Jojoba oil extraction yield modeling and optimization

J Pharm Pharmacogn Res 7(5): 357-380, 2019.

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Modeling and optimization of jojoba oil extraction yield using Response Surface Methodology

[Modelado y optimización del rendimiento de extracción de aceite de jojoba mediante la metodología de superficie de respuesta]

Iyad Al-Sheikh1, Jehad A.A. Yamin2*

1Department of Pharmacy, Faculty of Pharmacy, Al-Zaytoonah University of Jordan, Amman 11733, Jordan.
2Mechanical Engineering Department, School of Engineering, The University of Jordan, Amman 11942, Jordan.
Abstract

Context: Jordan is looking for a cheap and locally affordable source for its cosmetics, fuel and medical applications. Jojoba offers one solution to such problems. It is considered as a good medicinal plant that can be used for several applications.

Aims: To evaluate the effect of parameters as mixing speed, temperature, feedstock grain size, mixture ratio and mixing time on the jojoba yield.

Methods: The mathematical model combining the effect of all the above variables was then used to find the optimum combination for maximum yield. Response Surface Methodology (RSM) technique was used for modeling and optimization. Based on the Pareto chart of parameters effect, the seed size was the most significant followed with temperature effect.

Results: It was found that the optimum values obtained for best yield were seed size of about 0.48 mm, the temperature of about 65°C and mixing time of 2.8 hours maximum yield of about 56% wt can be obtained.

Conclusions: A mathematical model was successfully built and tested for the Jojoba oil yield under different conditions. The optimum parameters that produced the highest yield were also found.

Keywords: ANOVA; DOE; experimental model; optimization; response surface methodology; yield.

Resumen

Contexto: Jordania está buscando una fuente barata y localmente asequible para sus cosméticos, combustible y aplicaciones médicas. Jojoba ofrece una solución a tales problemas. Esta se considera una buena planta medicinal que se puede utilizar para varias aplicaciones.

Objetivos: Evaluar el efecto de parámetros como la velocidad de mezcla, la temperatura, el tamaño de grano de la materia prima, la relación de mezcla y el tiempo de mezcla en el rendimiento de jojoba.

Métodos: El modelo matemático que combina el efecto de todas las variables anteriores se utilizó para encontrar la combinación óptima para obtener el máximo rendimiento. Se utilizó la técnica de metodología de superficie de respuesta (RSM) para el modelado y la optimización. Basado en la gráfico de Pareto del efecto de los parámetros, el tamaño de semilla fue el más significativo seguido del efecto de la temperatura.

Resultados:Se encontró que los valores óptimos para el mejor rendimiento fueron el tamaño de semilla de aproximadamente 0,48 mm, la temperatura 65°C y el tiempo de mezcla de 2,8 horas, y se obtiene un rendimiento máximo de aproximadamente 56% en peso.

Conclusiones: Se construyó y probó con éxito un modelo matemático para el rendimiento del aceite de jojoba en diferentes condiciones. También se encontraron los parámetros óptimos que produjeron el mayor rendimiento.

Palabras Clave: ANOVA, DOE; método de superficie de respuesta; modelo experimental; optimización; rendimiento.

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Citation Format: Al-Sheikh I, Yamin JAA (2019) Modelling and optimization of jojoba oil extraction yield using Response Surface Methodology. J Pharm Pharmacogn Res 7(5): 367–380.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)