1. IntroductionScarcity of fossil f

1. Introduction
Scarcity of fossil fuels, its environmental tribulations and the
present pattern of consumption demand the analysis of different
process parameters and conditions for cost effective biodiesel production.
Biodiesel is renewable, non-toxic, biodegradable and environmental
friendly. Chemically it is mono alkyl ester of long chain
fatty acids and can be produced from vegetable oils or animal fats
[1]. Currently, biodiesel is produced from different oils and fats
such as Rapeseed, Soybean, Palm, Jatropha, Pongamia, Mahua,
Beef tallow, and Lard. But the preparation of biodiesel from
Jatropha Curcas oil is a promising alternative in the present situation
due to its higher oil content and non edible nature [2]. Also
Jatropha plants can be cultivated on land where no other crops
can grow along with it can be produced locally. It can be grown
on barren land under simple conditions and can be cultivated on
waste lands also. Due to its non edible nature, use of Jatropha oil
for biodiesel production does not hamper the edible oils. For these
reasons, Jatropha Curcas oil has been chosen for the present investigation
in transesterification reaction for biodiesel production [3].
Transesterification or alcoholysis is commonly employed to
convert vegetable oil to biodiesel in the presence of catalyst. A
number of processes have been developed for biodiesel production
involving either chemical catalyst like acids, bases, both liquid and
heterogeneous or biological catalyst like immobilized or free
enzyme [4–9]. There are many research articles where alkaline
transesterification for biodiesel production is investigated [10–
12], where raw material with a high water or free fatty acid
(FFA) content needs pretreatment with an acidic catalyst in order
to esterify FFA [13,14]. Pretreatment is necessary to reduce soap
formation during the reaction and to simplify the extensive action
for separation of biodiesel and glycerol together with removal of
catalyst and alkaline waste water [10,15].
http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2015.05.048
0016-2361/ 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
q The research work is supported by UGC Major Research Project, F. No. 41-768/
2012 (SR), dated: 18 July 2012.
⇑ Corresponding author. Tel.: [phone] (M), [phone] (Office).
E-mail address: [e-mail] (P.K. Roy).
Fuel 158 (2015) 503–511
Contents lists available at ScienceDirect
Fuel
journal homepage: www.elsevier.com/locate/fuel
Transesterification reaction using chemical catalysts has several
drawbacks such as this process requires higher energy, difficulties
in recovering glycerol and requires waste water treatment along
with some undesirable side products produced from FFA. Use of
enzyme as biocatalyst for transesterification reaction may removes
these problems. Enzymatic transesterification is less energy intensive
and environmental friendly procedure. Here, glycerol can be
easily recovered without any complex process, FFAs can be completely
converted to biodiesel and subsequent waste water treatment
is not required [16,17].
Mathematical models for the enzymatic production of biodiesel
using different vegetable oils have been investigated by some
researchers [18–25]. Al-Zuhair [18] investigated the productions
of bio-diesel from waste cooking oil catalyzed by immobilized
lipase in n-hexane solvent through mathematical approach and
the results of this study can be used to determine the kinetic
parameters of a reliable dynamic model that describes the system.
Recently, Deng et al. [26] established a kinetic model for
lipase-catalyzed biodiesel production from waste cooking oil and
which can simulate the reaction process of biodiesel production
from Waste Cooking oil under different conditions.
As the prices of vegetable oils in the global market have sharply
increased, the overall biodiesel production cost is not economically
viable as compared to petrol based diesel. Jatropha Curcas oil is a
cheap and economical feedstock for biodiesel production. Current
commercial technology is not suitable for the transesterification
of Jatropha oil due to its high FFA content. Apart from that, enzymatic
transesterification is a possible way to produce biodiesel
from waste cooking oil due to its high stability towards FFA content
in oils [27]. Free fatty acids content in the oil can be completely
converted to methyl esters, with no soap formation, and
thus increasing the biodiesel yield and reducing the costs for fuel
purification [22].
The conventional alkali catalyzed transesterification also suffers
mass transfer resistance. It was also shown by Hou et al. [28] that
initially the reaction rate is very slow due to mass transfer limitations
between methanol and oil phase. Peterson et al. [29] has
studied the effect of stirrer speed on the transesterification of vegetable
oil with alcohol. Ataya et al. [30] and Ma et al. [31] has
demonstrated the importance of mixing in the base catalyzed
methanolysis of beef tallow. The effect of the stirring intensity of
the transesterification of cotton seed oil using several catalysts
has been analyzed by Rashid et al. [32]. They have shown that
beyond an optimum stirrer speed production level decreases. Roy
et al. [33] has shown the effect of stirrer rotation on mass transfer
in biodiesel production process. Thus, transesterification reaction
for biodiesel production is initially mass transfer limited because
the two reactants are immiscible with each other. In addition to
that, the glycerol phase separates together with most of the catalyst
[34].
Transesterification reaction only occurs on the external surfaces
of reactants. In enzymatic transesterification, triglycerides
suffer mass transfer resistance. Glycerol is absorbed on the surface
of immobilized lipase and restricts mass transfer between
substrate and enzyme, and enzyme was poisoned by methanol.
To overcome this problem, static mixers are used. They can be
utilized for both free and immobilized enzymes. Good mixing is
important to reduce mass transfer limitations when producing
biodiesel [35]. External mass transfer limitations can be minimized
by carrying out the reaction at an optimum speed of agitation
speed. Sim et al. [36] studied the effect of mass transfer on
the biodiesel yield in the enzymatic transesterification of crude
palm oil. Yadav et al. [37] studied the effect of speed of agitation
on conversion in the range of 100–700 rpm and shown that the
optimum stirrer speed for transesterification reaction was found
to be 300 rpm.
Optimization of biodiesel production from vegetable oil through
response surface methodology has been studied by many researchers
[38,39]. Comparative mathematical study based on mass transfer,
product efficiency and reaction conditions between catalytic
and enzymatic production of biodiesel from Jatropha Curcas oil
has not yet been made so far. Based on this aspect, in this research
article, we have studied a comparative mathematical analysis in
chemical and enzyme catalyzed transesterification reaction of biodiesel
production by formulating kinetic models. The aim of the
study is to determine a cost effective process for biodiesel production
by avoiding mass transfer resistance. Mathematical modeling
is used to develop a kinetically controlled system considering mass
transfer resistance in biodiesel productivity. The relationship
between biodiesel yield and reaction parameters is also established
by this model. Our study reveals that enzyme catalyzed reaction is a
better approach for biodiesel production through transesterification
reaction. However, this process also suffers some mass transfer
limitation problems during the progress of the reaction. Therefore,
system requires control approach for optimality. Thus we have
applied mathematical control approach on mixing intensity in
enzyme catalyzed reaction to avoid mass transfer limitation for cost
effective production of biodiesel.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำขาดแคลนของเชื้อเพลิงฟอสซิล ทุกข์ยากของสิ่งแวดล้อมและปัจจุบันรูปแบบของการใช้ต้องวิเคราะห์ความแตกต่างกันพารามิเตอร์กระบวนการและเงื่อนไขสำหรับการผลิตไบโอดีเซลแพงไบโอดีเซลจะทดแทน พิษ สลาย และสิ่งแวดล้อมมิตร สารเคมีเป็น alkyl โมโนเอสเตอร์ของโซ่ยาวกรดไขมัน และสามารถผลิตได้จากน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์[1] . ในปัจจุบัน ผลิตไบโอดีเซลจากไขมันและน้ำมันต่าง ๆเมล็ดต้นเรพ ถั่วเหลือง ปาล์ม สบู่ดำ Pongamia, Mahuaเนื้อไข และน้ำมันหมู แต่เตรียมของไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำ Curcas เป็นทางเลือกว่าในสถานการณ์ปัจจุบันของปริมาณน้ำมันสูงและไม่กินธรรมชาติ [2] นอกจากนี้สบู่ดำพืชสามารถจะเพาะปลูกในดินพืชไม่สามารถเติบโตด้วยมันสามารถผลิตได้ในท้องถิ่นได้ สามารถปลูกในที่แห้งแล้งที่ดินภายใต้เงื่อนไขที่ง่าย และสามารถจะเพาะปลูกในเสียที่ดินยัง เนื่องจากลักษณะไม่กิน ใช้น้ำมันสบู่ดำไบโอดีเซล ผลิตไม่ขัดขวางน้ำมันกิน สำหรับเหล่านี้เหตุผล น้ำมันสบู่ดำ Curcas ถูกเลือกสำหรับการสอบสวนอยู่ในปฏิกิริยาเพิ่มสำหรับผลิตไบโอดีเซล [3]เพิ่มหรือ alcoholysis คือโดยทั่วไปอาจใช้แปลงน้ำมันพืชไบโอดีเซลในต่อหน้าของ catalyst Aได้รับการพัฒนาของกระบวนการผลิตไบโอดีเซลเกี่ยวข้องกับ catalyst เป็นสารเคมีเช่นกรด ฐาน ของเหลวทั้งสอง และเศษที่แตกต่างกัน หรือชีวภาพเช่นเอนไซม์ หรือฟรีเอนไซม์ [4-9] มีบทความวิจัยในด่างเพิ่มการผลิตไบโอดีเซลคือ สอบสวน [10 –12], ซึ่งวัตถุดิบกับน้ำหรือกรดไขมันอิสระเนื้อหา (FFA) ต้องการ pretreatment ด้วย catalyst เป็นกรดตามลำดับการ esterify FFA [13,14] Pretreatment จำเป็นต้องลดสบู่ก่อตัวใน ระหว่างปฏิกิริยา และทำการดำเนินการอย่างละเอียดการแยกไบโอดีเซลและกลีเซอรพร้อมกับเอาเศษและน้ำเสียด่าง [10,15]http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2015.05.0480016-2361 / 2015 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมดคิวงานวิจัยได้รับการสนับสนุน โดยโครงการวิจัยหลัก UGC เอฟหมายเลข 41-768 /2012 (SR), วันที่: 18 กรกฏา 2555 คมผู้⇑ Corresponding โทรศัพท์: + 91 9432095603 (M), + 91 3324572736 (สำนักงาน)ที่อยู่อีเมล: (พีเครอย) ใน [e-mail]เชื้อเพลิง 158 (2015) 503-511เนื้อหารายการ ScienceDirectน้ำมันเชื้อเพลิงหน้าแรกของสมุดรายวัน: www.elsevier.com/locate/fuelปฏิกิริยาการเพิ่มโดยใช้สิ่งที่ส่งเสริมเคมีมีหลายข้อเสียเช่นกระบวนการนี้ต้องการพลังงานสูง ความยากลำบากกลีเซอรกู้คืน และต้องบำบัดน้ำเสียตามกับผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่พึงปรารถนาบางผลิตจาก FFA ใช้ของเอนไซม์เป็น biocatalyst สำหรับปฏิกิริยาเพิ่มอาจเอาปัญหาเหล่านี้ เพิ่มเอนไซม์ในระบบมีพลังงานน้อยกว่าแบบเร่งรัดและกระบวนการเป็นมิตรสิ่งแวดล้อม ที่นี่ กลีเซอรได้โดยง่าย โดยไม่มีกระบวนการซับซ้อนใด ๆ FFAs ได้อย่างสมบูรณ์แปลงไปเป็นไบโอดีเซลและบำบัดน้ำเสียตามมาไม่จำเป็น [16,17]แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการผลิตเอนไซม์ในระบบไบโอดีเซลใช้น้ำมันพืชที่แตกต่างกันมีการสอบสวน โดยบางนักวิจัย [18-25] การผลิตการตรวจสอบอัล-Zuhair [18]ของไบโอดีเซลจากน้ำมันใช้กระบวนโดยหาเอนไซม์ไลเปสในตัวทำละลายเฮกเซน n ผ่านวิธีการทางคณิตศาสตร์ และผลการศึกษานี้สามารถใช้เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหวพารามิเตอร์ของแบบจำลองแบบไดนามิกน่าเชื่อถือที่อธิบายระบบล่าสุด al. et เต็ง [26] สร้างแบบเดิม ๆ สำหรับผลิตเอนไซม์ไลเปสกระบวนไบโอดีเซลจากน้ำมัน และซึ่งสามารถจำลองปฏิกิริยากระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันที่ปรุงอาหารขยะภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆขณะที่ราคาของน้ำมันพืชในตลาดโลกได้อย่างรวดเร็วเพิ่มขึ้น ต้นทุนการผลิตไบโอดีเซลโดยรวมไม่สะอาดเมื่อเทียบกับใช้น้ำมันดีเซลได้ น้ำมันสบู่ดำ Curcas เป็นวัตถุดิบราคาถูก และประหยัดสำหรับการผลิตไบโอดีเซล ปัจจุบันไม่เหมาะสำหรับการเพิ่มเทคโนโลยีเชิงพาณิชย์น้ำมันสบู่ดำเนื่องจากเนื้อหาของ FFA สูง นอกจากนั้น เอนไซม์ในระบบเพิ่มเป็นวิธีเป็นไปได้ในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันเนื่องจากความมีเสถียรภาพสูงต่อเนื้อหา FFAในน้ำมัน [27] เนื้อหาของกรดไขมันอิสระในน้ำมันได้อย่างสมบูรณ์แปลงเป็น methyl esters ด้วยผู้แต่งไม่มีสบู่ และเพิ่มผลผลิตไบโอดีเซลและลดค่าใช้จ่ายสำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงฟอก [22]เพิ่มด่างกระบวนธรรมดายัง suffersต้านทานการถ่ายโอนมวล จะถูกแสดงโดย Hou et al. [28] ที่เริ่มต้นอัตราปฏิกิริยาจะช้าเนื่องจากข้อจำกัดการโอนย้ายโดยรวมระหว่างระยะเมทานอลและน้ำมัน มี Peterson et al. [29]ศึกษาผลของความเร็วช้อนคนบนเพิ่มผักน้ำมันกับแอลกอฮอล์ Ataya et al. [30] และ al. et Ma [31]แสดงความสำคัญของการผสมในฐานกระบวนmethanolysis ของไขเนื้อ ผลของความเข้มของ stirringเพิ่มน้ำมันเมล็ดฝ้ายที่ใช้สิ่งต่าง ๆ ที่ส่งเสริมมีการวิเคราะห์โดย Rashid et al. [32] พวกเขาได้แสดงที่นอกเหนือจากช้อนคนเหมาะสมที่ ระดับความเร็วในการผลิตลด รอยal. ร้อยเอ็ด [33] ได้แสดงผลของการหมุนช้อนคนในการถ่ายโอนมวลในกระบวนการผลิตไบโอดีเซล ดังนั้น เพิ่มปฏิกิริยาไบโอดีเซล ผลิตจะโอนย้ายเริ่มต้นมวลจำกัดเนื่องจากreactants สอง immiscible กันได้ นอกว่า กลีเซอรเฟสแยกพร้อมทั้งเศษ[34]เพิ่มปฏิกิริยาเกิดขึ้นบนพื้นผิวภายนอกเท่านั้นของ reactants ในการเพิ่มเอนไซม์ในระบบ ระดับไตรกลีเซอไรด์ประสบความต้านทานการถ่ายโอนมวล กลีเซอรถูกดูดบนผิวของเอนไซม์เอนไซม์ไลเปส และจำกัดการถ่ายโอนมวลระหว่างพื้นผิว และเอนไซม์ และเอนไซม์ถูกวางยา โดยเมทานอลมีใช้เครื่องผสมอาหารคงจะเอาชนะปัญหานี้ พวกเขาสามารถใช้เอนไซม์เอนไซม์ และเสรี ดีผสมอยู่สิ่งสำคัญที่จะลดข้อจำกัดการโอนย้ายโดยรวมเมื่อผลิตไบโอดีเซล [35] สามารถลดข้อจำกัดการโอนย้ายโดยรวมภายนอกโดยที่ปฏิกิริยาที่มีความเร็วสูงสุดของอาการกังวลต่อความเร็วของ Sim et al. [36] ศึกษาผลของการถ่ายโอนมวลในผลผลิตไบโอดีเซลในการเพิ่มเอนไซม์ในระบบของดิบน้ำมันปาล์ม Al. Yadav ร้อยเอ็ด [37] ศึกษาผลของความเร็วของอาการกังวลต่อการแปลงในช่วง 100-700 รอบต่อนาที และแสดงที่ช้อนคนสูงสุดความเร็วสำหรับปฏิกิริยาเพิ่มพบจะ 300 rpmเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชที่ผ่านมีการศึกษาวิธีการพื้นผิวตอบสนอง โดยนักวิจัยจำนวนมาก[38,39] ศึกษาคณิตศาสตร์เปรียบเทียบตามการถ่ายโอนมวลผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพและปฏิกิริยาเงื่อนไขระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาและเอนไซม์ในระบบผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำ Curcasไม่ได้ได้จน ตามด้านนี้ ในงานวิจัยนี้บทความ เรามีศึกษาการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์เปรียบเทียบในสารเคมีและเอนไซม์กระบวนเพิ่มปฏิกิริยาของไบโอดีเซลผลิต โดย formulating รุ่นเดิม ๆ จุดมุ่งหมายของการการศึกษาคือการ กำหนดขั้นตอนการผลิตไบโอดีเซลแพงโดยหลีกเลี่ยงการต้านทานการถ่ายโอนมวล สร้างโมเดลทางคณิตศาสตร์ใช้ในการพัฒนาระบบควบคุม kinetically พิจารณามวลโอนย้ายความต้านทานในการผลิตไบโอดีเซล ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ปฏิกิริยาและผลผลิตไบโอดีเซลยังสำเร็จโดยแบบจำลองนี้ เราพบว่า เป็นปฏิกิริยาเอนไซม์กระบวนการวิธีที่ดีสำหรับการผลิตไบโอดีเซลโดยเพิ่มปฏิกิริยาการ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ยัง suffers โอนบางใหญ่ปัญหาข้อจำกัดในความคืบหน้าของปฏิกิริยา ดังนั้นระบบต้องมีวิธีการควบคุมสำหรับ optimality ดังนั้น เรามีใช้วิธีการควบคุมทางคณิตศาสตร์ในการผสมความเข้มในเอนไซม์กระบวนปฏิกิริยาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดการถ่ายโอนมวลสำหรับต้นทุนการผลิตไบโอดีเซลมีประสิทธิภาพ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1.
บทนำขาดแคลนเชื้อเพลิงฟอสซิล, ความยากลำบากด้านสิ่งแวดล้อมและรูปแบบของการบริโภคในปัจจุบันมีความต้องการที่แตกต่างกันของการวิเคราะห์พารามิเตอร์กระบวนการและเงื่อนไขสำหรับค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพการผลิตไบโอดีเซล. ไบโอดีเซลเป็นพลังงานทดแทน, ปลอดสารพิษ, ย่อยสลายได้และสิ่งแวดล้อมที่เป็นมิตร สารเคมีมันเป็นอัลคิลเอสเตอร์ขาวดำของห่วงโซ่ยาวกรดไขมันและสามารถผลิตได้จากน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์[1] ปัจจุบันไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันและไขมันที่แตกต่างกันเช่นเรพซีดถั่วเหลืองปาล์มสบู่ดำ, Pongamia, Mahua, ไขมันเนื้อและหมู แต่การเตรียมการของไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มในสถานการณ์ปัจจุบันอันเนื่องมาจากปริมาณน้ำมันที่สูงขึ้นและลักษณะที่ไม่ใช่ของกินได้[2] นอกจากนี้ยังมีพืชสบู่ดำสามารถปลูกในดินแดนที่ไม่มีพืชอื่น ๆ สามารถเติบโตไปพร้อมกับมันสามารถผลิตได้ในประเทศ มันสามารถปลูกได้ในดินแดนที่แห้งแล้งภายใต้เงื่อนไขที่ง่ายและสามารถปลูกในดินแดนที่เสียยัง เนื่องจากลักษณะที่ไม่ได้กินของใช้น้ำมันสบู่ดำสำหรับการผลิตไบโอดีเซลไม่ได้ขัดขวางน้ำมันที่บริโภค เหล่านี้ด้วยเหตุผลน้ำมันสบู่ดำได้รับเลือกสำหรับการตรวจสอบในปัจจุบันในการทำปฏิกิริยาtransesterification สำหรับการผลิตไบโอดีเซล [3]. Transesterification หรือ alcoholysis เป็นลูกจ้างทั่วไปที่จะแปลงน้ำมันพืชไบโอดีเซลในการปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา จำนวนของกระบวนการที่ได้รับการพัฒนาสำหรับการผลิตไบโอดีเซลตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการอย่างใดอย่างหนึ่งเช่นกรด, เบสทั้งของเหลวและที่แตกต่างกันหรือตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพเช่นการตรึงหรือฟรีเอนไซม์[4-9] มีบทความวิจัยจำนวนมากที่มีอัลคาไลน์transesterification สำหรับการผลิตไบโอดีเซลมีการตรวจสอบ [10 12] ซึ่งวัตถุดิบที่มีน้ำสูงหรือกรดไขมันอิสระ(FFA) เนื้อหาที่มีความต้องการการปรับสภาพความเป็นกรดตัวเร่งปฏิกิริยาในการสั่งซื้อเพื่อesterify FFA [13,14] . ปรับสภาพเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อลดสบู่ก่อตัวในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาและเพื่อให้ง่ายต่อการดำเนินการอย่างกว้างขวางสำหรับการแยกไบโอดีเซลและกลีเซอรอลร่วมกับการกำจัดของตัวเร่งปฏิกิริยาและน้ำเสียอัลคาไลน์[10,15]. http://dx.doi.org/10.1016/j .fuel.2015.05.048 0016-2361 / 2015 เอลส์ จำกัด สงวนลิขสิทธิ์. คิวงานวิจัยได้รับการสนับสนุนโดย UGC ที่สำคัญโครงการวิจัยเอฟเลขที่ 41-768 / 2012 (อาร์) ลงวันที่: 18 กรกฎาคม 2012 ⇑ ผู้เขียนที่สอดคล้องกัน Tel .: [phone] (M), 91 3324572736 (สำนักงาน). ที่อยู่ E-mail:. [e-mail] (PK รอย) น้ำมันเชื้อเพลิง 158 (2015) 503-511 รายการเนื้อหาที่มีอยู่ใน ScienceDirect เชื้อเพลิงวารสารหน้าแรก: www .elsevier.com / ค้นหา / เชื้อเพลิงปฏิกิริยาโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาTransesterification สารเคมีได้หลายข้อบกพร่องเช่นขั้นตอนนี้ต้องใช้พลังงานที่สูงขึ้นความยากลำบากในการกู้คืนกลีเซอรีนและต้องมีการบำบัดน้ำเสียพร้อมกับผลิตภัณฑ์ด้านที่ไม่พึงประสงค์บางอย่างที่ผลิตจากFFA การใช้เอนไซม์เป็น biocatalyst ปฏิกิริยา transesterification อาจขจัดปัญหาเหล่านี้ transesterification เอนไซม์เป็นพลังงานน้อยลงอย่างเข้มข้นขั้นตอนที่เป็นมิตรและสิ่งแวดล้อม นี่กลีเซอรีนสามารถกู้คืนได้ง่ายโดยไม่ต้องใช้กระบวนการที่ซับซ้อนใด ๆ FFAs สมบูรณ์สามารถแปลงเป็นไบโอดีเซลและการบำบัดน้ำเสียที่ตามมาไม่จำเป็นต้อง[16,17]. แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการผลิตเอนไซม์ไบโอดีเซลโดยใช้น้ำมันพืชที่แตกต่างกันได้รับการตรวจสอบโดยบางส่วนนักวิจัย [18-25] อัล Zuhair [18] ตรวจสอบโปรดักชั่นของไบโอดีเซลจากน้ำมันปรุงอาหารขยะเร่งปฏิกิริยาด้วยการตรึงเอนไซม์ไลเปสในตัวทำละลายเฮกเซนผ่านวิธีการทางคณิตศาสตร์และผลการศึกษานี้สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหวค่าพารามิเตอร์ของรูปแบบไดนามิกที่เชื่อถือได้ว่าจะอธิบายระบบ. เมื่อเร็ว ๆ นี้เติ้ง et al, [26] จัดตั้งรูปแบบการเคลื่อนไหวในการผลิตไบโอดีเซลเอนไซม์ไลเปส-เร่งจากน้ำมันปรุงอาหารของเสียและที่สามารถจำลองกระบวนการปฏิกิริยาของการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันทำอาหารเสียภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน. ขณะที่ราคาน้ำมันพืชในตลาดโลกได้อย่างรวดเร็วเพิ่มขึ้นค่าใช้จ่ายผลิตไบโอดีเซลโดยรวมทางเศรษฐกิจไม่ได้ทำงานได้เมื่อเทียบกับน้ำมันที่ใช้ดีเซล น้ำมันสบู่ดำเป็นวัตถุดิบราคาถูกและประหยัดสำหรับการผลิตไบโอดีเซล ปัจจุบันเทคโนโลยีในเชิงพาณิชย์ไม่เหมาะสำหรับ transesterification ของน้ำมันสบู่ดำเนื่องจากเนื้อหา FFA สูง นอกเหนือจากที่เอนไซม์transesterification เป็นวิธีที่เป็นไปได้ในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปรุงอาหารเสียเนื่องจากการมีความมั่นคงสูงที่มีต่อเนื้อหาFFA ในน้ำมัน [27] ฟรีเนื้อหากรดไขมันในน้ำมันสมบูรณ์สามารถแปลงเป็นเมทิลเอสเตอร์ที่มีการก่อตัวสบู่ไม่และจะเป็นการเพิ่มผลผลิตไบโอดีเซลและลดค่าใช้จ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับการทำให้บริสุทธิ์[22]. ด่างธรรมดาเร่ง transesterification ยังได้รับความทุกข์ความต้านทานการถ่ายเทมวล นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นโดย Hou et al, [28] ว่าในขั้นต้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาช้ามากเนื่องจากข้อจำกัด ของการถ่ายโอนมวลระหว่างเมทานอลและเฟสน้ำมัน ปีเตอร์สันและอัล [29] ได้ศึกษาผลกระทบของความเร็วในการกวนtransesterification ของพืชน้ำมันที่มีเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ Ataya et al, [30] และ Ma et al, [31] ได้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการผสมในฐานเร่งmethanolysis ของไขมันเนื้อ ผลของความเข้มกวนของtransesterification ของน้ำมันเมล็ดฝ้ายโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหลายได้รับการวิเคราะห์โดยราชิดอัลเอต [32] พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าเกินความเร็วที่เหมาะสมกวนระดับการผลิตลดลง รอยet al, [33] ได้แสดงให้เห็นผลกระทบของการหมุนกวนในการถ่ายโอนมวลในกระบวนการผลิตไบโอดีเซล ดังนั้นปฏิกิริยา transesterification สำหรับผลิตไบโอดีเซลเป็นครั้งแรกการถ่ายโอนมวล จำกัด เพราะทั้งสองเป็นสารตั้งต้นแปรกับแต่ละอื่นๆ นอกเหนือไปจากนั้นขั้นตอนการแยกกลีเซอรอลร่วมกับส่วนใหญ่ของตัวเร่งปฏิกิริยา[34]. ปฏิกิริยา Transesterification เกิดขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวภายนอกของสารตั้งต้น ใน transesterification เอนไซม์ไตรกลีเซอไรด์ประสบต้านทานการถ่ายเทมวล กลีเซอรีนจะถูกดูดซึมบนพื้นผิวของเอนไซม์ไลเปสตรึงและ จำกัด การถ่ายเทมวลระหว่างพื้นผิวและเอนไซม์และเอนไซม์ที่ถูกวางยาพิษโดยเมทานอล. ที่จะเอาชนะปัญหานี้ผสมแบบคงที่จะใช้ พวกเขาสามารถใช้สำหรับเอนไซม์ทั้งฟรีและตรึง ผสมที่ดีเป็นสิ่งสำคัญที่จะช่วยลดข้อ จำกัด ในการถ่ายโอนมวลเมื่อการผลิตไบโอดีเซล [35] ข้อ จำกัด ของการถ่ายโอนมวลภายนอกสามารถลดได้โดยการดำเนินการเกิดปฏิกิริยาที่ความเร็วสูงสุดของการกวนความเร็ว ซิม et al, [36] การศึกษาผลกระทบของการถ่ายโอนมวลในผลผลิตไบโอดีเซลในtransesterification เอนไซม์น้ำมันดิบน้ำมันปาล์ม ดัฟ et al, [37] การศึกษาผลกระทบของความเร็วในการกวนการแปลงในช่วง100-700 รอบต่อนาทีและแสดงให้เห็นว่าที่ความเร็วกวนที่เหมาะสมสำหรับการเกิดปฏิกิริยาtransesterification ก็พบว่าจะเป็น300 รอบต่อนาที. การเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชที่ผ่านวิธีการพื้นผิวตอบสนองได้การศึกษาโดยนักวิจัยหลายคน[38,39] การศึกษาเปรียบเทียบทางคณิตศาสตร์ขึ้นอยู่กับการถ่ายโอนมวลประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาการผลิตและการเอนไซม์ไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำยังไม่ได้ทำเพื่อให้ห่างไกล ขึ้นอยู่กับด้านนี้ในงานวิจัยนี้บทความเราได้ศึกษาวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์เปรียบเทียบในทางเคมีและตัวเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์transesterification ไบโอดีเซลการผลิตโดยการกำหนดรูปแบบการเคลื่อนไหว จุดมุ่งหมายของการศึกษาคือการกำหนดค่าใช้จ่ายในกระบวนการที่มีประสิทธิภาพในการผลิตไบโอดีเซลโดยการหลีกเลี่ยงความต้านทานการถ่ายเทมวล แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการพัฒนาระบบการควบคุม kinetically พิจารณามวลต้านทานการถ่ายโอนการผลิตไบโอดีเซลใน ความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตไบโอดีเซลและพารามิเตอร์ปฏิกิริยาจัดตั้งโดยรุ่นนี้ การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาเป็นวิธีการที่ดีในการผลิตไบโอดีเซลผ่าน transesterification ปฏิกิริยา แต่ขั้นตอนนี้ยังได้รับความทุกข์การถ่ายโอนมวลบางปัญหาข้อ จำกัด ในช่วงความคืบหน้าของการเกิดปฏิกิริยา ดังนั้นระบบต้องใช้วิธีการควบคุม optimality ดังนั้นเราจึงได้ใช้วิธีการควบคุมทางคณิตศาสตร์กับความรุนแรงในการผสมเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะหลีกเลี่ยงข้อจำกัด การถ่ายโอนมวลสำหรับค่าใช้จ่ายในการผลิตไบโอดีเซลที่มีประสิทธิภาพของ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . บทนำ
ขาดแคลนเชื้อเพลิงฟอสซิล , ความยากลำบากของสิ่งแวดล้อมและ
ปัจจุบันรูปแบบความต้องการการวิเคราะห์พารามิเตอร์ของกระบวนการที่แตกต่างกันและเงื่อนไขสำหรับ
ต้นทุนการผลิตไบโอดีเซลประสิทธิภาพการบริโภค .
ไบโอดีเซลทดแทน ไม่เป็นพิษ ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อม
กันเอง เคมีเป็นเอสเทอร์โซ่ยาวของ
โมโนอัลคิลกรดไขมันและสามารถผลิตได้จากน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์
[ 1 ] ปัจจุบันไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันที่แตกต่างกันและไขมัน
เช่น rapeseed ถั่วเหลือง ปาล์ม สบู่ดำ pongamia มาฮัว
, , , มัน , เนื้อและหมู . แต่การเตรียมการของไบโอดีเซลจากสบู่ดำ น้ำมันเป็นทางเลือก

สัญญาในสถานการณ์ปัจจุบัน เนื่องจากมีปริมาณน้ำมันสูงกว่า และไม่ธรรมชาติได้ [ 2 ]
ยังสบู่ดำพืชสามารถปลูกในที่ดินที่ไม่มีพืชอื่น
สามารถเติบโตไปพร้อมกับมันสามารถผลิตได้ในประเทศ มันสามารถเจริญเติบโตได้ในที่ดินที่แห้งแล้ง
ภายใต้เงื่อนไขที่ง่าย และสามารถปลูกได้บน
ที่รกร้างว่างเปล่ายัง เนื่องจากมันไม่กิน ธรรมชาติ ใช้น้ำมันสบู่ดำ
สำหรับการผลิตไบโอดีเซลไม่ได้ตัดน้ำมันที่บริโภคได้ สำหรับเหตุผลเหล่านี้
,สบู่ดำน้ำมันได้ถูกเลือกสำหรับการในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นปัจจุบัน
ปฏิกิริยาสําหรับการผลิตไบโอดีเซล [ 3 ] .
กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นหรือแกล้วกล้ามักใช้
แปลงน้ำมันพืชไบโอดีเซลในการแสดงตนของตัวเร่งปฏิกิริยา a
จำนวนกระบวนการได้ถูกพัฒนาขึ้นสำหรับการผลิตไบโอดีเซลด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี เช่น กรดที่เกี่ยวข้องกับ

ทั้งของเหลวและ ฐานที่แตกต่างกันหรือชีวภาพตัวเหมือนตรึงหรือฟรี
4 –เอนไซม์ [ 9 ] มีหลายบทความวิจัยที่กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นในการผลิตไบโอดีเซลเป็นด่าง

) [ 10 – 12 ] ที่ดิบกับน้ำสูง หรือกรดไขมันอิสระ
( FFA ) เนื้อหาความต้องการการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นกรด เพื่อให้ esterify FFA
[ 13,14 ] โดยต้องลดสบู่
รูปแบบในการทำปฏิกิริยา และลดการกระทำที่กว้างขวางสำหรับการแยก
ไบโอดีเซลและกลีเซอรอลร่วมกับการกำจัด
ตัวเร่งปฏิกิริยาด่าง [ น้ำเสีย 10 , 15 ] .
http : / / DX ดอย . org / 10.1016 / j.fuel . 2015.05.048
0016-2361 / 2015 นอกจากนี้ จำกัด .
Q งานวิจัยได้รับการสนับสนุน โครงการวิจัยสาขา UGC , F . . . 41-768 /
2012 ( SR ) ลงวันที่ 18 กรกฎาคม 2555
⇑ที่สอดคล้องกันของผู้เขียน โทร : 91 9432095603 ( M ) , 91 3324572736 ( ที่ทำงาน )
e - mail address : [e-mail] ( p.k. รอย ) .
เชื้อเพลิง 158 ( 2015 ) 503 – 511
เนื้อหารายการที่มีอยู่ในเชื้อเพลิง

บริการวารสารหน้าแรก : www.elsevier . com / ค้นหา / เชื้อเพลิง
ปฏิกิริยาด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นได้ประการหลาย
เช่น กระบวนการนี้ต้องใช้พลังงานที่สูงขึ้น ปัญหา
ในการกู้คืนและกลีเซอรอล ต้องบำบัดน้ำเสียตาม
บางไม่พึงประสงค์ด้านผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจาก FFA . การใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพสำหรับปฏิกิริยาทรานสเอสเตอริฟิเคชัน

จะเอาปัญหาเหล่านี้ เอนไซม์คือพลังงานน้อยกว่ากระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นเข้มข้น
และกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ที่นี่ , กลีเซอรอลสามารถกู้คืนได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องมีกระบวนการที่ซับซ้อน
,
ffas สามารถสมบูรณ์แปลงเป็นไบโอดีเซล และต่อมาไม่ต้องบำบัดน้ำเสีย
[ ]
อันเป็น . แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อการผลิตเอนไซม์ของไบโอดีเซล
ใช้น้ำมันพืชที่แตกต่างกันได้รับการตรวจสอบโดยนักวิจัยบาง
[ 18 – 25 ] อัล zuhair [ 18 ] ตรวจสอบการผลิต
ของไบโอดีเซลจากกากน้ำมันปรุงอาหารที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ไลเปสตรึง
บีบด้วยวิธีการทางคณิตศาสตร์และ
.ผลการศึกษานี้สามารถใช้เพื่อหาค่าพารามิเตอร์จลน์
ของที่เชื่อถือได้แบบไดนามิกรูปแบบที่อธิบายระบบ
เมื่อเร็ว ๆนี้ , เติ้ง et al . [ 26 ] สร้างแบบจำลองสำหรับ
ไลเปสเร่งการผลิตไบโอดีเซลจากขยะน้ำมันและ
ซึ่งสามารถจำลองปฏิกิริยาขั้นตอนการผลิตไบโอดีเซลจากน้า

ทิ้งภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันขณะที่ราคาของน้ำมันพืชในตลาดทั่วโลกได้อย่างรวดเร็ว
เพิ่มขึ้น ต้นทุนการผลิตไบโอดีเซลโดยรวมจะไม่คุ้มค่าเมื่อเทียบกับเบนซิน ดีเซล
ได้ตาม สบู่ดำน้ำมันเป็นวัตถุดิบราคาถูกและประหยัด
สำหรับการผลิตไบโอดีเซล เทคโนโลยีเชิงพาณิชย์ปัจจุบัน

ไม่เหมาะสําหรับกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นของน้ำมันสบู่ดำเนื่องจากเนื้อหา FFA สูงของ นอกเหนือจากนั้นโดย
กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นเป็นวิธีที่เป็นไปได้ในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปรุงอาหาร
ของเสียเนื่องจากเสถียรภาพสูงต่อปริมาณ FFA
ในน้ำมัน [ 27 ] กรดไขมันอิสระในน้ำมันได้อย่างสมบูรณ์เนื้อหา
เปลี่ยนเป็นเมทิลเอสเทอร์ ไม่มีสบู่ การก่อตัว และดังนั้นจึง เพิ่มผลผลิต
ไบโอดีเซลและลดค่าใช้จ่ายสำหรับผลิตเชื้อเพลิง [ 22 ]

.การเร่งกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นแบบด่างยังทนทุกข์ทรมาน
ความต้านทานการถ่ายเทมวล นอกจากนี้ยังแสดงโดย Hou et al . [ 28 ]
ตอนแรกอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะช้ามากเนื่องจากข้อ จำกัด การถ่ายเทมวล
ระหว่างเมทานอลและเฟสน้ำมัน Peterson et al . [ 29 ] มี
การศึกษาหมุนความเร็วในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นของน้ำมันพืช
ด้วยแอลกอฮอล์ ataya et al . [ 30 ] และ ma et al .[ 31 ] ได้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการผสม

ในฐานปฏิกิริยาเมทาโนไลซิสของไขสัตว์เนื้อวัว ผลของความเข้มของ
กวนกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นของน้ำมันเมล็ดฝ้ายใช้หลายตัวเร่งปฏิกิริยา
ได้รับวิเคราะห์โดยราชิด et al . [ 32 ] พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่า
เกินกว่าที่หมุนความเร็วลดระดับการผลิต รอย
et al .[ 33 ] ได้แสดงผลของการถ่ายเทมวลหมุนหมุน
ในกระบวนการผลิตไบโอดีเซล ดังนั้น
ปฏิกิริยากระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นสำหรับการผลิตไบโอดีเซลจะเริ่มต้นการถ่ายโอนมวลจำกัดเพราะ
2 สารตั้งต้นจะผสมเข้ากันไม่ได้กับแต่ละอื่น ๆ นอกจาก
, กลีเซอรอลเฟสแยกด้วยกันกับที่สุดของตัวเร่งปฏิกิริยา

[ 34 ]ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นเพียงภายนอก
ของก๊าซ เอนไซม์ในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น triglycerides
ประสบความต้านทานการถ่ายเทมวล กลีเซอรอลจะถูกดูดซึมบนพื้นผิว
ของไลเปสจำกัด การถ่ายเทมวลและระหว่าง
( เอนไซม์และเอนไซม์ถูกวางยาพิษด้วยเมทานอล
เพื่อเอาชนะปัญหานี้ เครื่องผสมแบบคงที่จะใช้ พวกเขาสามารถ
ใช้ทั้งฟรีและการตรึงเอนไซม์ ดีผสมเป็นสำคัญเพื่อลดข้อจำกัดการถ่ายเทมวล

เมื่อการผลิตไบโอดีเซล [ 35 ] ข้อ จำกัด การถ่ายโอนมวลภายนอกสามารถลด
โดยดําเนินปฏิกิริยาที่มีความเร็วที่เหมาะสมของความเร็วรอบในการกวน

ซิม et al . [ 36 ] การศึกษาการถ่ายเทมวลใน
ผลผลิตเอนไซม์ในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นของไบโอดีเซลน้ำมันปาล์มดิบ

yadav et al . [ 37 ] ทำการศึกษาผลของความเร็วรอบในการกวน
แปลงในช่วง 100 - 700 รอบต่อนาทีและแสดงให้เห็นว่าความเร็วที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาทรานสเอสเตอริฟิเคชันกวน

จะพบ 300 รอบต่อนาที
การหาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชที่ผ่าน
วิธีการพื้นผิวตอบสนองได้รับการศึกษาโดยนักวิจัยหลาย
[ 38,39 ] การเปรียบเทียบทางคณิตศาสตร์ศึกษาบนพื้นฐานของการถ่ายเทมวล
ผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพและเงื่อนไขปฏิกิริยาระหว่างโลหะ
และการผลิตไบโอดีเซลจากสบู่ดำ น้ำมัน
เอนไซม์ยังทำเพื่อให้ห่างไกล ตามลักษณะนี้ในบทความวิจัยนี้
เราได้ศึกษาเปรียบเทียบทางคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาทางเคมีและกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น

ของการผลิตไบโอดีเซลโดยสร้างแบบจำลองทางจลนศาสตร์ จุดมุ่งหมายของ
การศึกษาเพื่อกำหนดต้นทุนที่มีประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการผลิตไบโอดีเซล โดยการหลีกเลี่ยง
ต้านทานการถ่ายเทมวล
แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อใช้พัฒนาจลนศาสตร์ ควบคุมระบบการพิจารณาการถ่ายโอนมวล
ต้านทานในการผลิตไบโอดีเซล ความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตไบโอดีเซลและค่า

โดยปฏิกิริยายังขึ้นรูปแบบนี้ผลการศึกษาพบว่า เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาคือ
วิธีการที่ดีกว่าสำหรับการผลิตไบโอดีเซลโดยปฏิกิริยาทรานสเอสเตอริฟิเคชัน

อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ยังทุกข์บางโอน
มวลข้อจำกัดปัญหาระหว่างความก้าวหน้าของปฏิกิริยา ดังนั้น ต้องใช้วิธีควบคุม
ระบบคุณภาพ . เราจึงใช้วิธีการควบคุมทาง

ผสมความเข้มในเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของการถ่ายเทมวลที่มีประสิทธิภาพของค่าใช้จ่าย
การผลิตไบโอดีเซล