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%.
Esterification of free fatty acid with methanol to biodiesel was investigated in a batch reactor using various solid acid catalysts, such as polymer cation-exchanged resins with sulfuric acid functional group(Amberlyst-15, Dowex 50Wx8), acidic ionic liquids (ILs)-modified silica gels respectively with $-SO_3H$ and $-SO_2Cl$ functional group ($SiO_2-[ASBI][HSO_4]$, $SiO_2-[ASCBI][HSO_4]$) and grafted silica gels respectively with $-SO_3H$ and $-SO_2Cl$ functional group ($SiO_2-R-SO_3H$, $SiO_2-R-SO_2Cl$). The effects of reaction time, temperature, reactant concentration(molar ratio of methanol to oleic acid), and catalyst amount were studied. Allylimidazolium-based ILs on modified silica gels were superior to other tested solid acid catalysts. Especially, the performance of $SiO_2-[ASBI][HSO_4]$ (immobilized by grafting of 3-allyl-1-(4-sulfobutyl)imidazolium hydrogen sulfate on silica gel) was better than that of a widely known Amberlyst-15 catalyst at the same reaction conditions. A high conversion yield of 96% was achieved in the esterification reaction of the simulated cooking oil at 353 K for 2 h. The high catalytic activity of $SiO_2-[ASBI][HSO_4]$ was attributed to the presence of strong Brønsted acid sites from the immobilized functional groups. The catalyst was recovered and the biodiesel product was separated by simple processes such as decantation and filtration.
Methanol-to-olefin (MTO) reaction was studied over MWW zeolite with independently developed two pores (circular and straight) and MFI zeolite with intercrossed sinusoidal and straight pores in order to investigate the effect of pore structure on their catalytic behavior. MWW and MFI zeolites with similar acidity exhibited commonly high conversion and slow deactivation in the MTO reaction, but their product selectivities were considerably different: linear hydrocarbons of $C_3-C_9$ were mainly produced on MWW, while the yield of $C_2{^=}$ and aromatics were high on MFI. Polyaroamatic hydrocarbons (PAHs) were accumulated on MWW, but a small amount of benzene and aromatics on MFI. The impregnation of phosphorous on MWW caused significant decreases in the catalytic activity and toluene adsorption, but the decreases were relatively small on MFI. Although the straight pores of MWW were inactive in the MTO reaction due to the accumulation of PAHs, its circular pores which suppressed the formation of PAHs sustained catalytic activity for the production of linear hydrocarbons. Therefore, the impregnation of phosphorous on the circular pores of MWW caused a significant decrease in catalytic activity. The phosphorous impregnation on the cross sections of MFI altered the product selectivity due to the neutralization of strong acid sites, but catalytic deactivation was negligible. The difference of MWW and MFI zeolites in the MTO reaction was explained by their difference in pore structure.
In order to develop polymer electrolyte for lithium/sulfur batteries, highly microporous P(VdF-HFP) membranes were prepared by phase inversion method. Porous structure was controlled by extracting NMP with mixture of deionized water and methanol. Porous structure of the membranes was observed with SEM. Polymer electrolytes were prepared by soaking the porous membranes in 1M $LiCF_3SO_3-TEGDME/EC$. The ionic conductivity of polymer electrolyte was found to be at high as $2\times10^{-3}S/cm$ when the polymer membrane extracted by $80\%$ methanol was used. The microporous polymer electrolyte optimized in this work displayed high ionic conductivity, uniform pore size, low interfacial resistance and stable ionic conductivity with storage time. The ionic conductivity of polymer electrolytes was measured with various lithium salts, and the conductivity showed $3.3\times10^{-3}S/cm$ at room temperature when $LiPF_6$ was used as a lithium salt.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.35
no.10
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pp.1420-1426
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2006
To establish a rapid and effective method for the analysis of soy isoflavone which is known to have lots of variation in derivatives of glucoside, conversion rate from isoflavone conjugates to its aglycones, and decomposition of conversed aglycones were investigated with various acid hydrolysis conditions. A number of heating conditions for acid hydrolysis including heating at convection oven $(105^{\circ}C)$, water bath $(95^{\circ}C)$, heating block $(120^{\circ}C)$, and hot plate $(120^{\circ}C)$ were applied. Acid hydrolysis in heating block with reflux was chosen as the best heating condition. From the stability test of isoflavone aglycone during acid hydrolysis, genistein, daidzein, and glycitein did not show any significant changes in their contents for 60 min of hydrolysis. Ten to thirty milligram of sample per 1 mL HCl was the best ratio of sample to acid. As conclusion, acid hydrolysis for 60 min after addition of 15 mL HCl solution to 0.5 g soybean, and then fill up to 50 mL with methanol, followed by HPLC analysis was set as a final analysis method. From this method, isoflavone contents expressed as total aglycone of feed meal was the highest with content of $1288.5{\mu}g/g$ followed by those of dehulled meal.
Kim, Yeong-Jin;Kim, Bo-Hye;Lee, Sun-Yi;Kim, Min-Soo;Park, Chan-Sun;Rhee, Moon-Soo;Lee, Kang-Hyun;Kim, Dong-Seob
Applied Biological Chemistry
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v.49
no.3
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pp.221-226
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2006
In order to search anti-obesity agents, the methanol extracts of 155 herbal medicines were screened using with pancreatic lipase, which is involved in conversion of triglycerol to fatty acid. Among the tested medicinal plants, methanol extracts of Amsonia elliptica, Arecae pericarpium, Biota orientalis, Cinnamomum cassia, Curcuma aromatia, Elsholtzia ciliate, Glycyrrhiza uralensis, Mucunae Caulis, Rhus javanica, and Rubus coreanus showed potent inhibition at final concentration of $200\;{\mu}g/ml$ on pancreatic lipase activity. All of them were extracted into chloroform fraction. The relative inhibitory activities against pancreatic lipase by orlistat, the chloroform fraction of Arecae pericarpium and Cinnamomum cassia were 89, 80 and 80%, respectively. These results demonstrated that the screened medicinal plants could be develop as the effective lipase inhibitors in preventing and ameliorating obesity of human beings.
The aim of this study is finding the optimal design parameters and the optimal operation variables of a reactive distillation column. Different from steady state optimization, dynamic optimization makes it possible considering operation ability as well as design problems at process design step. For performing dynamic optimization, dynamic simulation should be done first. If dynamic simulation is already finished, dynamic optimization can be performed with less effort than that of dynamic simulation.Reactive distillation systems involving reaction and separation in a single unit have the potential to reduce capital and operating costs, particularly when reaction have conversion constraint or when azeotropes exist making conventional separation difficult and expensive. This study here present work on the continuous distillation process, the homogeneous catalyzed esterification of methanol and acetic acid, the synthesis of methyl acetate. Based on an equilibrium stage model of a reactive distillation column a dynamic optimization problem was formulated and solved. And the results were verified by performing dynamic simulation and showing the variation of conversion and purity as the variation of the operation variables. As the results of dynamic optimization, this study found optimal feed ratio, reflux ratio and reboiler duty of this system. And as this study applied it to dynamic simulations the dynamic characteristics of a reactive distillation column are showed under optimal operating condition.
Esterification of lactic acid with alcohols catalyzed by Amberlyst-type ion exchange resins and sulfuric acid was carried out in a batch reactor with total /or partial recycle of distilled condensates, respectively. The esterification of lactic acid in the total-recycling reactor (n-butanol/lactic acid = 4, $100^{\circ}C$) was promoted by decreasing the residual water and increasing the mole ratio of n-butanol/lactic acid. Also, it was confirmed that methanol with simple structure and tert-butanol with superior substitution reactivity were more effective in increasing the conversion of esterification reaction, compared to ethanol, n-butanol, and iso-butanol. In a partial-recycling reactor (n-butanol/ammonium lactate = 4, $115^{\circ}C$), the conversion of ammonium lactate into butyl lactate with 1.0 wt% Amberyst-type resins was higher in comparison to that with 0.2 mol $H_2SO_4$ (per 1.0 mol ammonium lactate). The esterification was gradually occurred during the initial stage of reaction in the presence of solid catalyst, whereas the initial addition of $H_2SO_4$ did not affect the initial rate of esterification reaction because of ammonium sulfate formation by the neutralizing reaction of ammonium lactate with sulfuric acid.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.1
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pp.135-140
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2022
In addition to the stack that directly generates electricity by the reaction of hydrogen and oxygen, the fuel cell power generation system has a reformer that generates hydrogen from various fuels such as methanol and natural gas. It also consists of a power converter that converts the DC voltage generated in the stack into a stable AC voltage. The fuel cell output of such a system is direct current, and in order to be used at home, an inverter device that converts it into alternating current through a power converter is required. In addition, a DC-DC step-up converter is used to boost the fuel cell voltage to about 30~70V, which is the inverter operating voltage, to about 380V. The DC-DC step-up converter is a DC voltage variable device that exists between the fuel cell output and the inverter. Accordingly, since a constant output voltage of the converter is generated in response to a change in the output voltage of the fuel cell, the inverter can receive constant power regardless of the voltage change of the fuel cell. Therefore, in this paper, we discuss the detailed hardware design of the full-bridge converter, which is the main power source of the inverter that receives the fuel cell output voltage (30~70V) as an input and is applied to the grid among the members of the fuel cell power generation system.
A comparison was made of two detection methods(UV absorbence detection and fluorescence detection with pre-column derivatization, with trifluoroacetic acid) coupled with HPLC for the simultaneous determination of aflatoxin $B_1, B_2, G_1$ and $G_2$. A good separation of the four aflatoxins was achieved on a reversed-phase $C_{18}$ column (30 cm x 3.9 mm) with methanol-acetonitrile-water(20+20+60) for absorbence detection or acetonitrile-water(25+75) for fluorescence detection at the flow rate of 1.0 ml/min. The calibration graphs were linear over the ranges 100 ppb-1 ppm for $B_1/G_1$ and 30~300 ppb for $B_2/G_1$ with absorbence detection, and 1~500 ppb for $B_1/G_1$ and 0.3~150 ppb for $B_2/G_2$ with fluorescence detection. The correlation coefficients were greater than 0.94 and 0.99 for absorbance detection and for fluorescence detection, respectively. The detection limit was 100 ng for $B_1/G_1$ and 30 ng for $B_2/G_2$ with absorbence detection, and 1 ng for $B_1/G_1$ and 0.3 ng for $B_2/G_2$ with fluorescence detection. Recovery rates of aflatoxin $B_1, B_2, G_1$ and $G_2$ added to yeast-extract sucrose broth medium were 66.6%, 59.4%, 67.5% and 59.2%, respectively, for absorbence detection and 82.9%, 71.5%, 80.0% and 69.3%, respectively, for fluorescence detection. The four aflatoxins in culture medium were quantitatively detected by the two methods. The aflatoxins in the rice sample were not detected the absorbence detection method, but were below 10 ppb using the fluorescence detection method. Analysis of aflatoxins by both the absorbence and fluorescence methods coupled with HPLC showed acceptable linearity and good recovery. The absorbence detection was less timeconsuming and safer for treatment. The fluorescence detection was more elective and sensitive though elevated $B_1$ and $G_1$ contents were determined from the TFA-induced conversion of $B_1$ to $B_{2a}$ and $G_1$ to $G_{2a}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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