 mg of KOH/g, acid value, while from 10 to 14 W/g for 2.00 mg of KOH/g, acid value. The optimum methanol/oil mole ratio, microwave power, and reaction time were reduced to 7.58, 10.26 W/g, and 5.1 min, respectively, for 1.30 mg KOH/g of acid value. Also, the optimum methanol/oil mole ratio, microwave power, and reaction time were 7.78, 12.18 W/g, and 5.1 min, respectively, for 2.00 mg KOH/g of acid value. Predicted FAME contents were 98.4% and 96.3%, with error rates of less than 0.3%. Therefore, when the optimized process of biodiesel production using microwave energy was applied to the Box-Behnken design model, the low error rate could be obtained.
Kim, Heon-Hee;Kim, Chan-Kyum;Han, Chang-Hoon;Lee, Chan-Jung;Kong, Won-Sik;Yoon, Min-Ho
Journal of Mushroom
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v.13
no.1
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pp.56-62
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2015
A lipase producing bacterium was isolated from button mushroom bed, which showing high clear zone on agar media containing Tributyrin as the substrate. The strain was identified as Burkholderia cepacia by analysis of 16S rDNA gene sequence. Crude lipase (CL) was partially purified from 70% ammonium sulfate precipitation using the culture filtrate of B. cepacia. Immobilized lipases were prepared by cross-linking method with CL from B. cepacia and Novozyme lipase (NL) onto silanized Silica-gel as support. Residual activitiy of the immobilized CL (ICL) and immobilized NL (INL) was maintained upto 61% and 72%, respectively. Biodiesel (Fatty acid methyl ester, FAME) was recovered by transesterification and methanolysis of Canola oil using NaOH, CL and ICL as the catalysts to compare the composition of fatty acids and the yield of FAME. Total FAME content was NaOH $781mg\;L^{-1}$, CL $681mg\;L^{-1}$ and ICL $596mg\;L^{-1}$, in which the highest levels of FAME was observed to 50% oleic acid (C18:1) and 22% stearic acid (C18:0). In addition, the unsaturated FAME (C18:1, C18:2) decreased, while saturated FAME (C16:0, C18:0) increased according to increasing the reaction times with both CL and ICL, supporting CL possess both transesterification and interesterification activity. When reusability of ICL and INL was estimated by using the continuous reaction of 4 cycles, the activity of ICL and INL was respectively maintained 66% and 79% until the fourth reaction.
The present study evaluated the soil microbial communities by fatty acid methyl ester (FAME) method in paddy soils at 11 sites for silt loam, 4 sites for sandy loam, and 5 sites for loam in Gyeongnam Province. The FAME content of fungi in loam ($76nmol\;g^{-1}$) was higher than that of in sandy loam ($45nmol\;g^{-1}$). Sandy loam had significantly lower ratio of cy19:0 to 18:$1{\omega}7c$ compared with that of silt loam (p<0.05), indicating that microbial stress decreased. In addition, actinomycetes community of loam was higher than that of sandy loam.
Cerbera Odollam (sea mango) is a proven promising feedstock for the production of biodiesel due to its high oil content. Fatty acid methyl esters (FAME) were produced as the final reaction product in the transesterification reflux condensation reaction of sea mango oil and methyl acetate (MA). Potassium methoxide was used as catalyst to study its reacting potential as a homogeneous base catalyst. The initial part of this project studied the optimum conditions to extract crude sea mango oil. It was found that the content of sea mango sea mango oil was 55%. This optimum amount was obtained by using 18 g of grinded sea mango seeds in 250 ml hexane. The extraction was carried out for 24 hours using solvent extraction method. Response surface methodology (RSM) was employed to determine the optimum conditions of the reaction. The three manipulated variables in this reaction were the reaction time, oil to solvent molar ratio, and catalyst wt%. The optimum condition for this reaction determined was 5 hours reaction time, 0.28 wt% of catalyst and 1:35 mol/mol of oil: solvent molar ratio. A series of test were conducted on the final FAME product of this study, namely the FTIR test, GC-FID, calorimeter bomb and viscometer test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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