โครงการศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของกากธัญพืชด้วยเอนไซม์ที่มีความสาคัญต่ออุตสาหกรรมแปรรูปโดยใช้เทคนิคทางแสงซินโครตรอน

บทคัดย่อ

ในการศึกษานี้ มีวัตถุประสงค์ศึกษาปัจจัยของกรดและกระบวนการเชิงกลที่มีผลต่อการสกัดเซลลูโลสจากกากพืชที่มีองค์ประกอบซับซ้อนจากกระบวนการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ซึ่งครั้งนี้พบว่าความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกร่วมกับกระบวนการเชิงกลจาก Homogenization มีผลต่อลักษณะกายภาพในระดับจุลภาคและโครงสร้างทางเคมีของเส้นใยไมโครเซลลูโลส โดยการกระจายตัวของตัวอย่างจากเครื่องปั่นความเร็วรอบสูง เพิ่มพื้นที่ผิวของกากพืชทำให้กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยาในเส้นใยมากขึ้น เนื่องด้วยความเข้มข้นของกรดที่สูงขึ้นอาจไปทำลายส่วนทีเป็นผลึกของเซลลูโลส ส่งผลต่อค่าความเป็นผลึกลดลงส่วนการปรับสภาพเส้นใยไมโครเซลลูโลสเป็นนาโนเซลลูโลส ด้วยศึกษาเปรียบเทียบอิทธิพลขอกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริก รวมกับระยะเวลาในกระบวนการเชิงกลจากคลื่นความถี่สูง (Ultra-Sonication) ที่มีผลต่อโครงการระดับจุลภาค โครงสร้างความเป็นผลึก และความเสถียรภาพทางความร้อนของผลิตภัณฑ์เส้นใยนาโนเซลลูโลส จากผลของภาพถ่าย FE-SEM พบว่ายิ่งใช้เวลาใน ultra-sonication นานขึ้น ยิ่งเส้นใยเซลลูโลสเกาะกลุ่มแน่นขึ้น อันเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลน์จากคลื่นความถี่ อาจะส่งผลให้ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสจากกรดน้องลง ซึ่งผลค่าความเป็นผลึกเป็นไปในทิศเดียวกัน นอกจากนี้ชนิดของกรด ซึ่งจะทำให้ประจุของพื้นผิวของเส้นใยเซลลูโลสต่างกันจาก Cl- จากกรดไฮโดรคลอริก และ SO3- จากกรดซัลฟิวริก รวมกับกระบวนการเชิงกล ส่งผลต่อการเพิ่มอัตราปฏิกิริยาปรับสภาพเส้นใยขึ้น และค่าความเป็นผลึกจากการวัดด้วยเทคนิค WAXS ลดลง อย่างไรก็ตามเนื่องด้วยความเป็นประจุจากกรดชนิดต่างๆ ส่งผลต่อสภาพขั้วบนพื้นที่ผิวของเส้นใยเซลลูโลส ส่งผลต่อค่าความเสถียรภาพทางความร้อน โดยพื้นที่ผิวที่มีประจุต่ำจะทำให้ degradation temperature สูงขึ้น เป็นผลมาจากพันธะเชื่อมระหว่างเส้นใยเซลลูโลสกับน้ำที่น้อยกว่า จากการสกัดและปรับสภาพเส้นใยเซลลูโลสจากกากธัญพืชนี้ จะนำเทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมกว้าง (Wide angle X-ray Scattering technique) จากแสงซินโครตรอนในการวัดและวิเคราะห์หาค่าความเป็นผลึกของเซลลูโลสที่ผ่านกระบวนการต่างๆ ร่วมกับวิธีการวัดและวิเคราะห์เซลลูโลสเช่น เทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรด (Fourier-Transform Infrared: FTIR) การถ่ายภาพด้วยจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Scanning Electron Microscope: SEM) และการวัดค่าความเสถียรภาพทางความร้อน (Thermal analysis) เพื่อเปรียบเทียบปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อคุณลักษณะเชิงกลและเคมีของเส้นใยเซลลูโลส

คำสำคัญ