Pirinadan özütlemeli tepkime ile furfural üretimi için uygun koşulların belirlenmesi
Determination of the optimum conditions for the production of furfural with the reaction of prina extraction
Yazar: FATMA EROĞLU
Danışman: Y.DOÇ.DR. FERDA MUTLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
PİRİNADAN ÖZÜTLEMELİ TEPKİME İLE FURFURAL ÜRETİMİ İÇİNUYGUN KOŞULLARIN BELİRLENMESİ(Yüksek Lisans Tezi)Fatma EROĞLUGAZİ ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜEylül 2006ÖZETFurfuralın üretiminde hammadde olarak pentozan içeren lignoselüloziktarımsal artıklar ile odun atıkları kullanılabilir. Furfuralın üretimi içinhammadde olabilen en önemli yıllık tarımsal artıklar mısır koçanı, yulafkabuğu, pamuk çekirdeği kabuğu, şeker kamışı artığı, pirinç kabuğu, pirinaküspesi, fındık kabuğu ve şeker pancarı küspesidir. Sıvı özütlemeli yöntemlekuru bazda pentozan içeriği %21- 23 olan pirina küspesi ile çalışılmıştır. Sıvıözütlemeli yöntemle pirina küspesinden furfural üretimi bu çalışmadagerçekleştirilmiştir.Çalışmada deneysel tasarım yöntemi olan Box- Wilson Yöntemi ve en uygunkoşullar belirlenirken de o- nitrotoluen ile özütleme yöntemi kullanılmıştır.Pirinadan furfural üretimi için kullandığımız o- nitrotoluenin seçilme nedeni isefurfural için yüksek dağılma katsayısına sahip olması (170ºC'de 8,4),furfuraldan daha yüksek kaynama noktasında olması (Tkn(o-nitrotoluen)= 222ºC,Tkn(furfural)= 161,7ºC), furfuralın yoğunluğunun suyun yoğunluğundan farklıolması (dsu= 1, dfurfural.= 1,1598) ve çözeltideki diğer bileşenlerin (ksiloz, su,H2SO4 ) o- nitrotoluende çözünmemesidir.Yapılan çalışmada ilk önce pirinadan furfural üretiminde sabit H2SO4 derişimi(%5) ve sabit sıcaklıkta (175ºC), her bir çalışma için alınan H2SO4 miktarlarıdeğişmeden değişik miktarlarda pirina alındı ve furfural üretiminde optimumbir katı/ sıvı oranı bulundu. Bu sonuçlara dayalı olarak deneysel tasarım olanBox- Wilson Yönteminde üç bağımsız değişken H2SO4 derişimi (%3- 7), sıcaklık(160ºC- 200ºC), katı/ sıvı oranını ise (0,33- 0,67 g/ mL) seçilerek, Design Expert7.0.0 programı ile optimum değerler bulunmuştur. Buna göre; üretilen enyüksek furfural üretim hızı; 6,55mg/ ml. saat, sıcaklık; 198ºC, H2SO4 derişimi;%4,45 (g/ 100mL), Katı/sıvı oranı; 0,65(g/ mL)'dir.Elde edilen furfural miktarların Design- Expert programı ile aşağıdaki furfuralüretim hızının (mg/ ml.saat) model denkliği geliştirilmiştir;Furfural Üretim Hızı= 6,04+ 0,33X1+ 0,62X2+ 0,31X3- 1,24X1X2+ 0,82X1X3 -0,88X12- 0,96X22-0,35X32Bilim Kodu : 912.1.023Anahtar Kelimeler : Pirina, furfural, sıvı özütlemesi, Box- Wilson YöntemiSayfa Adedi :72Tez Yöneticileri : Yrd. Doç. Dr. S. Ferda MUTLU

Abstract:
DETERMINATION OF THE OPTIMUM CONDITIONS FOR THEPRODUCTION OF FURFURAL WITH THE REACTION OF PRINAEXTRACTION(M. Sc. Thesis)Fatma EROĞLUGAZİ UNIVERSITYTHE INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYSeptember 2006ABSTRACTAgricultural and wooden waste containing pentozan can be used aslignocellulosic raw materials for the production of furfural. The most importantannual agricultural waste that can be used as raw material for the production offurfural are corn cob, oats husk, cotton seed husk, sugarcane waste, rice husk,prina pulp, nutshell and sugar beet pulp. The study was done with prina pulpwhose pentazon content is 21- 23% on the dry base with the liquid extractionmethod. The production of furfural from the prina pulp with liquid extractionmethod was realized in this study.In the study, Box-Wilson Method which is an experimental design method wasused and o-nitrotoluen extraction was used while determining these optimumconditions. The reasons for choosing o-nitrotoluen used for the production offurfural from prina are that it has high distribution coefficient for furfural (8,4at 170ºC), it is at a higher boiling point than furfural (Tkn(o-nitro toluen) = 222ºC,Tkn(fuurfural) = 161,7ºC), the density of furfural is different from that of water(dwater= 1, dfurfural.= 1,1598), and the other components in the solution (xylose,water, H2SO4) do not dissolve in o-nitro toluen.In the study conducted, first fixed H2SO4 concentration (5%) in the productionof furfural from prina and different amounts of prina with unchanging H2SO4amounts obtained for each study at fixed temperature (175ºC) were taken, andan optimum solid/ liquid ratio for furfural production was found. Based onthese results, three independent variable H2SO4 concentrations for experimentaldesign (%3- %7), temperature (160ºC- 200ºC), choosing solid/ liquid ratio as(0,33- 0,67g/mL), optimum values were found with Design Expert 7.0.0program. maximum amount of furfural produced is 6,55mg/ mL.hour,temperature is 198ºC, H2SO4 concentration is %4,45(g/ 100mL), solid/ liquidratio is 0,65(g/ mL).From the furfural amounts obtained, the following model equality for theamount of furfural production (mg/ ml.saat) was developed with Design-Expertprogram;Amount of Furfural= 6,04+ 0,33X1+ 0,62X2+ 0,31X3- 1,24X1X2+ 0,82X1X3-0,88X12- 0,96X22- 0,35X32Science Code : 912.1.023Key Words : Prina, furfural, liquid extraction, Box-Wilson MethodNumber of pages : 72Thesis Supervisors : Yrd. Doç. Dr. S. Ferda MUTLU