Menengiç tohumlarından yağ ekstraksiyonu şartlarının belirlenmesi
Determination of conditions for oil extraction from seeds of terebinth
Yazar: FATİH KAYA
Danışman: PROF. DR. AHMET ÖZER
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yağlı tohum ve çekirdeklerden ham yağ elde etmek için birçok teknik geliştirilmesine rağmen, yağlı tohum endüstrisindeki teknolojik gelişmeler, köklü bir değişimi amaç edinmemekle birlikte, bu sahadaki iyileştirme çalışmaları iyi bir ürün kalitesi ve yüksek verim elde etmek için uygun işleme koşullarını bulmak üzerinde yoğunlaşmıştır.Bu çalışmada, yağlı tohum olarak Elazığ bölgesinde yetişen ve çedene adı ile de anılan Pistacia terebinthus L. yada diğer bir ismi ile menengiç tohumları kullanılmıştır. İlk olarak menengicin besin öğeleri açısından (ham yağ, ham protein, ham selülozv.b.) bileşimi tayin edilmiştir. Bu doğrultuda Elazığ bölgesinde yetişen menengiç tohumlarının yaklaşık % 47 oranında ham yağ içerdiği tespit edilmiştir. Sonrasında Soxhlet ekstarktöründe ekstraksiyon çalışmaları gerçekleştirilmiş ve ekstraksiyon üzerinde etkili olan parametrelerin (süre, sıcaklık, katı/sıvı oranı, çözücü türü ve tanecik boyutu) yağ verimini ve elde edilen yağ kalitesini nasıl etkilediği incelenmiştir.Çözücü olarak n-hekzan, n-heptan, CCI4 ve petrol eteri gibi apolar çözücüler kullanılmıştır. Bu amaçla ilk olarak ekstraksiyon süresinin etkileri incelenmiştir. Ekstraksiyon süresi 10-60 dakika aralığında 10'ar dakikalık periyotlarla değiştirilmiş ve bütün çözücüler ile yapılan ekstraksiyon işleminde 60'ıncı dakikadan sonra sürenin yağ verimini etkilemediği tespit edilmiştir. n-hekzan ile 30 dakikalık ekstraksiyon süresi sonunda yağın % 98.4'ünün, n-heptan ile 40 dakikalık ekstraksiyon süresi sonunda yağın % 100'ünün, petrol eteri ile 20 dakikalık ekstraksiyon süresi sonunda yağın % 97.1'inin ve CCI4 ile 40 dakikalık ekstraksiyon süresi sonunda ise yağın % 98.3'ünün ekstrakte edildiği tespit edilmiştir.Ekstraksiyon sıcaklığının yağ verimi üzerindeki etkisinin incelendiği deneylerde, n-hekzan ve CCI4 ile yapılan ekstraksiyon işlemlerinde sıcaklığın yağ verimini kayda değer ölçüde etkilemediği gözlenmiştir. n-hekzan ile 48 oC sıcaklıkta mevcut yağın % 97.2'si, CCI4 ile 56 oC de yağın % 95.2'si ekstrakte edilebimiştir. Diğer taraftan, n-heptan ve petrol eteri ile yapılan ekstraksiyon işlemlerinde ise ekstraksiyon sıcaklığının artması ile ekstrakte edilen yağ veriminin de arttığı tespit edilmiştir. n-heptan ile 98 oC sıcaklıkta yağın % 100'ü, petrol eteri ile 50 oC sıcaklıkta yağın % 97.1'i ekstrakte edilmiştir.Katı/sıvı oranının etkisininin incelendiği deneyler, sabit ekstrasktör hacminde (250 ml) ekstrakte edilecek olan numune miktarı 10 g ile 60 g aralığında artırılarak gerçekleştirilmiştir. Sabit ekstraktör hacminde numune miktarı arttıkça, bütün çözücüler ile yapılan çalışmalarda ekstrakte edilen yağ veriminin düştüğü, bu düşüşün 40 g numune miktarından sonra daha belirgin bir hal aldığı tespit edilmiştir.Tanecik boyutunun etkisinin incelendiği deneylerde T=KDn eşitliğinden yararlanılmıştır. Menengiç tohumlarının tanecik boyutu 2 katına çıkartıldığında, içerdiği yağı % 1'e düşürmek için gereken süreninde 2.3 kat arttığı tespit edilmiştir.Ekstraksiyon sırasında yağın difüzyon katsayısını hesaplamak için, Fick'in 2.kanunu uygun sınır şartları kabul edilerek çözülmüş ve elde edilen denklem sadeleştirilerek difüzyon katsayısının hesaplanması için uygun hale getirilmiştir. Bunun için 0.55 mm partikül boyutundaki tohumlar her bir çözücünün kaynama sıcaklığında ekstraksiyon işlemine tabi tutuldu. Çözücü olarak n-hekzanın, n-heptanın, petrol eterinin ve CCI4'ün kullanılması halinde difüzyon katsayıları sırasıyla 2.68x10-7, 1.66x10-7, 7.26x10-8 ve 1.8x10-7 m2/saat olarak hesaplanmıştır.Her bir çözücü ile elde edilen menengiç yağının serbest asitlik, peroksit değeri, iyot sayısı, sabunlaşma sayısı, sabunlaşmayan madde miktarı, tortu, viskozite, özgül ağırlık, kırılma indisi gibi özellikleri tayin edilmiştir. Elde edilen ham menengiç yağının yağ asidi bileşimi ise ortalama değerler üzerinden % 24.27 palmitik, % 3.78 palmitoleik, % 1.7 stearik, % 45.8 oleik, % 23.93 linoleik ve % 0.47 linolenik asit olarak GC-FID ile belirlenmiştir.

Abstract:
Although there are various techniques to extract oil from oily seeds, technological developments in oil extraction industry aim essential improvements. Improvement efforts in this field have focused on figuring out suitable operating conditions in order to obtain high extraction yield and products with high quality.In this work, Pistacia terebinthus L. seeds, known as ?çedene? in Elazığ province, are used as oily seed. Firstly, composition of terebinth seed in terms of nutrient constituents (oil, protein, cellulose etc.) was determined. The terebinth seed growing up in Elazığ province was found out to contain 47 % oil. Extraction oil from terebinth seed was carried out in Soxhlet extractor and the effects of extraction parameters (time, temperature, solid/liquid ratio, type of solvent and size of particles) on extraction yield and quality of the oil obtained was investigated.Apolar solvents like n-hexane, n-heptane, CCI4 and petroleum ether were used in order to extract oil from terebinth seed. For this purpose, the effect of time on the extraction yield was investigated. The extraction time was increased from 10 to 60 minutes by 10 minutes period and it was found that for extraction time over 60 minutes, the extraction yield obtained for all solvents used was not affected by the extraction time. At the end of extraction time of 30, 40, 20 and 40 minutes with n-hexane, n-heptane, petroleum ether and CCI4, the extraction yields were determined as 98.4 %, 100 %, 97.1 % and 98.3 %, respectively.In the experiments in which the effect of temperature on the extraction yield was investigated, it was observed that extraction yield was not affected by the temperature, to a certain extent, on the extraction carried out by n-hexane and CCI4 used as solvents. In the experiments carried out by n-hexane and CCI4 at 48 oC and 56 oC, the extraction yields were determined as 97.2 % and 95.2 %, respectively. On the other hand, the extraction yield increased with rise in the temperature in the experiments carried out by n-heptane and petroleum ether. In the experiments that n-heptane and petroleum ether used as solvents, at 98 oC and 50 oC, the extraction yields were determined as 100 % and 97.1 %, respectively.The experiments, which aim to investigate the effect of solid/liquid ratio on extraction yield, were carried out using terebinth seeds with the amount increasing from 10 to 60 gram at constant extractor volume. With increasing terebinth seeds amount at constant extractor volume, the extraction yield was observed to decrease for all solvents, and the decrease rate became more evident with using more than 40 gram of terebinth seeds.In the experiments that the effect of the particle size was examined, the equation of T = KDn was used. Doubling particle size of terebinth seeds, it was observed that the time required to decline the oil proportion in the seeds to 1% increased 2.3 times.To calculatediffusion coefficients of the oil during the extraction, the equation, which is obtained by solving Fick?s 2nd law assuming appropriate boundary conditions, simplified in order to make the calculation possible. For that purpose, the terebinth seeds with the size of 0.55 mm were extracted at the boiling temperature of each solvent. Diffusion coefficients were obtained as 2.68x10-7, 1.66x10-7, 7.26x10-8and 1.8x10-7 m2/h using n-hexane, n-heptane, petroleum ether and CCI4as solvents in extraction, respectively.Physicochemical properties of terebinth oil, obtained by use of each solvent, like free acidity, peroxide number, iodine number, saponification value, the amount of non-saponified material, residue, viscosity, density, and refractive index were determined in this study. The composition of fatty acid of terebinth oil was determined by GC-FID as 24.27 % palmitic, 3.78 % palmitoleic, 1.7 % stearic, 45.8 % oleic, 23.93 % linoleic and 0.47 % linolenik acid.