Conversion of <em>Oleum papaveris seminis</em> oil into methyl esters via esterification process: Optimization and kinetic study

Abstract

SUMMARY:This paper presents an acid pre-treatment process and a kinetic study for the esterification reaction of Oleum papaveris seminis oil with methanol in the presence of amberlite 120 as a solid catalyst to convert the oil into methyl esters. Response surface methodology (RSM) was applied to optimize the reaction parameters, i.e. reaction time, percentage of the catalyst and volume ratio of methanol to oil. The results revealed that 0.87% w/w of catalyst concentration and 44.70% v/v of methanol to oil ratio provided final free fatty acid (FFA) contents of 0.60% w/w at 102.40 min of reaction time. It proved that the contribution of Amberlite 120 in the esterification of FFA was highly significant. The kinetics of the esterification in Oleum papaveris seminis oil with methanol in the presence of the amberlite 120 catalyst were also investigated to establish the reaction rate constant (k), reaction order, and activation energy. The study was performed under the optimized parameters at three reaction temperatures (50, 55, and 60 °C). The value of k was in the range of 0.013 to 0.027 min Optimización y estudio cinético. En este artículo se presenta un proceso de pre-tratamiento con ácido, y un estudio cinético de la reacción de esterificación. Se utiliza Oleum papaveris seminis con metanol en presencia de Amberlite 120 como catalizador sólido para la formación de los ésteres metílicos. Se aplicó una metodología de superficie de respuesta (RSM) para optimizar los parámetros de la reacción; es decir, tiempo de reacción, porcentaje de la relación de catalizador y volumen de metanol -aceite. Los resultados mostraron que el 0,87% w/w de la concentración de catalizador y 44,70% v/v de metanol en relación al aceite dan lugar a un contenido final de ácidos grasos libres (FFA) de 0,60% w/w en 102,40 min de tiempo de reacción. Se demostró que la contribución de Amberlite 120 en la esterificación de los FFA fue altamente significativa. La cinética de la esterificación del Oleum papaveris Seminis con metanol en presencia del catalizador Amberlite 120 también se investigó para establecer la constante de velocidad de reacción (k), orden de la reacción, y la energía de activación. El estudio se realizó bajo los parámetros optimizados a tres temperaturas de reacción (50, 55, y 60 °C). El valor de la constante k fué del rango de 0.013 a 0,027 min −1 . El modelo de cinética de primer orden fue el adecuado para esta esterificación FFA irreversible con una energía de activación de aproximadamente 60,9 KJ mol −1 .

Enzymatic production of sterculic acid from the novel Phoenix tree seed oil: Optimization and kinetic study

“…RSM is a comprehensiveness of statistical and numerical technology which is used to optimize experimental conditions (Syam et al, 2016). The experimental values obtained from the model are shown in Table 1.…”

A novel hybrid catalyst for the esterification of high FFA in Jatropha oil for biodiesel production

“…Although there is not much work reported for solid acid catalysts for the oil esterification process, some notable catalysts reported include Nafionl resins, sulphonated zirconia, suphonated sacharides and tungton oxides (Otadi et al, 2011;Lee et al, 2014;Syam et al, 2016).…”