การพัฒนากระบวนการสกัดสารเพคตินและเซลลูโลเพคตินจากเปลือกส้มโอส่วนขาวในระดับขยายสเกลขนาด 500 ลิตร

บทคัดย่อ

โครงการนี้มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อพัฒนากระบวนการผลิตสารเพคตินและเซลลูโลเพคตินจากเปลือกส้มโอส่วนขาวในระดับขยายสเกลขนาด 500 ลิตร และประเมิน Techno-economical assessment ของกระบวนการผลิต เพื่อวิเคราะห์ความเป็นไปได้ในการผลิตจริงในระดับอุตสาหกรรม ผลการศึกษาพบว่ากระบวนการผลิตสารทั้งสองชนิดจากเปลือกส้มโอส่วนขาวในระดับขยายสเกลขนาด 500 ลิตร (ระดับ TRL6) ประกอบด้วย 7 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ (1) การลวกวัตถุดิบเปลือกส้มโอ ทำให้เพคตินและเซลลูโลเพคตินที่ได้ปราศจากความขม, (2) การสกัดภายใต้สภาวะกรดร้อน ซึ่งในขั้นตอนนี้ ลักษณะใบพัดกวน รวมถึงความเร็วรอบในการกวน ส่งผลต่อประสิทธิภาพการสกัด และคุณสมบัติของเพคตินและเซลลูโลเพคตินที่ได้, (3) การแยกส่วนสารละลายเพคตินและกากผ่านเครื่อง Turbo centrifuge (กรองแบบหยาบ) และเครื่อง filter press (กรองแบบละเอียด) ซึ่งการใช้เครื่องมือทั้งสองดังกล่าว ช่วยลดระยะเวลาการทำงาน และแรงงานคน เมื่อเทียบกับการสกัดในสเกลขนาดเล็ก (4) การตกตะกอนเพคตินด้วยสารละลายเอทานอลและการแยกตะกอนเพคติน (5) การทำแห้งด้วยเครื่องทำแห้งแบบลูกกลิ้ง (6) การบดตัวอย่างให้เป็นผง และ(7) การกลั่นเอทานอลเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ เพื่อลดต้นทุนการผลิต ผลจากการสกัดพบว่า ปริมาณร้อยละผลผลิตของเพคตินและเซลลูโลเพคติน เท่ากับ 18.6?1.7 และ 20.9?4.5 ตามลำดับ ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการแล้ว พบว่าปริมาณร้อยละผลผลิตของเพคตินมีค่าใกล้เคียงกัน (21.0?1.1%) แต่ปริมาณร้อยละผลผลิตของเซลลูโลเพคตินมีค่าต่ำกว่าที่ได้ในระดับห้องปฏิบัติการ (43.8?4.0%) กว่าครึ่งหนึ่ง ซึ่งเกิดการการสูญเสียในกระบวนผลิตที่ยังเป็นกระบวนการแบบ batch ทำให้ไม่สามารถควบคุมการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับกระบวนการผลิตแบบต่อเนื่อง หรือการผลิตในระดับห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตามพบว่าเพคตินที่ได้ยังมีสมบัติในช่วงเดียวกันกับเพคตินที่สกัดได้ในระดับห้องปฏิบัติการ กล่าวคือเป็นเพคตินประเภทเมทอกซี่สูง มีค่าเฉลี่ยของ DE และน้ำหนักโมเลกุล เท่ากับ 59.6?2.6% และ 389?40 kDa ตามลำดับ ซึ่งค่าทั้งสอง รวมถึงปริมาณเถ้า สี และความหนืด ใกล้เคียงกับเพคตินที่สกัดได้ในระดับห้องปฏิบัติการ ในส่วนของการประเมิน Techno-economical assessment พบว่ามีความเป็นไปได้เชิงเศรษฐศาสตร์เมื่อตั้งสมมุติฐานให้ %ethanol recovery เท่ากับ 95% ทำให้เกิดรายรับ (total revenue) มากกว่า total operating cost คิดเป็น $1,570,199.71 ต่อปี โดยมีค่า total capital investment = $32,218,000 และได้ผลผลิตเพคตินและเซลลูโลเพคติน เท่ากับ 100,050.50 และ 125,528.00 กก./ต่อปี ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ยังคงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมจากโครงการนี้ เช่น การทำ process optimisation ของกระบวนการผลิตเพคติน การนำเทคโนโลยีอื่นเข้ามาทดแทน หรือการปรับกระบวนการผลิตให้เป็นแบบต่อเนื่อง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ลดระยะเวลาการทำงาน ลดการสูญเสีย ซึ่งงานวิจัยในส่วนนี้ คณะวิจัยวางแผนที่จะดำเนินการร่วมกับภาคเอกชนที่สนใจรับถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเพคตินในโอกาสต่อไป

คำสำคัญ