Ανάκτηση και εμπλουτισμός φαινολικών ενώσεων από υγρά παραπροϊόντα με συνδυασμό μεθόδων διήθησης μεμβρανών και ψυχομένης κρυστάλλωσης
Authors: Κοντός Σπυρίδων 
Published: September 2021

Μεταξύ των χρήσιμων συστατικών των παραπροϊόντων των υγρών εκροών ελαιοτριβείου είναι οι φαινολικές ενώσεις, οι οποίες διακρίνονται για την υψηλή αντιοξειδωτική τους δράση. Οι φαινολικές ενώσεις, εφόσον ανακτηθούν, είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν εμπορικά για την ανάπτυξη προϊόντων τα οποία συνεισφέρουν στη βελτίωση της υγείας του ανθρώπου (προστασία από καρκίνο, διαβήτη), στη βιομηχανία τροφίμων, στην κοσμετολογία κλπ.. Για τον λόγο αυτό, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη διερευνηση της πιθανότητας ανάκτησης φαινολικών ενώσεων σε υψηλά ποσοστά καθαρότητας από συνθετικά μίγματα, δίνοντας έμφαση στην εφαρμογή συνδυαστικών φυσικοχημικών μεθόδων (διήθησης μέσω μεμβρανών και κρυστάλλωσης με ψύξη), με απώτερο στόχο την εφαρμογή της μεθόδου σε ΥΑΕ. Συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται αναλυτικά το πρόβλημα διαχείρησης των παραγόμενων ΥΑΕ από τις χώρες που ενασχολούνται με την παραγωγή ελαιολάδου περιγράφοντας ταυτοχρόνως τον σκοπό της παρούσας εργασίας. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται οι βασικές αρχές της θεωρίας κρυστάλλωσης ενώ στο Κεφάλαιο 3 πραγματοποιείται η παρουσίαση των φαινολικών ενώσεων που χρησιμοποιήθηκαν. Ακολούθως, στο Κεφάλαιο 4 λαμβάνει χώρα μια βιβλιογραφική ανασκόπηση, στην οποία παρουσιάζονται αναλυτικά οι κυριότερες από τις διαθέσιμες μεθόδους επεξεργασίας αποβλήτων ελαιοτριβείων ενώ στο Κεφάλαιο 5 περιγράφονται η πειραματική διάταξη και διαδικασία των μεθόδων της κρυστάλλωσης με ψύξη από υπέρψυκτα διαλύματα και τήγματα καθώς και της διήθησης με μεμβράνες που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία. Στο Κεφάλιαο 6 πραγματοποιείται η αναλυτική παρουσίαση της θεωρητικής και πειραματικής μελέτης ανάκτησης και διαχωρισμού φαινολικών ενώσεων από υδατικά διαλύματα, με τη μέθοδο της κρυστάλλωσης με ψύξη. Σε αρχικό στάδιο παρουσιάζεται η θεωρητική μελέτη ανάκτησης μιας φαινολικής ένωσης από υδατικά διαλύματα για αρχικούς και μεγάλους χρόνους κρυστάλλωσης. Συγκρίνοντας τα θεωρητικά με τα πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει πολύ μικρό ποσοστό απόκλισης (3.5%). Στη συνέχεια, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στην μελέτη της αποδοτικότητας της κρυστάλλωσης με ψύξη για το διαχωρισμό μίγματος φαινολικών ενώσεων από πρότυπα υδατικά διαλύματα, παρουσία και απουσία σακχάρων, σε υψηλές αρχικές συγκεντρώσεις. Τα πειραματικά αποτελέσματα ανάκτησης που προκύπτουν είναι πολύ ενθαρρυντικά.Στο Κεφάλαιο 7 εξετάζεται η αποδοτικότητα της μεθόδου της κρυστάλλωσης με ψύξη από τήγματα φαινολικών ενώσεων με απώτερο στόχο την εφαρμογή της μεθόδου ως τελικό στάδιο επεξεργασίας για τη λήψη ενός φαινολικού κρυσταλλικού στρώματος σε υψηλά ποσοστά καθαρότητας. Κύριος στόχος είναι η ανάπτυξη ενός μαθηματικού μοντέλου που να προβλέπει την κρυσταλλική ανάπτυξη μιας φαινολικής ένωσης από το αντίστοιχο τήγμα της. Ακολούθως, τα θεωρητικά αποτελέσματα συγκρίνονται με τα πειραματικά δεδομένα παρουσιάζοντας πολύ ικανοποιητικές προβλέψεις για το πάχος της κρυστάλλωσης που αποτίθεται στην ψυχόμενη επιφάνεια. Στη συνέχεια πραγματοποιείται η εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας μέσω συνδυασμού διαφορετικών φυσικοχημικών μεθόδων για το διαχωρισμό φαινολικών ενώσεων από σάκχαρα σε συνθετικό διάλυμα με αρχικές συγκεντρώσεις φαινολικών και σακχάρων παρόμοιες με τις συγκεντρώσεις που εμφανίζονται στα ΥΑΕ. Αρχικά, το συνθετικό διάλυμα χρησιμοποιείται ως ρεύμα τροφοδοσίας και διηθείται μέσω μεμβρανών Νανοδιήθησης και Αντίστροφης Ώσμωσης για το διαχωρισμό των ενώσεων βάσει του διαφορετικού μοριακού τους βάρους. Ακολούθως το συμπύκνωμα της RO επεξεργάζεται περαιτέρω με χρήση απόσταξης υπό κενό (ή της κρυοξήρανσης) με τελικό αποτέλεσμα την λήψη ενός μίγματος εμπλουτισμένου ως προς τις απλές ενώσεις (φαινόλες και σάκχαρα). Ως τελικό στάδιο επεξεργασίας, η εφαρμογή της κρυστάλλωσης με ψύξη σε υπέρψυκτα διαλύματα και τήγματα εξασφαλίζει το διαχωρισμό των φαινολικών από τα σάκχαρα βάσει του διαφορετικού σημείου διαλυτότητας και τήξης κάθε ένωσης αντίστοιχα. Τέλος, η συνδυαστική μέθοδος επεξεργασίας εφαρμόζεται σε απόβλητο τριφασικού ελαιοτριβείου.