Title of article :
Prediction of Solubility of β-Carotene as a Component in a Multicomponent System in High-Pressure Carbon Dioxide
Author/Authors :
Davarnejad, R Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - Arak University, Arak, Iran , Jamshidi, V Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - Arak University, Arak, Iran
Abstract :
Solubility prediction of high molecular weight molecules in high-pressure solvents is an interesting field of research. Sometimes the solubility data are not available for several components due to lacking of valid equipments. Therefore, an accurate prediction technique can help the researchers. According to the literature, the simple Equations of State (EoSs) such as Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR) and the others require some data such as intermolecular energy parameters, critical properties, acentric factors, and molar refractions. Since these data are not available for a lot of high molecular weight molecules, there are some limitations in applying them. Furthermore, the calculations are more complicated when the high molecular weight molecule is a polar one due to the interference of polar factors in the calculations process. The polar factors for this kind of molecules are not available or cannot easily be calculated. One of these polar biomolecules is β-carotene. In this research, the solubility of β-carotene in high-pressure carbon dioxide was calculated by a two-parameter EoS and compared with the experimental data although it had already been successfully used for binary systems,. The results showed that the two-parameter Mohsen-Nia-Modarress-Mansoori (MMM) EoS was an accurate model for the solubility prediction in supercritical and near critical conditions for the multicomponent systems. The binary coefficients of β-carotene and carbon dioxide in various pressures and temperatures were obtained by the genetic algorithm from the literature.
Farsi abstract :
تخمين ميزان حلاليت مولكولهاي سنگين وزن در حلالهاي فشار بالا زمينه جذابي براي تحقيق و پژوهش است. گاهي اوقات بنا به دلايلي از جمله عدم دسترسي به تجهيزات مناسب، ميزان حلاليت اين مولكول ها در حلال را نمي توان به صورت تجربي اندازه گيري نمود. در چنين شرايطي تخمين انحلال پذيري به كمك معادلات حالت مي تواند به محققين كمك قابل توجهي نمايد. با توجه به پيشينه پژوهش هاي انجام شده در اين زمينه، معادلات حالت ساده نظيرSoave - Redlich -Kwong (SRK) و (Peng - Robinsofi ( PR
و يا معادلاتي از اين دست، به داده هايي نظير پارامترهاي وابسته به انرژي بين مولكولي خواص بحراني، ضرائب بي مركزي و انكسار مولار نياز دارند. از آنجا كه اين داده ها اغلب براي بسياري از مولكول هاي سنگين وزن در دسترس نيستند، در به كارگيري اين معادلات حالت، محدوديت هايي وجود خواهد داشت. علاوه بر اين چنانچه مولكول ها قطبي باشند، به علت حضور ضرائب قطبيتي، محاسبات، چندين برابر دشوارتر خواهد شد. ضرايب قطبيتي براي اين دسته از مولكولها غالبا در دسترس نبوده و يا به آساني قابل محاسبه نيستند. نتايج مطالعات نشان مي دهد در چنين شرايطي، معادله حالت دو پارامتري MMM براي تخمين قابليت انحلال سيستم هاي چندجزئي در شرايط بحراني يا نرديك به شرايط بحراني، معادله اي دقيق است. به منظور اثبات اين ادعا، در اين پژوهش، ميزان انحلال پذيري بتاكاروتن به عنوان يك مولكول سنگين و قطبي، در دي اكسيد كربن فشار بالا با استفاده از معادله حالت MMM محاسبه شده و نتايج با داده هاي تجربي مقايسه گرديده است. همچنين، ضرائب تاثير متقابل بتاكاروتن و دي اكسيد كربن در دماها و فشارهاي مختلف با استفاده از الگوريتم ژنتيك محاسبه شده اند.
Keywords :
EoS , β-carotene , Solubility , Prediction