Çörekotu (Nigella sativa L.) tohumunun doğal antioksidan ve alternatif enerji kaynağı olarak incelenmesi
The investigation of black cumin (Nigella sativa L.) seed as the resource of natural antioxidant and alternative energy
Yazar: YAKUP KAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NEJDET ŞEN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Enerji = Energy ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Kimya = Chemistry
Dizin: Alternatif enerji = Alternative energy ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Biyokütle = Biomass ; Piroliz = Pyrolysis ; Sentetik yakıtlar = Synthetic fuels ; Çörekotu = Nigella

Özet:
Bu tez çalışmasında, çoğu Avrupa ülkesinde kozmetik, ilaç vb. gibi çok sayıda endüstriyel alanda değerlendirilme imkânı bulan, ülkemizde genelde baharat olarak tüketilen, farklı yörelerde yetiştirilmiş çörekotu tohumlarının antioksidan aktivitelerini belirlemek ve elde edilen sonuçları hem çörekotu tohumları arasında hem de sentetik antioksidan (BHA ve BHT) maddelerle kıyaslamak amacıyla bir dizi antioksidan aktivite belirleme deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneyler neticesinde bütün çörekotu tohumlarının sentetik antioksidanlara kıyasla çok güçlü aktivite gösterdikleri ve en yüksek aktivitenin (%94,59) ise Konya yöresinde yetiştirilen numune tarafından gösterildiği belirlenmiştir. Aynı zamanda bu yağlı tohumun çeşitli endüstriyel alanlarda değerlendirilmesi sürecinde oluşan ve direk hayvan yemi olarak kullanılamayan küspenin en ucuz ve en verimli termokimyasal dönüşüm yöntemi (piroliz) ile günümüzde kullanılan yakıtlara alternatif olabilecek sıvı ürün (bio-oil)'e dönüştürülme olanakları araştırılmıştır. Sıvı ürün bakımından optimum şartların (piroliz sıcaklığı, parçacık boyutu, ısıtma hızı, azot gazı akış hızı, alıkonma zamanı ve yoğunlaşma sıcaklığı) belirlenmesi amacıyla sabit yataklı reaktörde piroliz deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda belirlenen optimum şartlarda (450ºC, dp>850 µm, 35ºC/dak, 200 cm3/dak, 30 dak ve ?20ºC) yapılan piroliz deneyleri neticesinde %44,37 verimle H/C= 1,65 ve ısıl değeri 38,22 MJ/kg olan bio-oil elde edilmiştir. Elde edilen bio-oilin yapısı çeşitli spektroskopik ve kromatografik yöntemlerle incelenmiş ve neticede bio-oilin günümüzde kullanılan sıvı yakıtlara hem alternatif yenilenebilir çevre dostu enerji kaynağı olabileceği gibi hem de birçok kimya endüstrisi için kimyasal hammadde girdisi olabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, a series of antioxidant activity experiments had been carried out for establishing antioxidant activities of the black cumin (Nigella sativa L.) seeds cultivated in different geographical regions and for comparing the obtained results both among themselves and according to the synthetic antioxidant compounds which are buthylated hydroxyanisol (BHA) and buthylated hydroxytoluene (BHT). As a consequence of the performed experiments, it was exhibited that all of the black cumin seed samples performed the strong activity as in accord with total phenolic content as to synthetic antioxidants and that the highest activity value (94.59%) was executed by the black cumin seed being Konya?s origin. In addition to this, it was examined that the black cumin pressed-cake, which is formed by processing of black cumin seed in the various industries and it cannot be directly used as animal feedstuff, the possibilities of its being transformated into the pyrolysis oil (bio-oil) to being alternative for the present fuels by using pyrolysis process being the highest cheap and the highest yield of thermo-chemical conversion process. Pyrolysis experiments was performed in fixed-bed reactor for establishing optimal conditions (pyrolysis final temperature, diameter size of particle, heating rate, holding time and condensation temperature) and the values of these parameters was determined as 450ºC, dp>850 ?m, 35ºC/min, 30 min and ?20ºC respectively. In conclusion, the 44.37% yield of pyrolysis oil possessing 1.65 of H/C and 38.22 MJ/kg of heating values was achieved by pyrolysis process running under optimal conditions. The structure of pyrolysis oil obtained had been investigated by using the different spectroscopic and chromatographic methods. As a result of the took investigations, it was established that pyrolysis oil both will being alternative fuel to the present fossil origin?s fuels and will being chemical feedstock?s inputs for many of chemistry industries.