مطالعه غني‌سازي اسانس نعناع به‌وسيله شبيه‌سازي تقطير چند جزئي پيوسته و مقايسه آن با نتايج آزمايشگاهي

Study enrichment of spearmint essential oil by simulation of a continuous multicomponent distillation and comparison to experiments

در این پژوهش غنی‌سازی ماده مؤثره اسانس نعناع به‌وسیله شبیه‌سازی رایانه‌ای عملیات تقطیر چند جزئی پیوسته، مورد مطالعه قرار گرفته است. در شبیه‌سازی از روش نقطه حباب و الگوریتم Wang-Henke استفاده شده است. در این روش روابط MESH (روابط موازنه جرم و تعادل فازی برای هر جزء، مجموع اجزاء مولی و موازنه انرژی برای هر مرحله تعادلی) حل شده و برای حل معادلات از روش ماتریس سه قطری (روش توماس) استفاده شده است. همزمان با بدست‌آوردن نتایج شبیه‌سازی، نسبت به آزمایش با ستون تقطیر اقدام شده و نتایج آزمایشها نیز بدست آمده است. در آزمایشها، از ستون تقطیر پیوسته با تعداد سینی‌های یك عدد تا پنج عدد استفاده شده و تأثیر تعداد سینی‌ها در غنی‌سازی ماده مؤثره اسانس نعناع مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در انتها، نتایج شبیه‌سازی رایانه‌ای با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی به همراه نتایج حاصل از آزمایشها نشان می‌دهد كه توسط ستون تقطیر دارای پنج عدد سینی، مقدار ماده مؤثره اسانس نعناع از 31% به بیش از 60% می‌رسد. همچنین نتایج نشان می‌دهد كه اضافه كردن یك سینی به ستون تقطیر با تعداد سینی‌های كم، تأثیر بیشتری در جداسازی ماده مؤثره نسبت به اضافه كردن یك سینی به ستون تقطیر با سینی‌های زیادتر دارد. نتایج حاصل نشان می‌دهد كه افزایش نسبت برگشت خارجی به ستون تقطیر از 2 به 3 باعث افزایش جداسازی ماده مؤثره می‌شود. این افزایش نسبت برگشت، برای ستون تقطیر با 5 سینی، باعث افزایش 4% وزنی ماده مؤثره در محصول خروجی می‌شود.

In this paper, the enriching of the main component of spearmint oil is studied by simulation of a continuous multicomponent distillation. The simulation is based on a bubble point method and Wang-Henke algorithm. The MESH equations are solved using three diagonal matrixes (Thomas method) in each iteration. The results of the experiment are obtained along with the simulation. These experiments were carried out in a continuous distillation column with one to five sieve trays. The effect of tray numbers on the main component enriching is analyzed. The results of the simulation are compared to those of the experiments. The results show that the main component of spearmint essential oil enriched from 31% to 60% by a distillation column with five trays. The results showed the effect of adding one tray with low tray numbers column on the main component enriching was more than adding one tray with several tray numbers column. The results show that the main component separation increased by the increasing of the external reflux ratio from two to three. Increasing the external reflux ratio causes four percent improvement of the main component extraction in the column with five trays.