การใช้น้ำตาลใบอ้อยสำหรับการผลิตสารเคมีที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจ โดยกระบวนการทางชีวภาพและทางเคมีในระดับต้นแบบและการใช้กากใบอ้อยจากกระบวนสกัดน้ำตาลเพื่อผลิตไบโอชาร์

บทคัดย่อ

ผลการทดลองการสกัดน้ำตาลด้วยกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยกรดซัลฟูริกในการใช้หม้อนึ่งความดันและเตาอบ พบว่าหม้อนึ่งความดันให้ปริมาณน้ำตาลที่สูงกว่าการใช้เตาอบ โดยหม้อนึ่งความดันได้ปริมาณน้ำตาลรวม 19.69?0.59 กรัมต่อลิตร ส่วนเตาอบได้ปริมาณน้ำตาลรวม 10.81?0.32 กรัมต่อลิตร เนื่องจากผลของความดันในหม้อนึ่งจะสูงกว่าหม้ออบทำให้การสลายตัวของพันธะและชะน้ำตาลที่ละลายกลับมาที่สารละลายได้มากกว่าที่อุณหภูมิเท่ากัน และการหมักเพื่อผลิตเอทานอลด้วยยีสต์ Pichia Stipits BCC 15191 ในระดับห้องปฏิบัติการ ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ความเป็นกรดด่างที่ 7 ภายใต้สภาวะน้ำตาลสังเคราะห์ผสมประกอบด้วยน้ำตาลกลูโคสคงที่ที่ 30 กรัมต่อลิตรและน้ำตาลไซโลส 100 150 200 กรัมต่อลิตร พบว่ายีสต์ Pichia Stipits BCC 15191 สามารถทนต่อสภาวะน้ำตาลเข้มข้นสูงและสามารถผลิตเอทานอลได้ โดยใช้น้ำตาลกลูโคสหมดที่ 24 ชั่วโมง ในทุกความเข้มข้นของน้ำตาลผสม แต่ใช้น้ำตาลไซโลสหมดเพียงที่ความเข้มข้น 100 กรัมต่อลิตร ที่ 168 ชั่วโมง และให้ปริมาณเอทานอล (คิดเทียบจากเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 99.5โดยน้ำหนัก) สูงสุด 31.64?0.37 มิลลิลิตรต่อลิตร อาจเป็นผลจากการที่ยีสต์มีความเครียดจากน้ำตาลไซโลสที่เข้มข้นสูงเกินไปจึงทำให้การผลิตเอทานอลที่ไซโลสเข้มข้น 150 และ 200 กรัมต่อลิตรมีปริมาณเอทานอลไม่สูงเหลือน้ำตาลไซโลส สำหรับการหมักน้ำตาลสกัดจากใบอ้อยด้วย ยีสต์ Y. Lipolytica TBRC 4417 ที่มีน้ำตาลกลูโคส 3.56+0.10 กรัมต่อลิตร และน้ำตาลไซโลส 17.07+0.01 กรัมต่อลิตร สภาวะอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส และค่าความเป็นกรดด่างที่ 5 โดยพบว่าได้กรดซักซินิกสูงสุดที่เวลา 84 ชั่วโมง เท่ากับ 322.65+0.72 มิลลิกรัมต่อลิตร การทดสอบการหมักในถังปฏิกรณ์ต้นแบบโดยใช้น้ำตาลสังเคราะห์ ความเข้มข้นของน้ำตาลสังเคราะห์กลูโคส 30 กรัมต่อลิตรและไซโลส 150 กรัมต่อลิตร ยีสต์ Pichia Stipits BCC 15191 ร้อยละ 2 โดยปริมาตร ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ระยะเวลา 192 ชั่วโมง พบว่าที่เวลา 168 ชั่วโมงหรือ 7 วัน เป็นเวลาที่ยีสต์สามารถย่อยน้ำตาลให้มีปริมาณเอทานอลสูงสุดที่ 35.46+0.39 มิลลิลิตรต่อลิตร นอกจากนี้ใช้น้ำตาลสกัดจากใบอ้อยกรดซัลฟูริกที่นำไปเพิ่มความเข้มข้นด้วยการระเหยน้ำออก และปรับให้มีน้ำตาลกลูโคสเข้มข้น 50 กรัมต่อลิตร และน้ำตาลไซโลสเข้มข้น 220 กรัมต่อลิตร ผลิตเอทานอลพบว่าได้เอทานอลสูงสุด 9.00 +0.06 มิลลิลิตรต่อลิตร ที่ 72 ชั่วโมง เวลาการหมักสั้นลงแต่มีปริมาณน้ำตาลที่เหลือมาก อาจเป็นผลจากน้ำตาลจากใบอ้อยมีสารยั้บยั้ง และความเข้มข้นน้ำตาลสูงเกินไปส่งผลต่อการทำงานของยีสต์ ทำให้ได้ปริมาณเอทานอลไม่สูงนัก และกากใบอ้อยที่ผ่านการเผาแบบไพโรไลซิสเพื่อผลิตไบโอชาร์ พบว่าที่ 400 องศาเซลเซียสและอัตราการไหลของไนโตรเจน 10 ลิตรต่อนาที ให้ปริมาณไบโอชาร์สูงที่สุดที่ร้อยละ 25 พื้นที่ผิวจำเพาะ 301.19 ตารางเมตรต่อกรัม และผลการทดสอบการดูดซับของไบโอชาร์ในสารละลายของธาตุไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพทสเซียม พบว่าไบโอชาร์สามารถดูดซับปริมาณของสารละลายไนโตรเจนได้สูงกว่าฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมได้ต่ำที่สุด ไบโอชาร์สามารถดูดซับไนโตรเจนสูงสุดที่ความเข้มข้น 100 มิลลิกรัมต่อลิตร (25:50:25) โดยดูดซับได้ 0.22 กรัมของธาตุไนโตรเจนต่อกรัมของถ่าน นอกจากนี้ได้วิเคราะห์ค่าความร้อนใบอ้อยก่อนและหลังการไฮโดรไลซิสเท่ากับ 16,010+1553 และ 17,880+102 กิโลจูลล์ต่อกิโลกรัมตามลำดับ มีค่าความร้อนสูงขึ้น

คำสำคัญ