Veluturla, Sravanthi;Narula, Archna;Rao, D. Subba;Indraja., S;Kulkarni, Rajeswari. M.
Korean Chemical Engineering Research
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v.56
no.4
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pp.592-599
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2018
An increase in the global production of biodiesel has resulted in the newfound significance of its byproduct, glycerol. The synthesis of acetins is an economical avenue to enhance the value of glycerol derived from biodiesel. WE developed an eco-friendly process for the synthesis of fuel additives from glycerol using a mixed oxide $SO{_4}^{2-}/CeO_2-Al_2O_3$ as catalyst. The $CeO_2-Al_2O_3$ mixed oxide was synthesized by the combustion method and then sulfated. The characterization of the catalyst was by means of XRD, BET, FTIR, and SEM. The influence of temperature, mole ratio and catalyst loading on yield and selectivity of the acetins was studied for the esterification of glycerol. The reaction rate constants ($k_1$, $k_2$ and $k_3$) were estimated using optimization method in MAT lab, and the activation energies ($E_1$, $E_2$ and $E_3$) were determined by the Arrhenius equation. Furthermore, a kinetic model was developed.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.22
no.2
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pp.106-115
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2005
Bio-diesel as fatty acid methyl ester was derived from such oils as soybean, peanut and canola oil by lipase catalyzed continuous trans-esterification. So the activation of lipase(Novozym - 435) was kept to be up to 4:1, the limiting molar ratio of methanol to oil under one-step addition of methanol due to the miscibility of oil and methanol through the static mixer for 4hrs and the elimination of glycerol on the surface of lipase by 7wt% silica gel. Therefore the overall yield of fatty acid methyl ester from soybean oil appeared to be 98% at 50$^{\cdot}C$ of reaction temperature under two-steps addition of methanol with 2${\times}$2:1 of methanol to oil molar ratio at an interval of 5.5hrs, 7wt% of lipase, 24 number of mixer elements, 0.2ml/min of flow rate and 7wt% of silica gel.
In this work, the reaction characteristics for the non-catalytic esterification of palm fatty acid distillate were analyzed. The esterification reaction was assumed as the pseudo homogeneous $2^{nd}$ order reversible reaction and 'reaction effectiveness factor (${\eta}$)' was used to take accounts into evaporation and reaction of water and methanol, which take place simultaneously in the liquid phase. The nonlinear programming was used to derive appropriate kinetic parameters, the reaction rate constant and mass transfer coefficient, minimizing the error between experimental data and the numerical values. Based on these parameters, the apparent activation energy was calculated to be 43.98 kJ/mol.
Pervaporation-facilitated esterification with slow reaction regime was characterized by using a practical model based on non-perfect separation through membrane. A non-perfect separation in which the membrane is not perfectly permselective to water was applied to the model. Thus, membrane selectivity and membrane capability to remove water were included in the simulation model to explain how they influence the membrane-facilitated reaction process and improve the reactor performance. It was shown by simulation that in the reaction systems with non-perfect separation, reaction completion can hardly be achievable when any reactant at initial molar ratio=1 or the less abundant reactant at initial molar ratio>1 permeates through membrane, and the permeation of ester accelerates the forward reaction md increase reaction conversion at any instant through removal of product species like water. The volume change causes concentrating both reactants and products that affect the reaction with time in opposite ways; reactant-concentrating effect is dominant during the initial stage of reaction, increasing the reaction rate, and then concentrating product influences more reaction by decreasing the reaction rate.
Characteristics of the esterification reaction between free fatty acid in rice bran oil and methanol was investigated in the presence of catalysts, such as PTS(p-toluene sulfonic acid), Amberlyst 15 dry and SCX(silica gel based strong cation exchange resin). While reaction temperature was kept constant at $65^{\circ}C$, initial feed content of free fatty acid was varied from 100% to 1% by addition of pure free fatty acid which was previously made from rice bran oil. Also, the effect of mole ratio of methanol to fatty acid on the final conversion was examined. When esterification of pure free fatty acid was catalyzed by several acids, final conversions were increased in order of Amberlyst 15 dry, SCX and PTS. Using PTS catalyst, initially the reaction proceeded in homogeneous 2nd oder reaction mechanism. However, phase of reaction mixture changed from homogeneous to heterogeneous along the reaction time and then reaction rate was retarded by mass transfer resistance of methanol. Final conversion of free fatty acid in reaction mixture was depended on initial feed content of free fatty acid, and had maximum value at 30% of initial feed free fatty acid content for all kinds of catalysts used. And the final conversion was increased with mole ratio of methanol by the improvement of reaction rate. When initial feed free fatty acid content below 10% and the reaction was catalyzed by PTS, concentration of free fatty acid in reaction mixture was increased in the middle of reaction time by hydrolysis of triglyceride in reaction mixture. Also, if silica gel was added into the reaction mixture which had initial feed free fatty acid content below 50%, final conversion was increased by the adsorption of moisture produced. The SCX catalyst made the esterification reaction of free fatty acid to progress like in case of PTS catalyst. However, when initial feed free fatty acid content below 10%, concentration of free fatty acid in. reaction mixture was decreased monotonically and not increased in the middle of reaction time on the contrary to the case of PTS. Thus, SCX catalyst accomplished more high value of final conversion than PTS catalyst for the initial feed fatty acid content range from 50% to 5% In case of initial feed free fatty acid content of 1% and mole ratio of methanol was 2, concentration of free fatty acid in reaction mixture increased over the initial feed free fatty acid content for all kind of catalysts used. Although SCX catalyst was added into reaction mixture which had 1% of initial feed fatty acid content, final conversion was hardly raised by mole ratio of methanol.
Esterifying conditions to produce propylene glycol alginate (PGA) with alginic acid and propylene oxide were determined, and physico-chemical properties of the PGA were also determined. The rate of esterification increased with the content of propylene oxide up to 4 mole. Alginic acid containing $30\%$ of water shelved maximum esterification, however, it was dificult to remove the surplus moisture in the alginic acid when it cotained the moisture above $70\%$. Maximum esterification was taken place when alginic acid with $44.15\%$ water was reacted with 4mole of propylene oxide at $70^{\circ}C$. The rate of esterification of alginic acid with $50.05\%$ of water increased up to 1 hour at $70^{\circ}C$, followed by no significant increase with reaction time. No significant decrease in the viscosity of $2-3\%$ PGA solution occurred, up to pH 3.0. Pseudoplastic characteristics were kept in case of $1\%,\;2\%\;3\%$ and $5\%$ of PGA solution in the pH of 1.0-5.0.
Using heterogeneous catalyst, esterification reaction of soybean oil (SBO) with methanol was investigated. Distributions of components in mixtures of soybean oil and methanol were measured at temperatures ranging from 40 to $65^{\circ}C$. Glycerine contents of reaction mixtures were measured for the different kinds of catalysts, such as NaOH, CaO, Ca(OH)$_2$, MgO, Mg(OH)$_2$, and Ba(OH)$_2$. Based on the measured glycerine concentrations, conversions of the reaction mixtures were calculated. The effects of dose of catalyst, cosolvent and reaction temperature on final conversion were examined. Solubility of methanol in soybean oil was substantially greater than that of soybean oil in methanol. When the esterification reaction of soybean oil was catalyzed by heterogeneous catalyst, final conversion was strongly dependent on the alkalinity of the heterogeneous catalyst, and increased with the alkalinity of the catalyst material. Hydroxides from the alkali metals were more effective than oxides, which actually had no catalytic effects. When Ca(OH)$_2$ was used for the esterification catalyst, maximum value of final conversion was measured at dose of 4%. The final conversion and reaction rate increased with reaction temperature, and showed substantial increment at reaction temperature of 5$0^{\circ}C$. When cosolvent, CHCl$_3$, was added into the reaction mixture of soybean oil which catalyzed by Ba(OH)$_2$, maximum value of final conversion was appeared at dose of 3%.
Kim, Young-Joo;Kim, Deog-Keun;Rhee, Young Woo;Park, Soon-Chul;Lee, Jin-Suk
Korean Chemical Engineering Research
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v.43
no.5
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pp.621-626
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2005
The esterification reaction of free fatty acid with methanol was investigated in the presence of catalyst, Amberlyst-15, producing fatty acid methyl ester, namely, biodiesel. In this paper, the effects of the reaction parameters such as reaction temperature, mole ratio of alcohol to oleic acid and mass of catalyst on the catalytic activity have been examined. The results showed that the reaction rate increased about twice as the temperature increased every $20^{\circ}C$ in the reaction temperature range from 333 K to 373 K. The equilibrium conversion rate of oleic acid increased with the feed mole ratio of alcohol to acid ranging from 6:1 to 44:1. When the feed mole ratio was higher than 44:1, all the results were similar to that of 44:1. As for the influence of the mass of catalyst, the initial reaction rate increased from 1.2 to 1.3 times as the mass of catalyst doubles in the range of the catalyst weight from 5 to 20 wt%. The experiment data obtained were well described by the second reaction rate using a pseudo-homogeneous model.
Previously, we have shown that green tea extract lowers the intestinal absorption of cholesterol, fat, and other fat-soluble compounds. We conducted this study to determine whether green tea extract affects the rate of $^{14}C$-oleic acid esterification into various lipids in the intestinal mucosa of rats. Male Sprague-Dawley ruts were had free access to a nutritionally adequate AIN-93G diet and deionized water. Initially, the rat's mucosal content of total lipids was measured following 1 mL olive oil administration with (green tea group) or without (control group) 100 mg green tea extract powder. At 1 h and 5 h, intestinal segments were extracted for total lipid analysis. Secondly, to measure mucosal esterification rates of lipids, an abdominal incision was made along the midline, and a 10-cm long jejunal segment of the small intestine was ligated in situ. Then, micellar solutions with or without green tea extract were injected into the ligated jejunal segments and incubated for 10 mill. The micellar solution contained $200.0\;{\mu}$ Ci $^{14}C$-oleic acid, $200.1\;{\mu}mol$ unlabelled oleic acid, $66.7\;{\mu}mol$ 2-monooleoylglycerol, $66.7\;{\mu}mol$ palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, 2.2 mmol glucose, $50.0\;{\mu}mol$ albumin, and 16.5 mmol Na-taurocholate per L of phosphate buffered saline (pH, 6.3) with or without 8.87 g green tea extract powder. At 10 min, each rat was sacrificed by cervical dislocation under anesthesia and the segment was removed for lipid analysis. Significant differences were observed in mucosal triglyceride content at 1 h and 5 h in ruts given green tea extract. Significant differences in the rate of $^{14}C$-oleic acid esterification into triglycerides and phospholipids fractions were observed between control and green tea groups. However, There were no significant differences in other lipid fractions. These results indicate that the lowered esterification rates of $^{14}C$-oleic acid into triglycerides and phospholipids fractions is attributable to presence of green tea extract. This may be associated with an inhibitory effect of green tea catechin on the mucosal processes of lipids, leading to the inhibition of intestinal absorption of lipids.
A 28-kDa extracellular lipase (pI 8.7) was purified to homogeneity from the culture supernatant of Trichosporon sp. Y- 11 by mmonium sulfate precipitation, DEAE-Sephadex A-50, Bio-Gel P-30, CM- Sephadex C-50, and Bio-Gel P- 10 chromatographies. The purified enzyme exhibited a specific activity of $2,741{\;}{\mu}mol/min/mg$ based on the hydrolysis of triolein, and the optimal hydrolysis activity was dentified at pH 8.0 and $40^{\circ}C$. The enzyme activity was inhibited by $Ag^+$ and enhanced by $Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$, and $Li^{+}$. The enzyme activity exhibited for the hydrolysis of both tributyrin and trilinolein. The ester synthesis of unsaturated fatty acids with various alcohols catalyzed by the purified lipase in a nonaqueous medium or microaqueous system was also investigated. The esterification activity of the lipase increased with an increase of the carbon chain length in the alcohol. The synthesis rate of linoleic acid and oleyl alcohol was the highest with an optimal temperature and pH of $40^{\circ}C$ and 8.0, respectively. The water content and agitation also affected the esterification activity of the lipase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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