Tıbbî ve aromatik bitkilerden yağ çıkarma amaçlı uyarlanabilir mikrodalga destekli destilasyon sistem tasarımı
Adaptable microwave assisted distillation system design for oil extraction from medicinal and aromatic plants
Yazar: AHMET FARUK TEMİZ
Danışman: DOÇ. DR. ABDULLAH GENÇ ; DOÇ. DR. HABİB DOĞAN
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Lavanta = Lavender ; Lavanta yağı = Lavender oil ; Mikrodalga enerjisi = Microwave energy ; Mikrodalga ısıtma = Microwave heating ; Mikrodalgalar = Microwaves ; Su damıtma = Water distillation ; Uçucu yağ bitkileri = Essential oil plants

Özet:
Lavanta türlerinden elde edilen uçucu yağlar tamamlayıcı/alternatif tıpta çok yaygındır ve aromaterapide stresi azaltmak, rahatlamayı artırmak ve uyku kalitesini iyileştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Lavandula intermedia yani lavandin adı verilen hibrit Lavandula bitkisinin uçucu yağ verimi diğer türlere göre daha yüksek olduğu için üretimde bu tür daha çok tercih edilmektedir. Bu bitkiden uçucu yağ elde edilmesi hem zaman (2-3 saat) hem de enerji tüketiminin yüksek olduğu ve bunun birim maliyetlere yansıdığı geleneksel buhar distilasyon (GBD) sistemleri kullanılarak yapılmıştır. Buna alternatif olarak önerilen mikrodalga destekli sistemlerin (MDD) uçucu yağın kalitesini değiştirmediği ve distilasyon süresini oldukça kısalttığı belirtilse de literatürdeki çalışmaların neredeyse tamamı laboratuvar koşullarında çok küçük ölçekli bitkiler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Yenilik olarak bu çalışmada, Lavanta türlerine farklı güçlerde (300-400-450-500 ve 600 W) ve sürelerde (10, 20 ve 30 dk) uygulanan mikrodalga (MD) gücünün sonuçlarını test etmek için endüstriyel tipte bir MDD sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca, Lavanta bitkisi için GBD ve MDD sistemlerinin performansları enerji tüketimi, yağ verimi ve kalitesi açısından karşılaştırılmıştır. GBD sisteminde kazan etrafına 4×3 magnetron optimum şekilde monte edilmiş ve bu magnetronlar pano üzerindeki kontrol devresi tarafından uyarılmıştır. Testlerden elde edilen uçucu yağlar GC-MS analizine tabi tutulmuş ve analiz sonuçları SPSS programında Cluster yöntemi ile gruplandırılmıştır. Deneyler sonucunda mikrodalga (MD) gücü uygulamasının uçucu yağ bileşenlerini önemli ölçüde değiştirmediği, ancak MD gücünün çok fazla arttırılmasının linalool ve linalil asetat sonuçlarında bir miktar düşüşe neden olduğu dikkat çekti. MDD sisteminde uygulanan MD gücünün GBD sistemine göre esansiyel yağ verimini bir miktar arttırdığı (max %10) ve distilasyon süresini %50 kısalttığı görülmüştür.

Abstract:
Essential oils from lavender species are very common in complementary/alternative medicine and are widely used in aromatherapy to reduce stress, increase relaxation, and improve sleep quality. Since the essential oil yield of the hybrid Lavandula plant called Lavandula intermedia, lavandin, is higher than other species, this species is more preferred in production. The extraction of essential oil from this plant has been done using conventional steam distillation (CD) systems, where both time (2-3 hours) and energy consumption are high and this is reflected in unit costs. Although microwave-assisted systems (MWAD) proposed as an alternative to this do not change the quality of the essential oil and shorten the distillation time considerably, almost all of the studies in the literature have been carried out on very small-scale plants under laboratory conditions.  As an innovation, in this study, an industrial type MWAD system is designed to test the results of microwave (MW) power applied to Lavender species at different powers (300-400-450-500 and 600 W) and durations (10, 20 and 30 min). Furthermore, the performances of CD and MWAD systems for Lavender plant are compared in terms of energy consumption, oil yield and quality. In CD system, 4×3 magnetrons are optimally mounted around the boiler and these magnetrons are excited by the control circuit on the panel. The essential oils obtained from the tests are subjected to GC-MS analysis and the analysis results are grouped by Cluster method in SPSS program. As a result of the experiments, it is noted that the application of microwave (MW) power did not significantly change the essential oil components, but increasing the MW power too much caused some decrease in the results of linalool and linalyl acetate. It is observed that MW power applied in the MWAD system slightly increased the essential oil yield (max. 10%) and shortened the distillation time by 50% compared to the GBD system.