ผลของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยสลายชานอ้อยเพื่อผลิตน้ำตาลสำหรับผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรม

บทคัดย่อ

การพัฒนากระบวนการผลิตเอทานอลจากชานอ้อยในระดับอุตสาหกรรมมีปัจจัยที่สำคัญ คือผลได้ของน้ำตาล ปริมาณน้ำตาลที่ได้จากการย่อยสลายชานอ้อยมีผลต่อปริมาณเอทานอล มีกระบวนการที่สำคัญ 2 กระบวนการ คือ การปรับสภาพชานอ้อยและการย่อยสลายชานอ้อยเพื่อให้ได้น้ำตาล การวิจัยนี้ใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ในการปรับสภาพชานอ้อยและย่อยสลายชานอ้อยด้วยกรดซัลฟิวริกโดยมีโพแทสเซียมซัลเฟตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การศึกษาสภาวะที่ผลิตน้ำตาลได้สูงสุดและสภาวะที่เหมาะสมในกระบวนการหมักเอทานอลจากน้ำตาลจากชานอ้อย สภาวะที่เหมาะสมในการกำจัดลิกนินออกจากชานอ้อย ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 0.1-0.5 %(w/v) ใช้เวลาต้ม 1-5 ชั่วโมง พบว่า ที่ความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.3-0.5 %(w/v) ใช้เวลาต้ม 3-5 ชั่วโมง สามารถกำจัดลิกนินออกจากชานอ้อยได้มากที่สุด จากปริมาณลิกนินที่ถูกสกัดออกในสารละลาย 51.85, 69.39 และ 69.18 %(w/v) ตามลำดับ เมื่อตรวจสอบชนิดของน้ำตาลในสารละลายพบน้ำตาลไซโลสมากกว่าน้ำตาลกลูโคส จะเห็นได้ว่าเมื่อความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์และอุณหภูมิเพิ่มขึ้นการสูญเสียน้ำหนักของชานอ้อยเพิ่มขึ้น ชานอ้อยที่ปรับสภาพแล้วนำมาย่อยสลายให้ได้น้ำตาลด้วยกรดร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา ที่การปรับสภาพด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.3 %(w/v) ได้ปริมาณน้ำตาลสูงที่สุด 3.6๐Brix หรือปริมาณน้ำตาลทั้งหมด 3,858.41 mg/L เมื่อศึกษาความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกที่เหมาะสมต่อตัวเร่งปฏิกิริยา ที่ความเข้มข้นกรดซัลฟิวริก 1 2 3 4 และ 5 %(v/v) และเติมโพแทสเซียมซัลเฟตที่ความเข้มข้น 20 %(w/v) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่า ปริมาณน้ำตาลเพิ่มตามความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก คือ 3.5, 4.3, 4.5, 5.0 และ 5.4๐Brix (น้ำตาลทั้งหมด 1,511.88, 3,769.30, 4,284.15 และ 4,868.31 mg/L) ตามลำดับ เมื่อศึกษาเวลาที่ใช้ในการต้มย่อยด้วยกรด 1 - 7 ชั่วโมง พบว่าการปรับสภาพชานอ้อยด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 0.3 %(w/v) ย่อยด้วยกรดซัลฟิวริก 5% (v/v) และ ใช้เวลา 3 ชั่วโมง ในการต้มย่อยได้น้ำตาลสูงที่สุด คือ 9๐Brix (น้ำตาลทั้งหมด 9596.04 mg/L) เมื่อตรวจสอบชนิดน้ำตาลในสารละลายมีน้ำตาลไซโลส กลูโคส และอะราบิโนส ปริมาณ 3,671.55 749.61, และ 787.49 mg/L ตามลำดับ จากนั้นนำน้ำตาลที่ได้จากการย่อยสลายชานอ้อยมาผลิตเอทานอล โดยศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการหมัก เมื่อศึกษาปริมาณไดแอมโมเนียมฟอสเฟตที่เหมาะสมในการหมักตั้งแต่ 2-10 g/L ที่ความเข้มข้นน้ำตาลเริ่มต้น 10 15 20 25 และ 30๐Brix พบว่าที่ความเข้มข้นน้ำตาล 25๐Brix เติมไดแอมโมเนียมฟอสเฟต 6 g/L มีการผลิตเอทานอลมากที่สุด คือ 6.78 g/L พบว่ายีสต์ใช้น้ำตาลกลูโคสในกระบวนการหมักมากที่สุด จากสภาวะที่เหมะสมที่สุดนำไปออกแบบการผลิตในระดับอุตสาหกรรมที่กำลังการผลิต ชานอ้อย 100 kg ในระบบถังต้มย่อยแบบปิด สามารถผลิตน้ำตาลได้ 200 L ความเข้มข้น 25๐Brix ใช้เวลาในการหมัก 3 วัน ผลิตเอทานอลได้ 8 %(v/v) ส่วนในกระบวนการพัฒนาผลได้น้ำตาลและการผลิตเอทานอลที่สูงขึ้นรวมถึงการนำของเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตไปใช้ประโยชน์จะได้ศึกษาในอนาคต

คำสำคัญ