การผลิตเอทานอลจากตะกอนน...

การผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ โดยใชเอนไซมเซลลเลส และSaccharomyces cerevisiae TISTR 5339

นางสาวทฐมา วงศอาร

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมสงแวดลอม ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม

คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย ปการศกษา 2554

ลขสทธของจฬาลงกรณมหาวทยาลย

บทคดยอและแฟมขอมลฉบบเตมของวทยานพนธตงแตปการศกษา 2554 ทใหบรการในคลงปญญาจฬาฯ (CUIR)

เปนแฟมขอมลของนสตเจาของวทยานพนธทสงผานทางบณฑตวทยาลย

The abstract and full text of theses from the academic year 2011 in Chulalongkorn University Intellectual Repository(CUIR)

are the thesis authors' files submitted through the Graduate School.

ETHANOL PRODUCTION FROM PULP MILL WASTEWATER SLUDGE USING CELLULASE ENZYME AND Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339

Miss Titima Wongaree

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Program in Environmental Engineering

Department of Environmental Engineering Faculty of Engineering

Chulalongkorn University Academic Year 2011

Copyright of Chulalongkorn University

หวขอวทยานพนธ การผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ โดยใชเอนไซมเซลลเลส และSaccharomyces cerevisiae TISTR 5339

โดย นางสาวทฐมา วงศอาร สาขาวชา วศวกรรมสงแวดลอม อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลก รองศาสตราจารย ดร.เพชรพร เชาวกจเจรญ

คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย อนมตใหนบวทยานพนธฉบบนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญามหาบณฑต

………………………………………….. คณบดคณะวศวกรรมศาสตร (รองศาสตราจารย ดร.บญสม เลศหรญวงศ) คณะกรรมการสอบวทยานพนธ …………………………………………… ประธานกรรมการ (รองศาสตราจารย ดร.ธเรศ ศรสถตย) …………………………………………... อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลก (รองศาสตราจารย ดร.เพชรพร เชาวกจเจรญ) …………………………………………… กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.วบลยลกษณ พงรศม) …………………………………………… กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.เขมรฐ โอสถาพนธ) …………………………………………… กรรมการภายนอกมหาวทยาลย (ผชวยศาสตราจารย ดร.พรรณวด สวฒกะ)

ทฐมา วงศอาร : การผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษโดยใชเอนไซมเซลลเลส และ Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339. (ETHANOL PRODUCTION FROM PULP MILL WASTEWATER SLUDGE USING CELLULASE ENZYME AND Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339) อ. ทปรกษาวทยานพนธหลก: รศ.ดร.เพชรพร เชาวกจเจรญ, 160 หนา.

งานวจยนศกษาความเปนไปไดในการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษโดยเปลยนเซลลโลสจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษไปเปนเอทานอล ท าการวเคราะหขอมลเบองตนของตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลมปรมาณเซลลโลสรอยละ 39.7 ไมมปรมาณเฮมเซลลโลส ปรมาณลกนนรอยละ 8 และมปรมาณเถารอยละ 50.9 และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ มปรมาณเซลลโลสรอยละ 73.2 ปรมาณเฮมเซลลโลส รอยละ 0.1 ปรมาณลกนนรอยละ 6 และมปรมาณเถารอยละ 26.3 อตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษของตะกอนทงสองทใหปรมาณน าตาลสงสดคอ 1:10 มลลลตรตอกรม พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคลผลตน าตาลสงสดเทากบ 9.45 กรมตอลตร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ผลตน าตาลสงสดเทากบ 8.73 กรมตอลตร เมอท าการเปรยบเทยบการผลตเอทานอล แบบรวมและแบบแยกปฏกรยา พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงสามารถผลตเอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบรวมปฏกรยา เมอน ารปแบบทเหมาะสมมาผลตเอทานอลในถง 5 ลตร พบวา ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 5.03 กรมตอลตร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 7.34 กรมตอลตร ผลการทดลองแสดงใหเหนไดวาเซลลโลสจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถน ามาใชเปนวตถดบในการผลต เอทานอลเพอเปนทางเลอกของการผลตพลงงานในอนาคตตอไป

ภาควชา วศวกรรมสงแวดลอม ลายมอชอนสต สต……………o......................................................... สาขาวชา วศวกรรมสงแวดลอม ลายมอชอ อ.ทปรกษาวทยานพนธหลก ปการศกษา 2554

# # 5370245621 : MAJOR ENVIRONMENTAL ENGINEERING KEYWORDS : ETHANOL/ PULP MILL/ WASTEWATER SLUDGE/ CELLULASE ENZYME/ Saccharomyces cerevisiae

TITIMA WONGAREE: ETHANOL PRODUCTION FROM PULP MILL WASTEWATER SLUDGE USING CELLULASE ENZYME AND Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339. ADVISOR: ASSOC.PROF. PETCHPORN CHAWAKITCHAREON, Ph.D., 160 pp.

The objective of this study is to evaluate the possibility of ethanol production from pulp mill wastewater sludge which contain cellulosic materials. The composition of recycled paper pulp industries has an average content of 39.7% cellulose, 8% lignin and 50.9% ash. The wastewater sludge from paper pulp sludge has an average content of 73.2% cellulose, 0.1% hemicellulose, 6% lignin and 26.3% ash. The ratio between cellulase and pulp mill wastewater sludge that produced maximum sugar reduction was at 1:10 (ml of enzyme/gram of dried sludge) for both substrates. The amount of the maximum sugar reduction was at 9.45 g/l and 8.73 g/l for recycled paper pulp sludge and paper pulp sludge respectively. This optimum ratio was applied to the ethanol production under simultaneous saccharification and fermentation compared with the separate saccharification and fermentation process. The results indicated that the simultaneous saccharification and fermentation yielded ethanol volume more than the separate saccharification and fermentation process for both substrates. The ethanol production was scaled up in 5 L fermentor under the optimum ratio. It was found that the ethanol production gave the maximum yield of 5.03 g/l and 7.34 g/l for recycled paper pulp sludge and paper pulp sludge respectively. The results indicated that the cellulose from pulp mill wastewater sludge can be used as an effective raw material for ethanol production which will be an alternative energy in the future.

Department : Environmental Engineering signature..............................................

Student’s Signature

Field of Study : Environmental Engineering signature..............................................

Advisor’s Signature

Academic Year : 2011 signature..........................................

กตตกรรมประกาศ

ผ วจยขอขอบพระคณอาจารยทปรกษาวทยานพนธ รองศาสตราจารย ดร.เพชรพร เชาวกจเจรญ เปนอยางสง ทประสทธประสาทถายทอดวชาความรทางวชาการแกผ วจยในการด าเนนงานวจยครงน โดยใหความร แนะน าใหค าปรกษา ตลอดจนชวยอ านวยความสะดวกในการปฏบตงานวจยจนส าเรจลลวงไปดวยด

ขอขอบพระคณคณะกรรมการสอบวทยานพนธ รองศาสตราจารย ดร.ธเรศ ศรสถตย ผชวยศาสตราจารย ดร.วบลยลกษณ พงรศม ผชวยศาสตราจารย ดร. เขมรฐ โอสถาพนธ และ ผชวยศาสตราจารย ดร.พรรณวด สวฒกะ ทกรณาเสยสละเวลาอนมคามาใหค าปรกษา ความร และค าชแนะ จนวทยานพนธส าเรจลลวงไปไดดวยด

ขอขอบคณคณาจารยภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลยทกทานทใหความร ค าชแนะ และค าปรกษา มาโดยตลอด

ขอขอบคณบรษท เอเซยคราฟทเปเปอร จ ากด ทอนเคราะหตะกอนน าเสยมาเปนวตถดบในงานวจย และบรษท Brenntag (ประเทศไทย) จ ากด ทอนเคราะหเอนไซม ขอขอบคณเจาหนาทหองปฏบตการวจยและบณฑต ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย ทคอยใหค าปรกษา ความร ค าอธบายและสนบสนนเครองมอและอปกรณทดลองในหองปฏบตการส าหรบงานวจยน

วทยานพนธนไดรบทนสนบสนนจากกองทนเพอสงเสรมการอนรกษพลงงาน

ส านกงานนโยบายและแผนพลงงาน กระทรวงพลงงาน สถาบนวจยพลงงาน และบณฑตวทยาลยจฬาลงกรณมหาวทยาลย ผ วจยขอขอบคณอยางสงมา ณ ทนดวย

สดทายน ผ วจย ขอขอบคณครอบครววงศอาร พๆและเพอนๆ ทกคน ทใหค าปรกษา คอยชวยเหลอ สนบสนนในทกๆดาน และเปนก าลงใจทดใหเสมอมา

สารบญ

หนา

บทคดยอภาษาไทย..................................................................................................... ง บทคดยอภาองกฤษ..................................................................................................... จ กตตกรรมประกาศ....................................................................................................... ฉ สารบญ....................................................................................................................... ช สารบญตาราง............................................................................................................. ซ สารบญภาพ............................................................................................................... ณ

บทท 1 บทน า............................................................................................................ 1 1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา................................................................. 1 1.2 วตถประสงคของการวจย....................................................................................... 3 1.3 ขอบเขตของการวจย.............................................................................................. 3 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ..................................................................................... 4 บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ.................................................................... 5 2.1 เอทานอล.............................................................................................................. 5 2.2 วตถดบในการผลตเอทานอล.................................................................................. 6 2.3 เซลลโลส............................................................................................................... 7 2.4 เซลลโลสกเอทานอล.............................................................................................. 8 2.4.1 วธการผลตเอทานอลจากเซลลโลส................................................................. 8 2.4.2 วตถดบประเภทเซลลโลส............................................................................... 9 2.4.3 กระบวนการผลต.......................................................................................... 9 2.5 เยอกระดาษและกระดาษ....................................................................................... 14 2.5.1 วตถดบ........................................................................................................ 14 2.5.2 องคประกอบหลกในเยอกระดาษ................................................................... 15 2.5.3 องคประกอบทางเคมทส าคญของเยอกระดาษ................................................ 16 2.5.4 กระบวนการผลตเยอกระดาษ........................................................................ 19 2.5.5 กระบวนการผลตกระดาษ............................................................................. 19

หนา

2.6 ประเภทของกระดาษ.............................................................................................. 23 2.7 กระบวนการหมก................................................................................................... 25 2.7.1 เทคโนโลยทใชในการเปลยนแปงใหเปนน าตาล............................................... 25 2.7.2 เทคโนโลยในการหมกน าตาลใหเปนเอทานอล................................................. 27 2.8 ปจจยทส าคญตอยสตในการหมกแอลกอฮอล.......................................................... 28 2.8.1 ผลของธาตอาหาร เกลอแร และวตามนตอการหมก......................................... 28 2.8.2 ผลของอณหภมตอการหมก........................................................................... 29 2.8.3 ผลของพเอชตอการหมก................................................................................ 30 2.8.4 ความเขมขนของน าตาล................................................................................ 30 2.8.5 ความเขมขนของแอลกอฮอล......................................................................... 31 2.9 ระบบถงหมกและถงหมก........................................................................................ 31 2.9.1 ระบบถงหมกทใชในอตสาหกรรม................................................................... 31 2.9.2 ถงหมก........................................................................................................ 31 2.10 ยสต Saccharomyces cerevisiae..................................................................... 32 2.11ลกษณะของเชอ Trichoderma spp. ส าหรบผลตเอนไซม........................................ 34 2.12 งานวจยทเกยวของ.............................................................................................. 35 บทท 3 แผนการทดลองและการด าเนนการวจย....................................................... 42 3.1 อปกรณและสารเคม.............................................................................................. 43 3.1.1 วตถดบ........................................................................................................ 43 3.1.2 เชอยสต....................................................................................................... 43 3.1.3 เอนไซมเซลลเลส.......................................................................................... 44 3.1.4 อาหารเลยงเชอยสต...................................................................................... 44 3.1.5 อปกรณและสารเคม..................................................................................... 44 3.1.6 ตวแปร และคาพารามเตอรตางๆ ทใชในการตรวจวด....................................... 45

หนา 3.2 วธด าเนนการวจย.................................................................................................. 46 3.2.1 การเกบตวอยาง........................................................................................... 46 3.2.2 การวเคราะหขอมลเบองตนของกากตะกอนเยอกระดาษ.................................. 48 3.2.3 การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส.......................................................... 48 3.2.4 ศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสย......... 49 3.2.5 การผลตยสตเพอใชในกระบวนการหมก......................................................... 50 3.2.6 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร)... 51 3.2.7 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ท าการทดลองในถงหมก)............ 54 บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง..................................................... 56 4.1 ผลการวเคราะหขอมลเบองตนของกากตะกอนเยอกระดาษ...................................... 56 4.2 การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส................................................................... 58 4.3 ผลศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสย.............. 59 4.4 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร)........... 69 4.4.1 แบบรวมปฏกรยา.......................................................................................... 69 4.4.2 แบบแยกปฏกรยา.......................................................................................... 76 4.5 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ท าการทดลองในถงหมก)....................... 87 บทท 5 สรปผลและขอแสนอแนะ............................................................................. 97 5.1 สรปผลการทดลอง................................................................................................. 97 5.2 ขอเสนอแนะ.......................................................................................................... 100 รายการอางอง........................................................................................................... 101

หนา ภาคผนวก.................................................................................................................. 106 ภาคผนวก ก การวเคราะหหาคาองคประกอบทางเคมของผลตภณฑ

จากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ................................... 107 ภาคผนวก ข การหาปรมาณน าตาลกลโคส............................................................ 112 ภาคผนวก ค การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส.............................................. 116

ภาคผนวก ง ปรมาณเอทานอลและการค านวณผลไดผลตภณฑ (Yield)................... 118 ภาคผนวก จ ผลการทดลอง.................................................................................. 123

ประวตผเขยนวทยานพนธ........................................................................................ 160

สารบญตาราง

หนา

ตารางท 2.1 สวนประกอบทางเคมของวตถดบประเภทเซลลโลสเพอการผลตเอทานอล. 41 ตารางท 3.1 ตวแปร และคาพารามเตอรตางๆ ทใชในการตรวจวด............................... 46 ตารางท 4.1 ผลการวเคราะหขอมลเบองตนของตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานเยอ

กระดาษ.............................................................................................. 57 ตารางท 4.2 คากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส จากเอนไซมทางการคา......................... 59 ตารางท 4.3 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนตางๆ ของตะกอนน าเสยจากโรงงาน

ผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล การทดลองครงท 1... 61 ตารางท 4.4 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ............................................... 63 ตารางท 4.5 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 การทดลองครงท 2........... 65 ตารางท 4.6 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงเทากบ 1:10 ไมบบน าออกจากตะกอน............................................................................... 67

ตารางท 4.7 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงเทากบ 1:10 เมอบบน าออกจากตะกอน............................................................................... 67

ตารางท 4.8 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทผลตจากตะกอนน าเสยโรงงานทงสองแหง แบบตะกอนแหงและตะกอนชมดวยน า............................................ 69

ตารางท 4.9 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล................................................................ 70

ตารางท 4.10 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ............................................................................................... 71

ตารางท 4.11 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล โดยตะกอนชมดวยน า............................... 72

ตารางท 4.12 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษโดยตะกอนชมดวยน า............................................................... 72

หนา ตารางท 4.13 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ จากกระดาษรไซเคล................................................................ 73 ตารางท 4.14 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ............................................................................................... 73

ตารางท 4.15 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยา........................ 75 ตารางท 4.16 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ


กระดาษ............................................................................................... 77 ตารางท 4.18 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ จากกระดาษรไซเคล โดยตะกอนชมดวยน า............................... 78 ตารางท 4.19 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ โดยตะกอนชมดวยน า.............................................................. 79 ตารางท 4.20 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ


กระดาษ............................................................................................... 80

ตารางท 4.22 ปรมาณเอทานอลของการหมกแบบแยกปฏกรยา.................................... 81 ตารางท 4.23 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ


กระดาษ............................................................................................... 84 ตารางท 4.25 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด

5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล.................................................................................... 87

ตารางท 4.26 ผลไดผลตภณฑของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล.............................................................................. 88

หนา ตารางท 4.27 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด

5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ................. 89

ตารางท 4.28 ผลไดผลตภณฑของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ... 90

ตารางท 4.29 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร........................ 90 ตารางท 4.30 คาพเอช และอณหภม ในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงาน

ผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล................................. 92 ตารางท 4.31 คาพเอช และอณหภม ในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงาน

ผลตเยอกระดาษและกระดาษ............................................................... 92 ตารางท 4.32 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด

5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล โดยตะกอนชมดวยน า................................................... 93

ตารางท 4.33 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยตะกอนชมดวยน า................................................................................. 93

ตารางท 4.34 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร โดยตะกอนชมดวยน า................................................................................................ 94

ตารางท 4.35 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล................................................................ 94

ตารางท 4.36 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ............................................................................................... 95

ตารางท 4.37 ปรมาณเอทานอลทผลตไดโดยวตถดบทแตกตางกนเปรยบเทยบกบงาน วจยอนๆ.............................................................................................. 96

ตารางท ข.1 คาการดดกลนแสงของกลโคสมาตรฐาน................................................. 114

ตารางท ง.1 สภาวะทใชในการทดสอบดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ........................ 119

ตารางท ง.2 ตวอยางพนทใตกราฟของเอทานอลมาตรฐาน......................................... 119 ตารางท จ.1 พนทใตกราฟของเอทานอลมาตรฐาน..................................................... 128 ตารางท จ.2 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล 1:5........... 129

หนา ตารางท จ.3 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล 1:10......... 131 ตารางท จ.4 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า



เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:5......................................... 137 ตารางท จ.7 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10....................................... 139 ตารางท จ.8 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ............................................... 141 ตารางท จ.9 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ............................................... 141 ตารางท จ.10 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 1. 142 ตารางท จ.11 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 2. 143 ตารางท จ.12 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 3. 144 ตารางท จ.13 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 1. 145 ตารางท จ.14 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 2. 146 ตารางท จ.15 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 3. 147 ตารางท จ.16 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5

ลตร..................................................................................................... 149 ตารางท จ.17 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร........................ 149 ตารางท จ.18 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบไมบบน าออกจากตะกอน............................................................................... 150

ตารางท จ.19 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบบบน าออกจากตะกอน............................................................................... 151

หนา ตารางท จ.20 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบไมบบน าออกจากตะกอน... 151 ตารางท จ.21 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบบบน าออกจากตะกอน...... 152 ตารางท จ.22 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา ของตะกอนน าเสย

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล...................... 153 ตารางท จ.23 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา ของตะกอนน าเสย

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ..................................................... 154 ตารางท จ.24 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา ของตะกอนน าเสย

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล...................... 156 ตารางท จ.25 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา ของตะกอนน าเสย

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ..................................................... 157 ตารางท จ.26 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5

ลตรโดยท าใหตะกอนชมดวยน า........................................................ 159 ตารางท จ.27 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรโดยท าใหตะกอน

ชมดวยน า........................................................................................... 159

สารบญภาพ หนา ภาพท 2.1 สตรเคมและโครงสรางของเอทานอล........................................................ 6 ภาพท 2.2 โครงสรางผนงเซลลของพช....................................................................... 7 ภาพท 2.3 โครงสรางของเซลลโลสและต าแหนงทเอนไซมชนดตางๆเขาท าปฏกรยา...... 13 ภาพท 2.4 โครงสรางโมเลกลของเซลลโลส................................................................ 17 ภาพท 2.5 โครงสรางลกนน...................................................................................... 18 ภาพท 2.6 ลกษณะการออกแบบของถงหมก............................................................. 32 ภาพท 2.7 Saccharomyces cerevisiae เจรญบนอาหาร YMA................................. 33 ภาพท 2.8 Saccharomyces cerevisiae ภาพถายจากกลองจลทรรศน....................... 33 ภาพท 2.9 เชอรา Trichoderma spp. บนอาหารเลยงเชอ.......................................... 35 ภาพท 3.1 ขนตอนการวจย...................................................................................... 42 ภาพท 3.2 ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษหลงอบแหง................. 43 ภาพท 3.3 Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339.............................................. 43 ภาพท 3.4 เอนไซมเซลลเลส..................................................................................... 44 ภาพท 3.5 กระบวนการบ าบดน าเสยและจดเกบตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลต

เยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล.......................................... 47 ภาพท 3.6 กระบวนการบ าบดน าเสยและจดเกบตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลต

เยอกระดาษและกระดาษ......................................................................... 47 ภาพท 3.7 ขนตอนการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส......................................... 49 ภาพท 3.8 ขนตอนการศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอ

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษเพอการผลตน าตาล..... 50 ภาพท 3.9 ขนตอนการผลตยสตเพอใชในกระบวนการหมก (Fermentation)............... 51 ภาพท 3.10 ขนตอนการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช แบบรวมปฏกรยา.......... 52 ภาพท 3.11 ขนตอนการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช แบบแยกปฏกรยา......... 54 ภาพท 3.12 ถงหมกขนาด 5 ลตร ทใชในการทดลอง..................................................... 55 ภาพท 4.1 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบ

ตะกอนน าเสยจากโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษ รไซเคลการทดลองครงท 1...................................................................... 61

หนา ภาพท 4.2 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบ

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ.................................. 64 ภาพท 4.3 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบ

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 การทดลองครงท 2............................................................................................................ 65

ภาพท 4.4 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวน 1:10 จากการไมบบน าออกจากตะกอนและบบน าออกจากตะกอน...................................................................... 68

ภาพท 4.5 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบรวมปฏกรยา........................................ 70

ภาพท 4.6 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบรวมปฏกรยา...................................................................... 71

ภาพท 4.7 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบแยกปฏกรยา....................................... 77

ภาพท 4.8 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบแยกปฏกรยา...................................................................... 78

ภาพท 4.9 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล.................................................................. 83

ภาพท 4.10 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ................................................................................................. 86

ภาพท 4.11 ปรมาณเอทานอลทผลตไดแบบรวมปฏกรยาจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล ในถงหมกขนาด 5 ลตร....... 88

ภาพท 4.12 ปรมาณเอทานอลทผลตไดแบบรวมปฏกรยาจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ในถงหมกขนาด 5 ลตร...................................... 89

ภาพท ข.1 กราฟมาตรฐานน าตาลกลโคส.................................................................. 115 ภาพท ง.1 ตวอยางพนทใตกราฟ เมอท าการวเคราะหดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ... 120 ภาพท ง.2 ตวอยางกราฟมาตรฐานเอทานอล............................................................ 120 ภาพท จ.1 ผลการวเคราะหองคประกอบทางเคมของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอ

กระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล................................................ 124

หนา ภาพท จ.2 ผลการวเคราะหลกนน เบองตนของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษ

และกระดาษ........................................................................................... 125 ภาพท จ.3 ผลการวเคราะหองคประกอบทางเคมของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอ

กระดาษและกระดาษ.............................................................................. 126 ภาพท จ.4 ผลการวเคราะหปรมาณเถาของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ ทงสองแหง................................................................................ 127 ภาพท จ. 5 กราฟมาตรฐานเอทานอล........................................................................ 128 ภาพท จ. 6 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 1.................. 142 ภาพท จ. 7 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 2.................. 143 ภาพท จ. 8 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 3.................. 144 ภาพท จ. 9 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 1.................. 145 ภาพท จ.10 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 2.................. 146 ภาพท จ.11 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 3.................. 147 ภาพท จ.12 กราฟมาตรฐานเอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษจากกระดาษรไซเคล................................................................... 148 ภาพท จ.13 กราฟมาตรฐานเอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ................................................................................................. 148 ภาพท จ.14 กราฟมาตรฐานกลโคส โดยท าใหตะกอนชมดวยน า................................... 150 ภาพท จ.15 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบรวมปฏกรยา............................................... 152 ภาพท จ.16 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบแยกปฏกรยา.............................................. 155 ภาพท จ.17 กราฟมาตรฐานเอทานอลตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษจากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน า........................... 158 ภาพท จ.18 กราฟมาตรฐานเอทานอลตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ โดยท าใหตะกอนชมดวยน า........................................................ 158

บทท 1

บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา

จากนโยบายพลงงานของประเทศดานพลงงานทดแทนของกระทรวงพลงงานปพ.ศ. 2552ถงปพ.ศ. 2565 ไดด าเนนการใหนโยบายดานพลงงานทดแทนเปนวาระแหงชาต โดยสนบสนนการผลตและการใชพลงงานทดแทนโดยเฉพาะการพฒนาเชอเพลงชวภาพและชวมวล ( E10 E20 และ E85) ไบโอดเซล ขยะ และมลสตว เปนตน เพอเสรมสรางความมนคงดานพลงงาน ลดภาวะมลพษ และเพอประโยชนของเกษตรกรโดยสนบสนนใหมการผลตและใชพลงงานหมนเวยนในระดบชมชนหมบาน โดยสงเสรมการผลตและการใชเชอเพลงชวภาพแทนน ามน เชน เอทานอล ไบโอดเซล สงเสรมการใชกาซธรรมชาตในภาคขนสง ( NGV) ภาคอตสาหกรรม ภาคธรกจและภาคครวเรอน สงเสรมพลงงานหมนเวยนทกรปแบบ ทงลม แสงอาทตย พลงน า ชวมวล กาซชวภาพ พลงงานจากขยะ วจยและพฒนาพลงงานทางเลอกพลงงานทดแทนและพลงงานในรปแบบใหม เปนตน

โดยเมอป พ.ศ. 2528 พระบาทสมเดจพระเจาอยหวทรงเลงเหนวาประเทศไทยอาจประสบกบปญหาการขาดแคลนน ามนและปญหาพชผลทางการเกษตรมราคาตกต า ทรงมพระราชด ารสใหโครงการสวนพระองคสวนจตรลดา ศกษาถงการน าออยมาแปรรปเปนแอลกอฮอล โดยการน าแอลกอฮอลทผลตไดนมาผสมกบน ามนเบนซนไดเปนน ามนเชอเพลง “น ามนแกสโซฮอล” (Gasohol) หรอนยมเรยกสนๆ วา “แกสโซฮอล ” การผสมเอทานอลในน ามนเบนซนเปนในลกษณะของสารเตมแตงปรบปรงคาออกเทน ของน ามนเบนซน ซงสามารถใชทดแทนสารเตมแตงชนดอนทนยมใชในปจจบนคอ เมธล เทอรเทยร บวทล อเธอร (Methyl Tertiary Butyl Ether :MTBE) ซงเปนสารทยอยสลายยาก เกดปญหามลพษทางอากาศ ปนเปอนในแหลงน า ดงนนการใชแกสโซฮอล มสวนชวยลดปญหาสภาวะเรอนกระจกทท าใหโลกรอน อกทงเอทานอลเปนสารทสามารถผลตไดภายในประเทศ จงสามารถลดปญหาการน าเขาจากตางประเทศ ปจจบนการผลตเอทานอลสวนใหญของโลกใชวตถดบหลก 2 ประเภท คอ น าตาล เชน ออย กากน าตาล และแปง เชน มนส าปะหลง ขาว และขาวโพด ซงเปนพชอาหาร จงเรมมความกงวลวาวตถดบดงกลาวอาจไมเพยงพอตอการผลตเอทานอลในภายภาคหนา และยงเปนการแยงพชอาหารมาใชท าใหราคาพช

2

อาหารสงขน ดงนนปจจบนการพฒนาเทคโนโลยการผลตเอทานอลในหลายประเทศจงมงเนนไปทวตถดบประเภทอน เชน เซลลโลส ซงเปนเศษเหลอใชทไดจากพช

ในกระบวนการผลตเอทานอลประกอบดวยกระบวนการเตรยมวตถดบส าหรบผลต เอทานอล กระบวนการหมก และการแยกผลตภณฑเอทานอลและการท าใหบรสทธ ซงในขนตอนการเตรยมวตถดบนน ถาเปนวตถดบประเภทแปงหรอเซลลโลส เชน มนส าปะหลง และธญพช จะตองน าไปผานกระบวนการยอยแปงหรอเซลลโลสใหเปนน าตาลกอน ดวยการใชกรดหรอเอนไซม สวนวตถดบประเภทน าตาล เชน กากน าตาล หรอน าออย เมอปรบความเขมขนให เหมาะสมแลวสามารถน าไปหมกได ซงในกระบวนการหมกจะเปลยนน าตาลใหเปนแอลกอฮอลโดยใชเชอจลนทรย ซงสวนใหญจะเปนเชอยสต ผลตภณฑทไดจากการหมกคอ เอธลแอลกอฮอลหรอเอทานอล

อตสาหกรรมการผลตกระดาษถอเปนแหลงวตถดบประเภทเซลลโลสแหลงหนง ซงมกระบวนการผลตทกอใหเกดปญหาหลายอยางและปญหาทส าคญคอ การเกดกากตะกอนเยอกระดาษ (Waste Paper Sludge) ท าใหตองเสยคาใชจายในการก าจดกากตะกอนดงกลาว รวมทงอาจกอใหเกดปญหาทางดานสงแวดลอมตามมา แตในขณะเดยวกนกากตะกอนเยอกระดาษทเหลอทงมากบน าเสยจากกระบวนการผลตกลบถกทงไปโดยไรประโยชน หากมการน ากากตะกอนเยอกระดาษไปใชประโยชนอนไดกจะชวยลดปรมาณขยะและตนทนการก าจด

งานวจยนจงตองการศกษาการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยหาอตราสวนทเหมาะสมของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษในการผลตเอทานอล และรปแบบทเหมาะสมตอกระบวนการหมกดวยยสตจนเกดผลตภณฑสดทายคอเอทานอล เพอใชพฒนาการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษเหลอทง เพอการน ากลบมาใชประโยชนกลายเปนพลงงานทดแทนไดในอนาคต

3

1.2 วตถประสงคของการวจย

งานวจยนศกษาความเปนไปไดในการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษโดยเปลยนเซลลโลสจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษไปเปนเอทานอล โดยการใชเอนไซมเซลลเลสเปนตวยอยสลายเซลลโลสใหกลายเปนน าตาลกลโคส และใชยสต Saccharomyces cerevisiae ท าหนาทเปลยนน าตาลใหกลายเปนเอทานอล ซงมวตถประสงคของการวจยดงน

1.2.1 เพอหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษกบเอนไซมเซลลเลส เพอการผลตน าตาลไดสงสด

1.2.2 เปรยบเทยบประสทธภาพของการผลตเอทานอลแบบแบตช 2 รปแบบคอ แบบรวมปฏกรยาและแบบแยกปฏกรยา เพอหารปแบบทสามารถผลตเอทานอลไดสงสด

1.2.3 เปรยบเทยบประสทธภาพการผลตเอทานอล โดยท าการทดลองในถงหมกขนาด 5 ลตร โดยใชสภาวะทเหมาะสมจากการทดลอง

1.3 ขอบเขตของการวจย

1.3.1 ท าการทดลองโดยใชขวดรปชมพในระดบหองปฏบตการ หองปฏบตการวจยและบณฑต ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม จฬาลงกรณมหาวทยาลย

1.3.2 ใชตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล จงหวดสมทรสาคร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร ใชเอนไซมเซลลเลส ซงเปนผลตภณฑจาก Novozym 50013 และใชเชอยสต Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 จากสถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย

1.3.3 พารามเตอรทท าการตรวจวดไดแก ปรมาณเอทานอลทเกดขนโดยเครองกาซ โครมาโตกราฟฟ ( Gas chromatography) วดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธ ไดไนโตรซาลไซลค ( DNS method) (Miller, 1959) และวดความหนาแนนเซลลโดยเครองสเปกโทรโฟโตมเตอร (Spectrophotometer)

1.3.4 ท าการทดลองเพอหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาลไดสงสด และทดลองหารปแบบทผลตเอทานอลไดสงสด

4

1.3.5 น าอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ และรปแบบทเหมาะสมจากการทดลองในระดบหองปฏบตการ มาใชในการทดลองผลตเอทานอลภายในถงหมกขนาด 5 ลตร

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1.4.1 สามารถน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากอตสาหกรรมเยอและกระดาษมาเพมคณคาใหกลายเปนพลงงานทดแทนในรปของเอทานอลได

1.4.2 ทราบถงสภาวะทเหมาะสมเพอเปนตนแบบในการผลตเอทานอล ในถงหมกทมขนาด 5 ลตรได

5

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 เอทานอล

เอทานอล (Ethanol) เปนแอลกอฮอลชนดหนง สตรทางเคมคอ C2H5OH ประกอบดวยคารบอน ไฮโดรเจน และออกซเจน ดงแสดงในภาพท 2.1 เอทานอลมลกษณะเปนของเหลวใส ไมมส ไมมกลน ระเหยได ไวไฟสง สามารถละลายน าได เอทานอลบรสทธมจดเดอดท 78.5 องศา-เซลเซยส มการใชไดหลากหลาย เชน ใชเปนตวท าละลายสแลคเกอร และยาใชเชดท าความสะอาดแผล ใชเปนเครองดมแอลกอฮอล ไดแก เหลา ไวน และเบยร ใชเปนตวกลางในการถายเทความรอน ใชในการผลตเครองส าอาง ใชเปนน ามนเชอเพลง ใชตกตะกอนกรดนวคลอกในงานอณชววทยา ( Molecular Biology) เปนตน สามารถผลตไดจากการหมกพชผลทางการเกษตร เชน ออย มนส าปะหลง ขาวโพด โดยกระบวนการทางชวภาพทเกดจากการน าเอาพชมาหมกเพอเปลยนแปงเปนน าตาล และเปลยนจากน าตาลเปนแอลกอฮอล โดยใชเอนไซมหรอกรดบางชนดชวยยอยและขนตอนสดทายคอการท าให แอลกอฮอลบรสทธรอยละ 95 หรอมากกวาดวยกระบวนการกลนและแยกน า เพอน าไปใชเปนสวนประกอบในอตสาหกรรมประเภทตางๆ รวมถงการน าไปผสมกบน ามนเชอเพลง ซงพชทเหมาะสมส าหรบการน ามาเปนวตถดบผลตเอทานอลในประเทศไทย ไดแก มนส าปะหลง ออย และ กากน าตาล

ปจจบนไทยมการใชเชอเพลงชวภาพเฉลยทงปอยท 700 ลานลตร หรอ 1.8 ลานลตรตอวน และมแนวโนมใชเพมขนตอเนอง จากการสงเสรมของรฐบาลในการยกระดบการผสมเอทานอลในเบนซน ขณะทไบโอดเซลจะประกาศบงคบใชเปนไบโอดเซลบ 5 ในป 2554 สงผลใหคณะกรรมการเครอขายพลงงานทดแทนเพอศตวรรษท 21 หนวยงานเครอขายการพฒนาพลงงานทดแทนขององคกรคมครองสงแวดลอมแหงสหประชาชาต (UNEP) ไดจดอนดบประเทศไทยขยบขนมาอยอนดบท 8 ของประเทศทมการผลตเชอเพลงชวภาพสงทสดของโลก รวมกบประเทศสเปน จากทงหมด 63 ประเทศทวโลก อกทงยงเปนอนดบท 2 ของประเทศในทวปเอเชย (ส านกขาวแหงชาต กรมประชาสมพนธ, 2553 :ออนไลน)

6

ภาพท 2.1 สตรเคมและโครงสรางของเอทานอล

(https://www.myfirstbrain.com, 2554: ออนไลน)

2.2 วตถดบในการผลตเอทานอล วตถดบทใชผลตเอทานอลแบงออกเปน 3 ประเภทใหญ ๆ ดงน คอ 1. วตถดบประเภทแปง ไดแก ธญพช ขาวเจา ขาวสาล ขาวโพด ขาวบารเลย ขาวฟาง

และพวกพชหว เชน มนส าปะหลงมนฝรง มนเทศ เปนตน 2. วตถดบประเภทน าตาล ไดแก ออย กากน าตาล บตรต ขาวฟางหวาน เปนตน 3. วตถดบประเภทเสนใย สวนใหญเปนผลพลอยไดจากผลผลตทางการเกษตร เชน ฟาง

ขาว ชานออย ซงขาวโพด ร าขาว เศษไม เศษกระดาษ ขเลอย วชพช รวมทงของเสยจากโรงงานอตสาหกรรม เชน โรงงานกระดาษ เปนตน วตถดบประเภทแปงและน าตาลไดจากผลตผลทางการเกษตรซงสวนใหญใชเปนอาหาร เชน ออย มนส าปะหลง หวบท ขาว ขาวโพด เปนตน วตถดบสวนใหญทมการน ามาใชผลต เอทานอล ไดแก ออยและขาวโพด ในประเทศบราซลซงเปนผผลตน าตาลรายใหญทสดของโลก มการผลตเอทานอลจากน าออยและกากน าตาล (Molasses) สวนในประเทศสหรฐอเมรกามการผลตเอทานอลจากขาวโพดเปนสวนใหญ ประเทศไทยไดน ากากน าตาลใชเปนวตถดบในการผลต เอทานอลเพอเปนสวนผสมในแกสโซฮอล อกทงประเทศไทยถอเปนผสงออกกากน าตาลรายใหญของโลก เนองจากมการเพาะปลกออยและท าการผลตน าตาลสงออกสงเปนอนดบ 3 ของโลก รองจากบราซล และออสเตรเลย ซงกากน าตาลเปนผลพลอยไดจากอตสาหกรรมผลตน าตาล โดยทวไป ออย 1 ตน จะไดกากน าตาลประมาณ 50 ถง 58 กโลกรม สามารถผลตเอทานอลไดประมาณ 70 ลตร ถงแมวากากน าตาลจะเปนวตถดบทนยมใชกนอยางแพรหลายในการผลตเอทานอล แตมความเสยงตอการขาดแคลนวตถดบ เพราะขนอยกบปรมาณออยและปรมาณการผลตน าตาลในแตละป จงมความวตกกงวลวาวตถดบดงกลาวอาจไมเพยงพอตอการผลตเอทานอลตอไปในอนาคต และเปนการน าพชอาหารมาใชผลตเอทานอล โดยในบางประเทศมการน าขาวโพดมาใชผลตเอทานอล สงผลใหราคาสนคาอาหารภายในประเทศปรบตวสงขน ดงนนการพฒนาเทคโนโลยการผลต

7

เอทานอลในหลายประเทศจงมงเนนไปทวตถดบประเภทอนคอ เซลลโลส ซงเปนเศษเหลอใชทไดจากพชเปนสวนใหญ

2.3 เซลลโลส เซลลโลส เปนสวนประกอบของผนงเซลล ( Cell wall) ในพช เกดจากกลโคสประมาณ

50,000 โมเลกลมาเชอมตอกนเปนสายยาว แตละสายของสายของเซลลโลสเรยงขนานกนไป มแรงยดเหนยวระหวางสาย ท าใหมลกษณะเปนเสนใย สะสมไวในพช ไมพบในเซลลสตว เซลลโลสเมอถกยอยจะแตกตวออก ใหน าตาลกลโคสจ านวนมาก เปนคารโบไฮเดรตทเปนสวนประกอบของโครงสรางของเซลล (Structural carbohydrate) ประกอบดวยหนวยยอยคอโมเลกลของกลโคส (Glucose subunits)1,000 ถง10,000โมเลกล มน าหนกโมเลกล (Molecular weight) 200,000 ถง 2,000,000 หนวยยอยพนฐาน (Basic subunit) คอ เซลโลไบโอส (Cellobiose) ซงประกอบดวยกลโคส 2 โมเลกล ตอกนดวยพนธะเบตา-1-4(b - (1-4) )ไกลโคซดก โดยทไมมการแตกแขนง ท าหนาทใหความแขงแรงกบผนงเซลลของพช ปรมาณของเซลลโลสอาจพบนอยมากในสวนทสะสมอาหาร เชน ในอนทผาลมมเพยงรอยละ 0.8 ขณะทในสวนของเสนใยฝาย ( Cotton fibers) มมากถงรอยละ 98 (คลงความรดจทล, 2553 :ออนไลน) ดงแสดงโครงสรางในภาพท 2.2

ภาพท 2.2 โครงสรางผนงเซลลของพช (http://learners.in.th, 2553: ออนไลน)

http://learners.in.th,/

8

2.4 เซลลโลสกเอทานอล(Cellulosic Ethanol) (ธนาคารเพอการสงออกและน าเขาแหงประเทศไทย, 2549) เอทานอลทผลตจากเซลลโลส ผลตจากวตถดบหลกประเภทฟางขาว กากออย ซงขาวโพด และเปลอกไม วตถดบดงกลาวประกอบดวยลกโนเซลลโลส ( Lignocellulosic material) ซงเปนสารประกอบอนทรยประเภทคารโบไฮเดรตทเปนสวนประกอบส าคญของเซลลพช ซงเกดขนจากหนวยยอยของน าตาลกลโคสเชอมตอกนเปนสายยาวหรอโพลเมอรของน าตาลกลโคส เอทานอลทผลตจากเซลลโลสจงมคณสมบตและลกษณะทางเคมเชนเดยวกบเอทานอลทผลตจากวตถดบประเภทน าตาลและแปง 2.4.1 วธการผลตเอทานอลจากเซลลโลส (Cellulosic Ethanol) ม 2 วธหลก ไดแก

2.4.1.1 เซลลโลไลซส ( Cellulolysis) คอการยอยสลายเซลลโลสใหกลายเปนน าตาลกลโคสแลวหมกน าตาลกลโคสดวยยสตกลายเปนแอลกอฮอลผานการกลนและแยกน าจนเปนเอทานอล 2.4.1.2 แกสซฟเคชน (Gasification) คอการแตกสารประกอบประเภทคารบอนของเซลลโลสใหกลายเปนกาซคารบอนมอนนอกไซด คารบอนไดออกไซด และไฮโดรเจน จากนนเขาสกระบวนการหมกดวยจลนทรยกลายเปนแอลกอฮอลผานการกลนและแยกน าจนกลายเปน เอทานอลบรสทธ

ขอดของการผลตเอทานอลจากเซลลโลส 1.วตถดบสามารถหาไดงายเนองจากเซลลโลสเปนสวนประกอบหลกของพช

หลายประเภทและสามารถน าสวนของพชทไมไดใชประโยชน เชน ฟางขาว ซงขาวโพด และกากออย มาใชในการผลตได

2.การผลตและใชเอทานอลจากเซลลโลสชวยลดกาซเรอนกระจกไดถงรอยละ 85 ขณะทการผลตและใชเอทานอลทผลตจากแปงชวยลดกาซเรอนกระจกเพยงรอยละ18 ถง 29

3.ชวยลดปญหาการน าพชอาหารทใชบรโภคไปผลตเอทานอลเพราะเซลลโลสเปนสวนของพชทรางกายมนษยไมสามารถยอยไดวตถดบทน ามาผลตจงไมใชอาหารทมนษยบรโภค

4.ท าใหมปรมาณวตถดบใชผลตเอทานอลไดเพมขน จากสวนตางๆ ของพช เชน น าออยน ามาผลตเอทานอลขณะทกากออยน ามาผลตเอทานอล

ทงนอปสรรคส าคญของการผลตเอทานอลจากเซลลโลส คอ ตนทนการผลตยงคอนขางสงเมอเทยบกบเอทานอลทผลตจากวตถดบประเภทน าตาลและแปง

9

2.4.2 วตถดบประเภทเซลลโลส กากชวมวลทมเซลลโลสเปนวตถดบส าหรบการผลตเอทานอลเปนทนาสนใจเนองจากสารจ าพวกลกโนเซลลโลสมปรมาณมาก หาไดงาย และมราคาถก นอกจากนนยงเปนกากหรอวสดเหลอใชในการเกษตร การใชกากชวมวลท าใหสามารถเกบแปงหรอน าตาลไวเปนอาหารและน าสวนทเหลอทงมาใชเปนแหลงพลงงาน โครงสรางของกากชวมวลทเปนลกโนเซลลโลส ทน ามาใชสวนใหญจะประกอบดวยสารหลกๆ 3 ชนดคอ เซลลโลส เฮมเซลลโลสและ ลกนน ในวสดชวมวลแตละประเภทจะมสดสวนของสารเหลานทแตกตางกนออกไป ขนอยกบชนดของพชและสภาวะทพชเจรญเตบโต เชน ภมอากาศ ความสมบรณของดน เปนตน 2.4.3 กระบวนการผลต โดยทวไปกระบวนการผลตเอทานอลจากเซลลโลสมลกษณะคลายกบการใชวตถดบประเภทแปง แตมขนตอนการปรบสภาพวตถดบเพมเตมขนมาเพอใหสามารถยอยเซลลโลสใหเปนน าตาลไดงายยงขน 2.4.3.1 การปรบสภาพวตถดบ (กรมพลงงานทหาร, 2553: ออนไลน) เนองจากเซลลโลสทน ามาใชเปนสารตงตนในการผลตเอทานอลอยในรปทเปนสารผลกของสารประกอบเชงซอน (Complex) กบลกนนและเฮมเซลลโลส ซงสวนทน ามาใชจรง คอ สวนของเซลลโลสเทานน ขนตอนแรกจงตองแยกเฮมเซลลโลสและลกนนออกจากโครงสรางของวตถดบกอน เพราะสวนประกอบทงสองท าใหพนทผวในการเกดปฏกรยากบเอนไซมลดลง ซงการมลกนนปรมาณมากจะเปนตวยบยงการท างานของเอนไซม ท าใหประสทธภาพในการยอยสลายดวยเอนไซมไมดเทาทควร และยงเปนอปสรรคตอการหมก (Fermentation) ดวย ดงนนวตถประสงคของการปรบสภาพวตถดบกอนการผลตเอทานอลคอเพอแยกลกนนและ เฮมเซลลโลสออก และเปนการปรบโครงสราง ของเซลลโลสใหอยในสภาพเหมาะสมตอการเกดปฏกรยาการยอยดวยเอนไซม วธการปรบสภาพแบงไดเปน 4 วธคอ

การปรบสภาพดวยวธทางกายภาพ (Physical Pretreatment) เปนการลดขนาดของวตถดบ และท าใหเสนใยเซลลโลสแตกออกเพอเพมพนทผวในการเกดปฏกรยาใหมากขน เชน การบด หรอการใชความรอน

การปรบสภาพดวยวธทางเคม (Chemical Pretreatment) จะใชสารละลายกรดเพอเพมความสามารถในการยอยเฮมเซลลโลสเพราะเฮมเซลลโลสสามารถยอยสลายในสารละลายกรดไดดกวาเซลลโลส หรอใชสารละลาย ดางเพอเพมปรมาณการละลายของ เฮมเซลลโลสและลกนนแบงออกเปน 3 ชนด คอ

10

ก) การใชกรดออน กรดแก และเบส กระบวนการใชกรดออนจะใชกรดเกลอหรอกรดไนตรกเจอจาง กระบวนการทไดรบความนยมมากทสดคอ การใชกรดก ามะถนเจอจาง (รอยละ 0.5 ถง 1.5, 160 องศาเซลเซยส ) เนองจากในสภาวะนจะไดผลผลต ( Yield) ของ เฮมเซลลโลสสงถงรอยละ 75 ถง 90 ขอเสยของกระบวนการนคอ การใชอณหภมทสงจะท าใหเกดสารทไมตองการและมความเปนพษตอกระบวนการหมกในขนตอนตอไป ถงแมวาการใชกรดออนจะมตนทนต าแตการก าจดสารพษทเกดขนมราคาสง จงมการคดกระบวนการใหมโดยเพมความเขมขนของกรดทใชและท าในอณหภมทต ากวา ท าใหสามารถลดการเกดสารพษลงได อยางไรกตามเนองจากกรดแกทใชนนยากตอการจดการและจ าเปนตองน ากลบมาใชใหม มฉะนนจะไมคมคาทางเศรษฐศาสตร การน าวธการแยกดวยไฟฟาและโครมาโตกราฟแบบแลกเปลยนไอออนเพอการน ากรดมาใชใหมได จงมการวจยเพอพฒนามาใชจรงในอตสาหกรรม ข ) การยอยดวยดาง การปรบสภาพสามารถท าไดดวยดางเชนกน โดยดางจะท าใหเกดปฏกรยาสบ (Saponification) ของพนธะเอสเตอรระหวางโมเลกลของเฮมเซลลโลสกบสารอน เชน ลกนน การปรบสภาพดวยโซเดยมไฮดรอกไซดเจอจาง ท าใหวสดเกดการพองตวสงผลใหพนทผวภายในเพมขน และความเปนผลกลดลง เกดการแยกตวของโครงสรางลกนนและ เฮมเซลลโลส การใชโซเดยมไฮดรอกไซดเจอจางสามารถลดปรมาณของลกนนในไมเนอแขงลงไดและสงผลดตอสารจ าพวกฟางทมปรมาณลกนนต า แตไมเหมาะกบวสดทมลกนนสง นอกจากน แอมโมเนยยงสามารถใชก าจดลกนนได โดยประสทธภาพในการก าจดลกนนดวยอยทรอยละ 60 ถง 80 ส าหรบซงขาวโพด (Corn cobs) และรอยละ 65 ถง 85 ส าหรบหญาจ าพวกสวตซแกรซ (Switchgrass) แมวาการใชดางจะท าใหการยอยเซลลโลสในขนตอไปมประสทธภาพสงขน แตวธนนอกจากจะตองใชเกลอทมราคาแพงแลวยงสรางของเสยทเปนเบสซงยากตอการก าจด อาจเกดเปนปญหาสงแวดลอมขนได ค) การยอยดวยโอโซน โอโซนจะท าปฏกรยากบลกนนและเฮมเซลลโลสโดยไมท าใหเซลลโลสเปลยนแปลง การยอยดวยวธนใชกบวสดหลายชนด เชน ฟางขาวสาล ชานออย เปลอกถวลสง และขเลอย ซงเปนวธทมประสทธภาพในการก าจดลกนนโดยทไมสรางสารยบยงและสามารถท าไดทอณหภมและความดนปกต แตเนองจากจ าเปนตองใชโอโซนปรมาณมาก ท าใหเปนวธทมตนทนสง

11

การปรบสภาพดวยวธทางเคมฟสกส (Physico-chemical Pretreatment) เปนวธทใชวธทางกายภาพรวมกบการใชสารเคม เชนการใชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด และความรอนในสภาวะความดนสงของการปรบสภาพฟางขาวในกระบวนการยอยสลายดวยเอนไซม พบวาประสทธภาพการยอยขนจะอยกบความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด และความรอนทเพมขน แตเมอใชความรอนภายใตสภาวะความดนสงเพยงอยางเดยว พบวาการยอยสลายลดลง เมอความรอนเพมขน เนองจากการแตกตวของน าตาลทเกดขน เปลยนเปนสารประเภทเฟอฟรล (Furfural) สารฟอรมลดไฮด (Formaldehyde) หรอกรดฟอรมก (Formic Acid) ซงเปนตวขดขวางการท างานของเอนไซม

การปรบสภาพดวยวธทางชวภาพ เปนการใชเอนไซมจากจลนทรย เพอเปลยนโครงสรางทซบซอนของเซลลโลสใหอยในรปโซตรงและชวยลดความเปนผลก 2.4.3.2 การยอยเซลลโลส กระบวนการนเปนการยอยเซลลโลสใหเปนกลโคสโดยใชกรด ดางหรอเซลลเลสเปนตวเรงปฏกรยา ถาวตถดบผานการปรบสภาพแลวจะไดน าตาลมากกวารอยละ 90 เมอเทยบกบการไมปรบสภาพจะใหน าตาลเพยงรอยละ 20 ก) การยอยดวยกรด ในกรณนจะเปนกระบวนการทท าตอจากการยอยดวยกรดในกระบวนการปรบสภาพ ซงในขนตอนนสามารถใชไดทงกรดออนและกรด แก กระบวนการทใชกรดออนเปนกระบวนการทเกาทสด ในขนตอนการปรบสภาพจะใชกรดก ามะถนเจอจาง (รอยละ 0.7) ท าทอณหภม ต า (190 องศาเซลเซยส ) เพอปองกนการเกดสารไมพงประสงค หลงจากแยกน าตาล เพนโตสออกไปแลว ในขนสองจะเพมอณหภมขนเปน 215 องศาเซลเซยส แตลดความเขมขนของกรดลงเพอผลตน าตาลเฮกโซส ทงสองขนตอนใชเวลาในแตละขนเพยง 3 นาท น าตาลทไดจากทงสองขนตอนจะน าไปเขากระบวนการหมก ถาใชกรดแกจะไดประสทธภาพทสงกวาคอไดน าตาลมากกวารอยละ 90 และสามารถใชกบวตถดบทหลากหลายกวา ปญหาส าหรบการใชกรดแก นอกจากราคาของอปกรณทใชจะแพงกวาแลว การน ากรดกลบมาใชใหม เพอลดปรมาณกรดทตองใชเปนเรองทส าคญมาก ข ) การยอยดวยเอนไซม เอนไซมคอกลมโปรตนทมหนาทพเศษแตกตางจากโปรตนทวไป เพราะมความสามารถเรงปฏกรยาในสงมชวตไดอยางมประสทธภาพสงกวาตวเรงสงเคราะห โดยสามารถเรงปฏกรยาไดภายใตสภาวะไมรนแรง และไมท าใหเกดผลตภณฑอน ตลอดทงเอนไซมจะเพม

12

อตราเรวของปฏกรยาโดยลดพลงงานกระตนของปฏกรยาได (ปราณ อานเปรอง , 2545)การใชเอนไซมเซลลเลสในการยอยเซลลโลสมขอไดเปรยบการใชกรดเนอง จากสภาวะการท างานทไมรนแรง ท าใหมตนทนการบ ารงรกษาทต า มประสทธภาพสง สามารถใชกบกระบวนการปรบสภาพเกอบทกชนด และการใชเอนไซมจะมศกยภาพสงสดในระยะยาว เนองจากมตนทนทต ากวาการยอยดวยกรด ซงประสทธภาพขนอยกบสดสวนวตถดบตอเอนไซม ถาสดสวนสงไปจะเกดการยบยงการท างานของเอนไซม ในขณะทสดสวนทต าไปจะท าใหอตราการเกดปฏกรยาและประสทธภาพลดลงตามไปดวย โดยอตราการเกดปฏกรยาสามารถท าใหเพมขนไดโดยการเตมสารลดแรงตงผว เพอชวยในการดดซบของเอนไซมหลงเกดปฏกรยา การใชเอนไซมหลายๆ ชนดผสมกน ไมวาจะเปนเซลลเลสจากหลายๆ แหลงหรอผสมเอนไซมชนดอน เชน เพคตเนสลงไป กสามารถชวยเปลยนเศษไมทผานการระเบดดวยไอน าไปเปนน าตาลไดเกอบทงหมด เอนไซมทใชในกระบวนการนม 3 กลมคอ ลกเนส เฮมเซลลเลส และเซลลเลส

เอนไซมกลมลกเนสเปนเอนไซมของรา ผลตออกมายอยลกนนในสภาวะทมออกซเจน ในกลมนมเอนไซม 2 ประเภท คอ แลคเคสและเปอรออกซเดส เอนไซมกลมลกเนสนมขนาดใหญเกนกวาทจะผานเนอไมทไมมการปรบสภาพเขาไปยอยลกนนภายในได

เฮมเซลลโลสเปนสารโพลเมอรของน าตาลทละลายไดในอลคาไล ประกอบดวยบางสวนของผนงเซลลทเปนเซลลโลส และเบตา ด-กลแคน สารตระกลเพคตน (Polygalacturonans) และ เฮทเทอโรพอลแซคคาไรด ( Heteropolysaccharide) ทมแกแลคโตส แมนโนส และไซโลส เฮมเซลลโลสจะมจ านวนหนวยของโมโนเมอรในชวงประมาณ 100 ถง 200 หนวย ซงเลกกวาเซลลโลสมาก (10,000 ถง 14,000 หนวย) เอนไซมกลมของเฮมเซลลเลสจะประกอบดวยหนวยทยดจบกบคารโบไฮเดรตกบหนวยทชวยคะ ตะไลสปฏกรยา โดยทหนวยหลงจะเปนไกลโคไซด ไฮโดรเลส (Glycoside hydrolase) ทจะท าลายพนธะไกลโคไซด (Glycoside) ระหวางโมเลกลของน าตาล และคารโบไฮเดรตเอสเตอรเรส (Carbohydrate esterase) ทจะยอยพนธะเอสเตอรทเปนกลมขางเคยง (Side group) ของโพลเมอร เอนไซมของกลมนคอ ไซลาเนสทยอยพนธะเบตา -1,4 ระหวางน าตาลหลกหรอไซลาน เปลยนเฮมเซลลโลสใหกลายเปนไซโลโอลโกเมอร (Xylooligomer) แลวยอยตอจนไดไซลานโมเลกลเดยว

เซลลโลสเปนน าตาลกลโคสตอกนเปนสายยาวดวยพนธะเบตา-1, 4 โดยปรมาณเฉลยของจ านวนกลโคสตอสายเซลลโลสอยประมาณ 10,000 หนวย ในเซลลโลสมทงสวนทเปนผลกและสวนทมรปรางทไมแนนอน (Amorphous) ประกอบเปนโครงสรางทแขงแรงและทนทานตอการยอย

13

สลายดวยเอนไซม โดยเฉพาะสวนทเปนผลก เอนไซมเซลลเลสเปนกลมของเอนไซม 3 ชนด ทท างานรวมกนแบบ “Synergisticaction” แสดงดงภาพท 2.3 ไดแก ก) เอนโดกลคาเนส (Endoglucanase, CX) ท าหนาทยอยสลายโอลโก -

แซคคาไรด และยอยสลายเซลลโลสใหเปลยนเปนเซลโลไบโอส โดยจะยอยสลายจากทางดาน ปลายรดวซ (Reducing End) ของสายโซเซลลโลส

ข) เอกโซกลคาเนส (Exoglucanase, C1) ท าหนาทยอยสลายโอลโกแซคคาไรด

และเซลลโลสใหเปลยนเปนเซลโลไบโอส ต าแหนงทท างานเปนแบบสม (Random) ค) เบตา-กลโคสเดส (β-glucosidase, Cb) ท าหนาทยอยสลายเซลโลไบโอสให

เปลยนเปนกลโคส

ภาพท 2.3 โครงสรางของเซลลโลสและต าแหนงทเอนไซมชนดตางๆเขาท าปฏกรยา (http://www1.mod.go., 2553: ออนไลน)

Endoglucanase

Exoglucanase

β-glucosidase

Ethanol

Yeast

Glucose

Cellobiose Fragments

Shorter cellulose chains

Cellulose chains

http://learners.in.th,/

14

2.4.3.3 การก าจดสารยบยงและสารเจอปน หลงจากกระบวนการปรบสภาพจะมสารไมตองการเจอปนอย เชน เฟอรฟรอล (furfural) และไฮดรอกซล เมทล เฟอรฟรอล (HMF) จากการท าปฏกรยาของน าตาล หรอกรดทเกดจากปฏกรยา หรอคงคางจากกระบวนการปรบสภาพ สารพษจะไปยบยงการหมกในขนตอไป จ าเปนตองท าการก าจดออก โดยขนตอนการก าจดจะเรมจากการแยกสวนทเปนของเหลวออกจากกาก แลวน าของเหลวไปผานการแลกเปลยนไอออนและเตมปนขาวเพอท าใหเปนกลางดวยกรด ในสวนของการแลกเปลยนไอออนแบบตอเนองนนจะใชแอมโมเนยไปแทนทกรดและน ากรดกลบมาใชใหม ส าหรบกระบวนการทใชกรดเขมขนในการปรบสภาพ กรดทไดจะถกเพมความเขมขนแลวหมนเวยนกลบเขาไปในกระบวนการ แตส าหรบกระบวนการทใชกรดเจอจาง การน ากลบไปใชใหมอาจไมคมกบตนทน เมอเทยบกบการสะเทนดวยปนขาวซงจะไดยปซมออกมาในสดสวน 0.02 กโลกรมตอทกๆ กโลกรมของวตถดบขาเขา ยปซมนอาจน าไปใชในการปรบสภาพดนส าหรบท าการเกษตร

2.5 เยอกระดาษและกระดาษ 2.5.1 วตถดบ

1. ไม เปนแหลงวตถดบทส าคญทสดในอตสาหกรรมกระดาษ แบงเปน 2 ประเภท ตามลกษณะของเสนใย (Fiber)

1.1 ไมเนอออน (Soft Wood) จะเปนไมทมเสนใยยาว (ประมาณ 3 ถง 4 มลลเมตร) สวนใหญเปนไมประเภทสน (Cone - Bearing Tree)

1.2 ไมเนอแขง (Hard Wood) จะเปนไมทมเสนใยสน (ประมาณ 1 ถง1.5 มลลเมตร) สวนใหญเปนไมผลดใบในฤดใบไมรวง (Deciduous Tree) เชน กระถนเทพา (Acacia) ยคาลปตส (Eucalyptus)

2. ไมลมลก ทส าคญเชน ปอ ปาน ลนน ฝายและไผ เปนตน 3. ชานออย เปนวตถดบส าคญของอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษในประเทศไทย 4. ฟางขาว 5. กระดาษใชแลว

ในประเทศไทยไมมแหลงวตถดบประเภทไมเนอออน เนองจากภมประเทศไมอ านวย แตส าหรบไมเนอแขง มการปลกสวนปายคาลปตสเปนจ านวนมากในบรเวณภาคตะวนออกและภาคตะวนออกเฉยงเหนอ เพอใชเปนวตถดบในการผลตเยอกระดาษ เนองจากเสนใยของยคาลปตสนนไดรบการยอมรบวาเหมาะสมทสดในการน ามาผลตเปนกระดาษพมพเขยน

15

2.5.2 องคประกอบหลกในเยอกระดาษ (บรษท สพรมพรนท จ ากด, 2553: ออนไลน) สามารถแบงไดเปน 2 สวนคอ สวนทเปนเสนใย และสวนทไมใชเสนใย

2.5.2.1 องคประกอบทเปนเสนใย กระดาษสามารถยดตวเปนแผนไดเกดจากเสนใยเปนจ านวนมากสานกนอยางไม

เปนระเบยบ เสนใยดงกลาวโดยทวไปจะใชเสนใยจากธรรมชาตจากพช อาจมการใชเสนใยจากสตวหรอจากแร นอกจานยงมการใชเสนใยสงเคราะห เชนพวกพอลอาไมด ( Polyamide) จะชวยทดแทนการใชเสนใยจากธรรมชาต และเพอเปนการใชทรพยากรไดคมคาประกอบกบการลดตนทนของกระดาษ ไดมการน ากระดาษใชแลวมาใชในการผลตกระดาษอกครงหนง เยอทไดจากกระดาษทใชแลวจะมความขาวและความแขงแรงต าลง เนองจากตองผานขบวนการขจดสงทปนเปอนมาดวย

เสนใยจากพชทเปนตวหลกของกระดาษ ท ามาจากไมเนอออน เชน ตนสน ตนยคาลปตส ซงมเสนใยยาวชวยใหกระดาษมความแขงแรงและเหนยว และมการน าไมเนอแขงจ าพวก ตนโอก ตนเมเปล มาใชท าเสนใยซงจะไดเสนใยทสนกวาแตชวยท าใหผวกระดาษเรยบและทบแสงมากขน นอกจากนยงมการน าพชลมลก เชน ตนกก ปอกระเจา ออย ฝาย มาใชท าเยอกระดาษดวย

เสนใยจะประกอบดวยเซลลโลส (Cellulose) ซงเปนสารประเภทคารโบไฮเดรตทมโครงสรางโมเลกลของน าตาลกลโคสมาเรยงตอกนกบเฮมเซลลโลส (Hemicellulose) ซงเปนสารประเภทคารโบไฮเดรตทมโครงสรางโมเลกลของกลโคสและน าตาลอน ๆ เชน แมนโนส (Mannose) ฟโคส (Fucose) ไซโลส (Xylose) มาตอกน เสนใยยงมสวนทเปนลกนน (Lignin) ซงท าหนาทเชอมเสนใยใหอยดวยกน ในขบวนการผลตกระดาษ ลกนนจะถกขจดออกจากเยอกระดาษ หากมลกนนหลงเหลออยในกระดาษ จะสงผลท าใหกระดาษเปลยนเปนสเหลองเมอไดรบแสง

2.5.2.2 องคประกอบทไมใชเสนใย องคประกอบทไมใชเสนใยจะเปนสารเตมแตงหรอแอดดทฟ ( Additives) ทเตม

ระหวางการผลตกระดาษ เพอชวยใหกระดาษทไดออกมามคณสมบตเหมาะกบการใชงานทตองการไดดยงขน สารเตมแตงมมากมายแลวแตกรรมวธการผลตของแตละโรงงาน โดยทใชกนอยางแพรหลายมดงน

16

1. ฟวเลอร (Filler) ใชเพอใหกระดาษมความขาวขนเรยบขน ทบแสงมากขน รบหมกดขน และยงลดการซมผานของหมกพมพ สารทใชเตมเขาไปไดแก ปนขาว ดนเหนยว ไททาเนยมไดออกไซด เปนตน สารเหลานยงชวยท าใหน าหนกกระดาษมากขน ซงเปนการลดตนทนในการใชเยอกระดาษได

2. สารยดตด (Adhesive) เปนสารทชวยใหเสนใยและสวนผสมอน ๆ ยดตดกนไดด อกทงชวยใหผวหนายดตดกบเนอกระดาษ สารยดตดมทงสารทท ามาจากธรรมชาต เชน แปงขาวโพด แปงมน โปรตนทมอยในนม และสารทสงเคราะหขน เชน อาครลก ( Acrylic) สารจ าพวกโพลไวนล (Polyvinyl) เปนตน

3. สารกนซม ( Sizing Agent) เปนสารทใชเตมลงในน าเยอ เพอชวยลดการซมของของเหลวเขาไปในเนอกระดาษ กระดาษทใชในการพมพดวยระบบออฟเซทจ าเปนตองเตมสารประเภทน สารกนซมทใชมทงสารทท าจากธรรมชาตและสารทสงเคราะหขน

4. สารเพมความแขงแรงของ ผว (Surface Sizing) เปนสารทถกเคลอบบนผวกระดาษในขนตอนการผลตทกระดาษทเปนแผนเรยบรอยแลว เพอชวยใหเสนใยทผวมการยดเกาะกบเสนใยชนถดลงไปไดดขน ท าใหผวมความแขงแรงทนตอการขดขด แรงดง แรงกดทะล การถอนของผว สารเพมความแขงแรงของผวทใชกนมากและราคาไมสงคอ แปงอยางละเอยด (Starch) 2.5.3 องคประกอบทางเคมทส าคญของเยอกระดาษ เซลลโลส (Cellulose) ท าหนาทเปนโครงสรางของเสนใยและใหความแขงแรง โครงสรางเปนลกโซของด-กลโคส ซงเรยงตวเกาะกนแบบ พนธะเบตา -1,4-กลโคซเดส (β-1,4 glycosidic bond) ทมความยาวตางกน โดยจบขางเคยงดวยแขนแบบไฮโดรเจนท าใหเกดเปนลกษณะทเรยกวา ไฟบรล (Fibrils) โดยแตละไฟบรลจะเรยงตอกนดวยพนธะไฮโดรเจนซงท าใหเกดการยดตดกนขนมา แสดงดงภาพท 2.4 โมเลกลของเซลลโลสเรยงตวกนในผนงเซลลของพช ในธรรมชาตจะไมพบเซลลโลสในรปอสระแตจะพบในรปทรวมตวกบลกนน เฮมเซลลโลส เพนโตเซนกม แทนนน ไขมนและสารเกดส (Greulch, 1973) ท าใหเซลลโลสมความแขงแรงไมละลายน าหรอสารอนทรยใดๆ และไมละลายในสารละลายดางออนหรอกรดออน แตละลายไดดในสารละลายดางแกหรอกรดแก ดงนนจงสามารถจ าแนกชนดเซลลโลส ไดเปน 3 ชนด ตามความสามารถในการละลายในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (Paturau, 1989)

17

1) แอลฟา-เซลลโลส (α-cellulose) เปนเซลลโลสทละลายไดในโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน

2) เบตา-เซลลโลส ( β-cellulose) เปนเซลลโลสทละลายไดในโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขนรอยละ 17.5 ทอณหภมหอง และสามารถตกตะกอนไดงายในสารละลายทมสภาพเปนกรด

3) แกมมา-เซลลโลส ( 𝛄-cellulose) เปนเซลลโลสทละลายไดในโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน รอยละ17.5 ทอณหภมหอง และในสารละลายกรดแตสามารถตกตะกอนไดโดยใชแอลกอฮอล

ภาพท 2.4 โครงสรางโมเลกลของเซลลโลส

(http://www.scientificpsychic.com, 2553: ออนไลน)

เฮมเซลลโลส (Hemicellulose) ท าหนาทเปนสารยดเซลลโลสไวดวยกนและใหความแขงแรงกบเสนใย เปนพอลแซกคาไรดซงคลายเซลลโลสแตประกอบดวยน าตาลโมเลกลเดยวหลายชนด เชน กลโคส กาแลคโตส ไซโลส อะราบโนส รวมทงกรดกลคโรนกและกาแลกทโรนก โครงสรางทางเคมของเฮมเซลลโลสประกอบดวยไซแลนซ (Xylans) แมนแนน (Mannans) และ กาแลกแตน (Galactans) เฮมเซลลโลสตางจากเซลลโลสตรงทโครงสรางของเฮมเซลลโลสจะมสายโพลเมอรทมลกษณะกงกานสาขามากกวาแตความยาวสายโพลเมอรสนกวาเซลลโลส ม

ลกษณะเปนเฮทเทอโรจนส (heterogenous) (Paturau, 1989 และ Kirt และคณะ ,1983) สามารถจ าแนกไดดงน คอ

http://www.scientificpsychic.com/

18

1) เพนโตแซน (Pentosan) โครงสรางทางเคมสวนใหญประกอบดวยไซแลน ซงเปนสาร

สวนใหญทพบในเฮมเซลลโลส นอกจากนยงประกอบดวยอะราแบน (Araban) ซงเมอ

โครงสรางถกยอยจะไดน าตาลไซโลสและอะราบโนส (Arabinose) ตามล าดบ

2) เฮกโซแซน (Hexosan) โครงสรางทางเคมสวนใหญประกอบดวยแมนแนน กลแคน

และกาแลคแทน ซงเมอโครงสรางถกยอยจะไดน าตาลแมนโนส (Mannose) กลโคส

(Glucose) และกาแลคโตส (Galactose) ตามล าดบ

3) โพลยโรไนด (Poryuronides) โครงสรางทางเคมสวนใหญ ประกอบดวยกรดโพลยโรนค

นอกจากนยงพบกรดยโรนคปนอย แตตวส าคญคอ เฮกซโรนค ซงไดแก เบตา-ด -

แมนมโรนค (β-D-mammuronic) และเบตา-ด กลคโรนค (β-D-glucuronic)

ลกนน (Lignin) ท าหนาทเปนสารยดและใหความแขงแรงกบเนอเยอของไม ในกระบวนการสกดเยอกระดาษจะตองก าจดลกนนออกไปเนองจากเปนสาเหตท าใหกระดาษมสคล าและเยอมความแขงแรงต า เปนสารประกอบเชงซอนมน าหนกโมเลกลสงประกอบดวยคารบอน ไฮโดรเจนและออกซเจน แสดงดงภาพท 2.5 รวมกนเปนหนวยยอยหลายชนด ไมละลายน าแตละลายไดในตวท าละลายบางชนด เชน เอทานอล เมทานอล ทอณหภมสงและในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ไมมสมบตของการยดหยน ดงนนพชทมลกนนอยมากจงมความแขงแรงและสามารถตานทานตอสารเคมและการกระทบกระแทกตางๆ เนองจากลกนนเปนตวปองกนเซลลโลสจากการถกยอย

ภาพท 2.5 โครงสรางลกนน (http://bugs.bio.usyd.edu.au, 2553: ออนไลน)

http://bugs.bio.usyd.edu.au,/

19

2.5.4 กระบวนการผลตเยอกระดาษ (นยนา นยมวน, 2553: ออนไลน) การสกดเยอจากไมหรอวตถดบประเภทอนๆ สามารถท าได 3 วธ คอ

1. กระบวนการทางกล ( Mechanical pulping) โดยการบดเนอไมดวยลกกลง (Grinder or Grinding Stone) ขนาดใหญ จนเนอไมละเอยดแลวน ามาแยกเยอออกจากเศษไมหยาบ ตนทนด าเนนการของกระบวนการนจะต า ผลทได ( Yield) สงเนองจากลกนนถกก าจดออกไปต ามาก เยอทไดจงมความแขงแรงต า เหมาะกบการน าไปผลตกระดาษคณภาพต า เชน กระดาษหนงสอพมพ

2. กระบวนการทางเคม ( Chemical pulping) การสกดเยอจะใชสารเคม เพอแยกเซลลโลส ออกมาใหมากทสด หรอเพอสกดเอาลกนนออกใหมากทสด บางกรณ จะสกด เฮมเซลลโลสออกไปดวย เยอทไดจะมความแขงแรงสง ผลทไดต าเนองจากลกนนสวนใหญถกจ ากดออกไปเหมาะกบการน าไปผลตกระดาษคณภาพชนดแตตนทนด าเนนการสง สารเคมทใชสกดเยอจะตางกนไปขนกบกระบวนการ เชน กระบวนการโซดา ( Soda process) จะใชโซเดยม ไฮดรอกไซด (Sodium hydroxide) กระบวนการซลเฟต (Sulphate process) จะใชโซเดยมซลเฟต (Sodium sulphate) กระบวนการนบางครงเรยก กระบวนการคราฟท ( Kraft process) เยอทไดจากกระบวนการนจะมความแขงแรงทสดและกระดาษทผลตจากเยอคราฟทจะเรยก กระดาษคราฟท สวนกระบวนการซลไฟต ( Sulphite process) จะใชสารพวกไบซลไฟต (Bisulphite) และหรอกรดซลฟวรส (Sulphurous acid) 3. กระบวนการกงเคม ( Semi-chemical pulping) เปนกระบวนการ 2 ขนตอน โดยขนตอนแรกเปนการใชสารเคมเพอท าใหสารทยดเสนใยออนตวลงท าใหสามารถสกดเยอออกมางายขนและใชพลงงานนอยลง ขนตอนท 2 เปนการบดเนอไมหรอวตถดบอนๆ ทผานการแชสารเคมมาแลวเพอสกดเยอออกมา เยอทไดจากวธนจะมความแขงแรงมากกวาเยอทสกดโดยกระบวนการทางกลแตแขงแรงนอยกวาเยอทสกดดวยกระบวนการทางเคม ผลทไดต ากวากระบวนการทางกลเนองจากลกนนบางสวนถกก าจดออกไป

2.5.5 กระบวนการผลตกระดาษ (บรษท แอดวานซ อะโกร จ ากด(มหาชน), 2553: ออนไลน) หลงจากผสมน าเยอเรยบรอยแลว น าเยอจะถกสงเขาสเครองจกรผลตกระดาษ เพอท าใหเปนแผนกระดาษทยาวตอเนองเรยกวา กระดาษมวน โดยทวไปเครองจกรผลตกระดาษประกอบ ดวยสวนตางๆ ไดแก 1. ถงจายเยอ (Headbox) เปนอปกรณชนแรกของเครองจกรผลตกระดาษท าหนาทจายน าเยอเขาสตะแกรงลวดเดนแผน ท าลายกลมเสนใย (Flocculated fiber) ในน าเยอและ

20

ปลอยน าเยอลงบนตะแกรงลวดเดนแผนอยางสม าเสมอตลอดความกวางของเครองจกร ถงจายเยอทใชกนทวไปมอย 2 ชนด คอ ชนดเบาะอากาศ (Air cushion headbox) และชนดไฮดรอลก (Hydralic headbox) 2. สวนตะแกรงลวดเดนแผน (Wire section หรอ Forming section) ท าหนาทส าคญ 2 ประการคอ การกอตวเปนแผนกระดาษดวยกระบวนการกรองและการแยกน าออก (Dewatering) แผนเปยกทออกจากสวนนจะมน าอยถงรอยละ 80 สวนตะแกรงลวดเดนแผนนเปนอปกรณทส าคญมากตอความสม าเสมอของเสนใยในเนอกระดาษ ล าน าเยอจากถงจายเยอจะตกกระทบตะแกรงลวดเดนแผนทฟอรมมงบอรด ความเรวของล าน าเยอจะสงหรอต ากวาความเรวของตะแกรงลวดเดนแผนเลกนอย เพอใหไดความแขงแรงและความสม าเสมอของเสนใยในเนอกระดาษ ความแตกตางของความเรวล าน าเยอและตะแกรงลวดเดนแผนรวมกบต าแหนงทน าเยอตกบนฟอรมมงบอรด เปนปจจยส าคญทมผลตอคณภาพของกระดาษอยางมาก (บางครงเรยก อตราสวนของความเรวน าเยอหารดวยความเรวของตะแกรงลวดเดนแผนวา Efflux ratio) เมอน าเยอผานมาบนตะแกรง น าบางสวนของน าเยอรวมทงเสนใยและสารเตมแตงทมขนาดเลกกวาขนาดของชองตะแกรงจะไหลผานตะแกรงออกไปโดยอาศยแรงดงดดของโลก และแรงดดจากอปกรณเสรมอน ทตดตงอยใตตะแกรง น าทหายไปจะมผลท าใหเสนใยเซลลโลสอยชดกนและเกยวประสานกนไดมากขน จนเกดลกษณะเปนแผนกระดาษ แผนกระดาษทไดมผวหนาสองดานทมสมบตหลายประการแตกตางกน โดยการเรยกดานของกระดาษใชการสมผสและไมสมผสตะแกรงเปนเกณฑ โดยดานของแผนกระดาษทสมผสตะแกรงเรยกวา ดานตะแกรง (Wire side) สวนดานของแผนกระดาษทอยตรงขามดานตะแกรงเรยกวา ดานสกหลาด (Felt side) ซงเปนดานทสมผสกบผนสกหลาดทท าหนาทในการสงผานสายของแผนกระดาษ (Paper wed) บนเครองผลตกระดาษ ปรมาณน าทอยในแผนกระดาษหลงการแยกน าออกแลวมอยประมาณรอยละ 80 ถง85 โดยน าหนก 3. สวนกดรดน า (Pressing section) สายของแผนกระดาษทเกดขนหลงจากการแยกน าแลวจะเคลอนทเขาไประหวางลกกลงกดรดน า (Press rolls) เพอขจดน าออกจากแผนกระดาษใหไดมากทสด กอนทจะสงตอไปยงหนวยท าแหง ปรมาณน าทยงมอยในแผนกระดาษเปยกหลงผานการกดรดน าแลวเหลออยประมาณรอยละ 60 ถง 70 โดยน าหนก ในสวนกดรดน าน จะมการจดเรยงของชดกดรดน าหลายรปแบบ ขนอยกบชนดของกระดาษทผลต ส าหรบกระดาษพมพเขยนซงตองการใหผวสองดานของกระดาษเรยบเทาๆ กน ผวทงสองดานของกระดาษตองถกกดดวยผวลกกลงกดรดน าทเรยบโดยไมมผาสกหลาด แตการกดรดน าโดยไมมผาสกหลาดรองรบ จะท าให

21

น าระบายออกจากกระดาษไดยาก การระบายน าไมมประสทธภาพ ดงนนจงมกมผาสกหลาดหนงหรอสองผนเสมอ ในจ านวนของลกกลงกดรดน าทงหมดจะมอยหนงลกทเปนแบบสญญากาศ หรอลกกลงกดรดน าทมผวเปนรหรอชอง เพอใหน าระบายออกจากกระดาษไดมากขนนอกจากการกดรดน าออกแลว ลกกลงกดรดน ายงมหนาทชวยกดอดใหเสนใยเซลลโลสมาอยใกลกนและเกดพนธะเคมตอกนไดมากยงขน ท าใหแผนกระดาษมความแขงแรงเพมขน รวมทงชวยเพมความเรยบใหกบผวกระดาษดวย 4. สวนอบแหงกระดาษ (Drying section) การท าแหงกระดาษท าโดยอาศยความรอนจากไอน าอมตวความดนต าทถกจายเขาไปขางในลกอบแหง ท าใหผวลกอบแหงรอนขน แลวกลนตวเปนคอนเดนเสท (Condensate) คอนเดนเสทจะฟอรมตวเปนฟลมอยทผวดานในของลกอบแหง ฟลมนตองไมหนาจนเกนไปเพราะจะท าใหการถายเทความรอนระหวางไอน าและผวลกอบไมด การระบายคอนเดนเสทออกจากลกอบแหงเปนปจจยส าคญทสงผลตอประสทธภาพในการอบแหงกระดาษ ซงความรอนนจะท าใหปรมาณน าในแผนกระดาษมอยประมาณรอยละ 2 ถง 8 โดยน าหนก ในหนวยท าแหงนอาจมการเคลอบสารละลายของสารเพมความแขงแรงผวใหแกกระดาษ การเคลอบสารเพมความแขงแรงผวบนกระดาษเกดขนเมอสายของแผนกระดาษเคลอนทผานเขาไปในหนวยเคลอบสารเพมความแขงแรงผว ซงอยกอนสวนท าแหงสวนสดทายของหนวยท าแหง เมอสารเพมความแขงแรงผวไดรบการเคลอบบนกระดาษแลว สายของกระดาษกจะเคลอนทเขาสสวนท าแหงสวนสดทายเพอท าใหสารเพมความแขงแรงผวบนกระดาษเกดการแหงตวกอนทสายของแผนกระดาษจะเคลอนเขาสขนตอไป 5. สวนฉาบผวกระดาษ (Size-press section) เปนการฉาบผวกระดาษ (Surface sizing) กระดาษทผานสวนอบแหงชดแรกจะถกฉาบดวยน าแปงทตมสก โดยน าแปงจะฉาบอยทผวกระดาษทงสองขางท าใหผวกระดาษแขงแรงขนและท าใหกระดาษมความตานทานน าเพมขนดวยเพราะน าแปงจะไปอดรทผวกระดาษ ถดจากเครองฉาบผวจะเปนสวนใหความรอนแบบลมรอน (Air foil) และสวนอบแหงชดหลงเพอใหกระดาษแหง อาจมการเตมสารเตมบางอยางลงในน าแปงดวย เชน สารฟอกนวล เปนตน 6. สวนรดผวกระดาษ (Calendaring section) เปนอปกรณทอยถดจากสวนอบแหงชดหลง ประกอบดวยลกรดทรงกระบอกซงท าจากโลหะวางซอนกน ผวของลกรดจะแขงและเรยบมาก กระดาษจะถกดงผานไประหวางลกรด ท าใหกระดาษบางลง เรยบขน และมความหนาสม าเสมอขน การรดผวกระดาษนเปนขนตอนสดทายกอนทสายของแผนกระดาษจะเขามวน (Peeling) แลวน าออกจากเครองผลตกระดาษเพอน าไปตดเปนมวนขนาดเลกหรอเปนแผนเพอ

22

จ าหนายตอไป กระดาษทผลตเสรจแลวอาจมการปรบปรงคณภาพของผวกระดาษใหมความเรยบเพมขนเพอเพมความสามารถในการพมพและมความแขงแรงขน เชน การเคลอบกระดาษโดยการน ากระดาษทผลตมาเคลอบผวโดยเฉพาะ ผานเขาเครองผวกระดาษ (Coater) และการขดมนโดยการน ากระดาษทผานการเคลอบผวแลวไปผานเครองขดมน (Supercalender) หลงจากนนจงน ากระดาษมารอแบงและเปลยนแกนเปนแกนกระดาษตอไป นอกจากขนตอนตางๆ ทไดกลาวมาแลวในขางตน ยงมขนตอนอก 2 ขนตอนทกระดาษอาจตองผานการปรบปรงคณภาพของผวกระดาษกอนออกจ าหนาย ไดแก 1) การเคลอบผวกระดาษ (Coating) การเคลอบผวกระดาษเปนขนตอนส าหรบเคลอบผวกระดาษดวยตวเตม โดยมสารยดตวเตมใหตดบนผวกระดาษได การเคลอบผวเพอชวยใหกระดาษมผวหนาทเรยบขนท าใหสภาพพมพไดของกระดาษดขน กระดาษทผานการเคลอบผวมชอเรยกวา กระดาษเคลอบผว (Coated paper) ซงการเคลอบผวอาจเปนแบบเคลอบดานเดยวหรอเคลอบสองดานของกระดาษ และอาจเคลอบดานหรอเคลอบมนกได ทงนการเคลอบดานหรอเคลอบมนขนอยกบองคประกอบของสารเคลอบผวทใช ความมนวาวของกระดาษทน ามาเคลอบผวและวธการทใชในการเคลอบผวเปนส าคญ ทงนอปกรณในการเคลอบผวกระดาษอาจเปนสวนหนงของเครองผลตกระดาษหรอแยกออกมาตางหากกได 2) การขดผวกระดาษ (Supercalendering) กระดาษทผานการรดผวหรอผานการเคลอบผวมาแลวเปนกระดาษทมความเรยบและความมนวาวในระดบหนง อยางไรกตามเพอเพมความมนวาวของกระดาษใหมมากยงขน กระดาษจะรบการขดผวโดยใชอปกรณทเรยกวา ซเปอรคาร -แลนเดอร (Supercalender) ซงเปนอปกรณทตอแยกออกจากเครองผลตกระดาษ อปกรณดงกลาวประกอบดวยลกกลงขดผวจ านวนมาก มลกษณะเปนกระบอกเรยงซอนกนในแนวตง โดยมลกกลงทท าจากเหลกกลาขดมนเรยงสลบกบลกกลงทหมดวยกระดาษหรอฝาย เมอสายของแผนกระดาษผานเขาไประหวางลกกลงแรงกดอดระหวางลกกลงทกระดาษไดรบมผลใหเสนใยเซลลโลสอดตวกนไดมากขน และท าใหกระดาษมผวทเรยบมากขน อนเปนผลท าใหความมนวาวของกระดาษเพมขนตามจ านวนครงทกระดาษไดรบการขดผว

ในกระบวนการผลตเยอกระดาษ มเยอทหลดออกมาจากกระบวนการตางๆ โดย Solid Waste Management Center ไดแบงเปนกลม ดงน

1. Primary sludge ไดแก สวนทแขวนลอยอยในน าเสยจากโรงงาน ซงมของแหงประมาณรอยละ 20 ถง 45 สวนประกอบทเปนพวกอนทรยสารสวนใหญ คอ เยอไมและพวกอนนทรยทเปน

23

สวนประกอบใน Primary sludge อาจพบพวกโคลน calcium carbonate, titanium dioxide เปนตน

2. Secondary sludge เปนผลทไดจากการบ าบดน าเสยดวยวธทางชวภาพ สงทพบ ไดแก แบคทเรย นอกจากนยงอาจพบไนโตรเจน และฟอสฟอรส ซงอาจจะพบสวนทเพมเขาไปในสวนของสตรอาหารในระบบชวภาพ

3. Combined sludge เปนสวนผสมของ Primary sludge และ Secondary sludge สวนทพบกอนทจะน าน าไปก าจดของเสย

4. อนๆ ไดแก ของเสยจากเปลอกไมหรอไมทมคณภาพต า ในระหวางกระบวนการผลตมเยอทหลดออกมาจากกระบวนการตางๆ เยอกระดาษเปน

เยอทเกดจากการน าล าตนของพชทประกอบดวยเซลลโลสมาแปรรป ดงนนเยอกระดาษ กคอเซลลโลส สามารถน าเยอกระดาษมายอย ( Hydrolyzed) เปนกลโคสกอนแลวจงน าไปหมกเปน เอทานอล เยอกระดาษเปนเซลลโลสทคอนขางบรสทธจงเปนแหลงกลโคสทด ดงนนการใชเยอกระดาษจงนาจะใหผลผลตทดกวา จงเหมาะทจะน าไปใชเปนวตถดบในการผลตเอทานอล (มกดา คหรญ, 2546)

2.6 ประเภทของกระดาษ (บรษท สพรมพรนท จ ากด, 2553: ออนไลน) การจ าแนกกระดาษสามารถจดแบงไดหลายวธ ในทนจะจดแบงชนดของกระดาษทใชใน

วงการพมพ ซงสามารถรวบรวมไดดงน 1. กระดาษปรฟ ( Newsprint) เปนกระดาษทมสวนผสมของเยอบดทมเสนใยสน

และมกน าเยอจากกระดาษใชแลวมาผสมดวย กระดาษปรฟมน าหนกเพยง 40 ถง 52 กรมตอตารางเมตร มสอมเหลอง ราคาไมแพงแตความแขงแรงนอย เหมาะส าหรบงานพมพหนงสอพมพ และเอกสารทไมตองการคณภาพมาก

2. กระดาษแบงค ( Bank Paper) เปนกระดาษบางไมเคลอบผว น าหนกไมเกน 50 กรมตอตารางเมตร มสใหเลอกหลายส ใชส าหรบงานพมพแบบฟอรมตาง ๆ ทมส าเนาหลายชน

3. กระดาษปอนด (Bond Paper) เปนกระดาษทท าจากเยอเคมทผานการฟอกและอาจมสวนผสมของเยอทมาจากเศษผา มสขาว ผวไมเรยบ น าหนกอยระหวาง 60 ถง 100 กรมตอตารางเมตร ใชส าหรบงานพมพทตองความสวยงามปานกลาง พมพสเดยวหรอหลายสกได

4. กระดาษอารต ( Art Paper) เปนกระดาษทท าจากเยอเคม (เยอทผลตโดยใช

สารเคม) และเคลอบผวใหเรยบดานเดยวหรอทงสองดาน การเคลอบอาจจะเคลอบมนเงาหรอ

24

แบบดานกได มสขาว น าหนกอยระหวาง 80 ถง 160 กรมตอตารางเมตร ใชส าหรบงานพมพท

ตองการความสวยงาม งานพมพสอดส เชน แคตตาลอก โบรชวร

5. กระดาษฟอกขาว (Woodfree Paper) เปนกระดาษทท าจากเยอเคม (เยอทผลตโดยใชสารเคม) และฟอกใหขาว เปนกระดาษทมคณภาพและมความหนาแนนสง การดดซมนอย ใชส าหรบงานพมพหนงสอ กระดาษพมพเขยน

6. กระดาษเหนยว ( Kraft Paper) เปนกระดาษทท าจากเยอซลเฟต (เยอใยยาวทผลตโดยใชสารซลเฟต) จงมความเหนยวเปนพเศษ มสเปนสน าตาล น าหนกอยระหวาง 80 ถง 180 กรมตอตารางเมตร ใชส าหรบท าสงพมพบรรจภณฑ กระดาษหอของ ถงกระดาษ

7. กระดาษการด ( Card Board) เปนกระดาษทมความหนาและแขงแรงประกอบดวยชนของกระดาษหลายชน ชนนอกสองดานมกเปนสขาว แตกมการดสตาง ๆ ใหเลอกใช บางชนดมผวเคลอบมนเรยบ ซงเรยก กระดาษอารตการด น าหนกกระดาษการดอยระหวาง 110 ถง 400 กรมตอตารางเมตร ใชส าหรบท าปกหนงสอ บรรจภณฑทมราคา เชนกลองเครองส าอาง

8. กระดาษกลอง ( Box Paper) เปนกระดาษทท าจากเยอบด และมกน าเยอจากกระดาษใชแลวมาผสม มสคล าไปทางเทาหรอน าตาล ผวดานหนงมกจะประกบดวยชนของกระดาษขาวซงอาจมผวเคลอบมนหรอไมกไดเพอความสวยงามและพมพภาพลงไปได หากเปนกระดาษไมเคลอบ จะเรยก กระดาษกลองขาว หากเปนกระดาษเคลอบผวมน จะเรยก กระดาษกลองแปง น าหนกกระดาษกลองอยระหวาง 180 ถง 600 กรมตอตารางเมตร ใชส าหรบท าสงพมพบรรจภณฑ เชน กลอง ปายแขง เปนตน

9. กระดาษแขง (Hard Board) เปนกระดาษหลายชนแขงหนาท าจากเยอไมบดและเยอกระดาษเกา มผวขรขระสคล า มค าเรยกกระดาษชนดนอกวา กระดาษจวปง น าหนกมตงแต 430 กรมตอตารางเมตรขนไป ใชท าไสในของปกหนงสอ ฐานปฏทนตงโตะ บรรจภณฑตาง ๆ

10. กระดาษแฟนซ ( Fancy Paper) เปนค าเรยกโดยรวมส าหรบกระดาษทมรปรางลกษณะของเนอและผวกระดาษทตางจากกระดาษใชงานทวไป บางชนดมการผสมเยอทตางออกไป บางชนดมผวเปนลายตามแบบบนลกกลงหรอตะแกรงทกดทบในขนตอนการผลต มสสนใหเลอกหลากหลาย มทงกระดาษบางและหนา ประโยชนส าหรบกระดาษชนดนสามารถน าไปใชแทนกระดาษทใชอยทวไป ตงแตนามบตร หวจดหมาย ไปจนถงกลองบรรจภณฑ

25

11. กระดาษอน ๆ นอกจากกระดาษชนดตาง ๆ ทกลาวมาขางตนแลว ยงมกระดาษชนดอน ๆ อก เชน กระดาษถนอมสายตา กระดาษกนปลอม (Security Paper) กระดาษเอนซอาร (Carbonless Paper) กระดาษสงเคราะห กระดาษสตกเกอร ฯลฯ

2.7 กระบวนการหมก (กลชาดา สงาสนธ, 2553) การหมกเปนกระบวนการแปรรปโดยการใชเชอจลนทรยปรบสภาวะของอาหารใหเหมาะ

กบการเจรญของจลนทรยทตองการแตไมเหมาะสมกบการเจรญและเพมจ านวนของจลนทรยชนดทเปนอนตรายและชนดทท าใหอาหารเสอมเสยและยงท าใหผลตภณฑมกลนรสหรอลกษณะทตองการ ตวอยางการหมกผลตภณฑตางๆ

สงมชวตหลายชนด ตงแตแบคทเรย รา หรอยสตสามารถเปลยนสารคารโบไฮเดรตใหกลายไปเปนเอทานอลไดภายใตสภาวะไรออกซเจน ปรมาณเอทานอลทไดตามทฤษฎตอน าตาลหนงกโลกรมคอ 0.51 กโลกรม โดยในสวนทเหลอจะเปนคารบอนไดออกไซด ดงปฏกรยาตอไปน

3C5H10O5 5C2H5OH+5CO2 (for pentose) C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 (for hexose)

แมวาการหมกน าตาลเฮกโซสไปเปนเอทานอลจะเปนทรจกกนตงแตประมาณ 6,000 ปทแลว แตการหมกน าตาลเพนโตสนน เรมมการคนควากนเมอมการยอยสลายลกโนเซลลโลส และไดผลในชวงทศวรรษท 1980 อยางไรกตามสงมชวตทกชนดกยงมขอจ ากด ไมวาจะเปนเรองทไมสามารถหมกไดทงเพนโตสและเฮกโซส หรอการผลตชวมวลหรอเซลลใหมขน ท าใหปรมาณ เอทานอลลดลง นอกจากนนเซลลยงอาจตายไดภายใตสภาวะไรออกซเจนอกดวย ดงนนในสมยกอนจงใชถงปฏกรณตอแบบอนกรมเพอหมกน าตาลชนดตางๆ ในปจจบนจงมการลดจ านวนถงปฏกรณลงโดยการรวมปฏกรยาใหเกดรวมกนในถงเดยวกน เชน การรวมปฏกรยาการยอยเขากบการหมก ท าใหผลผลตสงขนและลดการเกดสารยบยงใหนอยลงได การปรบแตงพนธกรรมอาจท าใหยสตหรอแบคทเรยสามารถหมกไดทงกลโคสและไซโลสไดพรอมกน แตกยงมปญหาในการหมกไซโลส และอะราบโนส การผลตเอทานอลจากวตถดบประเภทแปงและน าตาล โดยทวไปมขนตอนดงน 1) ขนตอนการเปลยนแปงใหเปนน าตาล (ส าหรบวตถดบประเภทแปง) 2) ขนตอนการหมกน าตาลใหเปนเอทานอล

2.7.1 เทคโนโลยทใชในการเปลยนแปงใหเปนน าตาล โดยทวไปแบงออกไดเปน 2 วธ คอ การเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยสารเคมและการเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยเอนไซม

26

2.7.1.1 การเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยสารเคม เทคโนโลยการใชสารเคมในการเปลยนแปงใหเปนน าตาลจะแบงออกเปนการยอยสลายดวยกรด และการยอยสลายดวยดาง โดยการยอยสลายดวยกรดเปนทนยมในการผลตเอทานอลในโรงงานอตสาหกรรมมากกวา การใชกรดออนหรอกรดแกในการเปลยนแปงใหเปนน าตาลมขอดขอเสยแตกตางกนออกไปดงน

การเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยกรดออน ขอด คอในขนตอนของการปรบสภาพความเปนกรดดางของกระบวนการยอยแปงจะไดผลผลตพลอยไดเปนยบซมซงเกดจากการปรบสภาพสารละลายดวยดาง และเวลาในการยอยสน ปฏกรยาทเกดขนเปนแบบตอเนองจงท าใหไดสารละลายน าตาลรดวซเพยงพอตอการน าไปใชในกระบวนการขนตอไป ขอเสย คอสภาวะทใชในการเปลยนแปงใหเปนน าตาลนนจะตองใชอณหภมและความดนสง จงท าใหวสดทใชท าถงปฏกรณเปนวสดทมราคาแพง และหลงจากปฏกรยาสนสดลงจะตองมการปรบสภาพความเปนกรดดางของสารละลายดวยดางเพอท าใหสารละลายเปนกลางแลวจงน าสารละลายน าตาลรดวซไปใชในขนตอนตอไป และผลจากการยอยท าใหไดน าตาลรดวซมคาประมาณรอยละ 50 ของวตถดบ

การเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยกรดแก ขอด คอ ไดปรมาณน าตาลรดวซในปรมาณมากกวารอยละ 90 ของวตถดบ โดยใชอณหภมและความดนต าในการยอยสลายจงท าใหวสดทใชท าถงปฏกรณถกกวาวสดทใชท าถงปฏกรณของการเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยกรดออน และการเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยกรดแกนนสามารถน ากรดกลบมาใชในกระบวนการยอยสลายแปงใหมได ขอเสย คอระยะเวลาในการยอยตองใชเวลานาน มการสญเสยกรดบางสวนไปกบสวนทยงไมยอยสลายและการผกรอนของเครองมอจากการใชกรดแก ผลตภณฑทไดจากการยอยดวยกรดแกนนไมสามารถควบคมไดตามทตองการ และในสวนของเทคโนโลยทจะน ากรดแกกลบมาใชในกระบวนการยอยสลายนนมราคาแพงอกทงยงมการพฒนาเทคโนโลยสวนนไดท าไดยาก หรอเมอน าเทคโนโลยในการปรบสภาพความเปนกรดดางของเทคโนโลยการยอยดวยกรดออนมาใช จะตองใชดางในปรมาณมากในการปรบสภาพ

27

2.7.1.2 การเปลยนแปงใหเปนน าตาลดวยเอนไซม ขอด คอไดน าตาลรดวซในปรมาณมาก สามารถควบคมผลตภณฑทไมตองการได วสดทน ามาใชท าถงปฏกรณมราคาไมแพงและพลงงานทใชในการท าปฏกรยาของเอนไซมกบแปงต า ขอเสย คอเอนไซมไมสามารถยอยแปงทสภาวะอณหภมหองไดเนองจากองคประกอบทซบซอนของแปงและพนธะทยดตดกนอยางมนคง จงตองท าใหน าแปงรอนขนซงจะท าใหเสนใยของแปงบวมขนเปนผลใหเอนไซมสามารถเขาไปยอยพนธะภายในโมเลกลของแปงได และในปจจบนเอนไซมมราคาสงมากจงท าใหการยอยดวยเอนไซมมตนทนการผลตสงตามไปดวย ดงนนควรจะมการสงเสรมใหมการศกษาวจยกระบวนการผลตเอนไซมเพอท าใหราคาของเอนไซมมราคาต าลง 2.7.2 เทคโนโลยในการหมกน าตาลใหเปนเอทานอล สารละลายน าตาลทไดจากการเปลยนแปงใหเปนน าตาลหรอสารละลายน าตาลทไดจากน าออย หรอการเจอจางกากน าตาลจะถกน าไปเตมสารอาหารทจ าเปนตอการเจรญเตบโตของเชอจลนทรย แลวฆาเชอดวยความรอน จากนนปรบสภาพพเอชใหเหมาะสมตอการหมกตอไป เทคโนโลยสวนใหญทใชในการหมกน าตาลใหเปนเอทานอลมอย 2 แบบ คอ การหมกแบบแบตช และการหมกแบบตอเนอง การหมกแบบแบตชเปนการหมกโดยใสหวเชอและน าหมกลงในถงหมกใบเดยวกนและเกดการหมกขนในถงหมกใบเดยวกนจนเสรจสนการหมกในเวลาประมาณ 48 ถง 72 ชวโมง สวนการหมกแบบตอเนองเปนการหมกโดยใสหวเชอและน าหมกลงในถงหมกใบแรก และปลอยใหมการไหลลนไปสถงใบท 2 3 4 หรอ 5 โดยอาจมการเตมเชอและสารละลายน าตาลลงไปเพมเตมในแตละถงจนกระทงไดความเขมขนของเอทานอลทตองการในถงใบสดทาย น าหมกทไดจะผานเครองแยกเซลลเพอน าเซลลยสตมาลางดวยกรดและบางสวนน ากลบมาปอนลงถงหมกใบแรกกบน าหมกทเขามาใหมตอไป 2.7.2.1 เทคโนโลยการหมกแบบแบตช ขอด คอ คาตดตงอปกรณถกกวา ไมตองการการฆาเชอในถงหมกอยางสมบรณ ไมตองใชคนทมความเชยวชาญมากในการควบคมเครองระหวางท างาน การลงทนต า งายในการเกบรกษาวตถดบ สามารถใชกบการหมกทตองการผลตภณฑทแตกตางกนได เวลาทใชในการหมกไมถกควบคมและโอกาสทการหมกจะตดเชอต า ขอเสย คอ ความถในการฆาเชอถงจะมผลเสยตอการวดคาของเครองมอวดตางๆ คาใชจายในการเตรยมหวเชอสง ความเสยงสงในการกลายพนธของเชอทใชหมก ถงหมกหนงถง

28

ไมเพยงพอตอการผลตผลตภณฑหลายๆ อยาง และผลตภณฑจะถกแยกออกเนองจากปฏกรยาทไมตอเนอง 2.7.2.2 เทคโนโลยการหมกแบบตอเนอง ขอด คอ สามารถควบคมผลตภณฑทเกดขนได โอกาสตดเชอในระหวางการหมกต า และปองกนการเสยหายของอปกรณเครองมอวดในระหวางการฆาเชอภายในถงนอย ขอเสย คอ วตถดบทใชในการหมกตองเปนแบบเดยวกนตลอดการหมก ปญหาในการรกษาอตราการหมกสงๆ การใชเครองควบคมแทนคนงานมคาใชจายในการท างานสงกวาอปกรณ ในการแยกของแขงในระหวางการหมกมราคาแพงนอกจากนยงมการพฒนาเทคโนโลยการยอยแปงและหมกน าตาลใหเปนเอทานอลพรอมกนไปในขนตอน เดยว (Simultaneous saccharification and fermentation; SSF) ซงชวยใหมประสทธภาพในการใชน าตาลทยอยได และไดประสทธผลของเอทานอลทไดสงขน มการลงทนดานอปกรณ และการใชพลงงานต ากวาเทคโนโลยทแยกขนตอนการยอยแปงและการหมกน าตาลใหเปนเอทานอล แตอยางไรกด เทคโนโลยแบบน ตองมการควบคมการผลต และการฆาเชอเปนอยางดเพอไมใหเกดปญหาการปนเปอนของจลนทรยอนๆ ซงจะท าใหเกดปญหากบระบบโดยรวม

2.8 ปจจยทส าคญตอยสตในการหมกแอลกอฮอล (วราวฒ ครสง, 2529) ปจจยส าคญตอการเจรญเตบโตของยสตและการหมกแอลกอฮอล ไดแก ธาตอาหาร เกลอแร วตามน อณหภม พเอช ความเขมขนของน าตาล และสารบางอยางทมผลตอการเจรญของยสต 2.8.1 ผลของธาตอาหาร เกลอแร และวตามนตอการหมก เมอพจารณาถงผลของธาตอาหารแตละชนดตอการเจรญของยสตสามารถแยกออกไดดงน - ไนโตรเจน ยสตมไนโตรเจนเปนองคประกอบประมาณรอยละ 10 ของน าหนกแหง ดงนนไนโตรเจนจงเปนธาต อาหารทจ าเปน โดยทวไปยสตสามารถใชแอมโมเนยมไอออนเปนแหลงไนโตรเจนได แตในยสตบางชนดตองการกรดอะมโนทเฉพาะเทานน เพราะกรดอะมโนดงกลาวเปนตวควบคมการท างานของวถไกลโคไลซส (Glycolysis pathway) อยางไรกตามเซลลยสตเองกประกอบดวยพวรน (Purine) ไพรมดน (Pyrimidines) และกรดอะมโน (Amino acid) ดงนนจงอาจใชตวยสตเองเปนแหลงแอมโมเนยไนโตรเจน เชนในการน าน ากากสากลบมาใชละลายกากน าตาล (ประมาณรอยละ 10 ถง 30) เรยกกระบวนการนวา Slopping back ซงนอกจากจะไดธาตอาหารแลว ยงชวยเพมความสามารถของการเปนบฟเฟอร และลดปรมาณน าทตองใช รวมทงเปนการ

29

ก าจดน ากากสาทงไปในตวดวยหรอโดยการน าเอาเซลลยสตทถกยอยสลาย (Lysed yeast cell) กลบมาใชใหม แหลงไนโตรเจนทนยมใชในอตสาหกรรมการหมกแอลกอฮอล นยมใชเกลอแอมโมเนยมซลเฟตเปนสวนใหญ - ฟอสฟอรส โดยมากใชในรปเกลอฟอสเฟตในสดสวนประมาณ 0.6 มลลโมลตอกรมตอเซลล (ในรปของ H2PO4

-) มความส าคญตอการเจรญเตบโตของเซลล เพราะควบคมการสงเคราะหไขมนและคารโบไฮเดรตและรกษาสภาพของผนงเซลล ดงนนฟอสเฟตจงเปน Ionic factor ส าคญทสดในการหาอตราการหมก (Rate of fermentation) - ซลเฟอร ยสตมซลเฟอรเปนองคประกอบประมาณรอยละ 0.4 ของน าหนกแหงโดยอยในรปของเมไธโอนน (Methionine) แตเนองจากเมไธโอนนมราคาแพงมาก ดงนนในอตสาหกรรมจงใชเกลอแอมโมเนยมซลเฟตแทน

- แรธาตตางๆ (Trace elements) แรธาตทมความส าคญตอการเจรญเตบโตในการหมกยสตแบงเปน 3 พวก ไดแก ธาตอาหารหลก( Macroelements) ไดแก โพแทสเซยม แมกนเซยม แคลเซยม สงกะส เหลก แมงกานส และคลอรน ซงเปนแรธาตทยสตตองการในปรมาณ 0.1 ถง 1 มลลโมล และแรธาตพวกนเขาไปในเซลลยสตโดยอาศยการแพร ธาตอาหารรอง (Microelements) ไดแก โคบอลท นกเกล แคดเมยม โครเมยม ทองแดง ไอโอดน โมลบดนม และวานาเดยม ซงเปนแรธาตทยสตตองการในระดบ 0.1 ถง 100 มลลโมล และสารยบยง (Inhibitors) ไดแก เงน อาซนค ปรอท ลเทยม ออสเมยม ตะกว ซลเนยม และเทลลเรยม ถามในระดบความเขมขนสงกวา 10 ถง 100 มลลโมล จะมผลยบยงการเจรญเตบโตและการหมกโดยยสต ในบางครงถามธาตอาหารหลกและธาตอาหารรองในปรมาณมากเกนไปจะมผลไปยบยงการเจรญและการหมกของยสตไดเชนกน - วตามน เปนตวควบคมเมตาบอลซมของยสต โดยจะควบคมเอนไซมทเกยวของ ทงน เพราะวตามนเปนโคเอนไซม ( Co-enzymes) หรอสารเรมตน (Precursors) ทท าใหเอนไซมสามารถท างานไดเตมท วตามนทยสตตองการสวนใหญเปนไบโอตนและแพนธโอนคแอซด 2.8.2 ผลของอณหภมตอการหมก อณหภมนบวามความส าคญมากตอการหมกแอลกอฮอล ส าหรบยสตทใชกนอยตามโรงงานทวไป อณหภมทเหมาะสมอยในชวง 30 ถง 35 องศาเซลเซยส และจะทนไดไปถง 37 องศาเซลเซยส ถาสงขนไปถง 40 องศาเซลเซยส สวนใหญแลวจะชะงกการเจรญแมวาการหมกจะด าเนนไปไดถามปรมาณยสตมากพอ ดงนนหลงการหมกไปแลว 1 ถง 10 ชวโมง ตองควบคมอณหภมใหไมเกน 35 องศาเซลเซยส หลงจาก 10 ชวโมง ไปแลวควบคมไมใหเกน 37 องศาเซลเซยส ถาอณหภมในชวง 10 ชวโมง สงกวา 37 องศาเซลเซยสแลวอาจเกดปญหาแบคทเรยเจรญขนมามาก

30

เกนไป เปนผลใหยสตไมสามารถเจรญตอไปได การควบคมอณหภมจงจ าเปนและเปนปจจยส าคญตอผลผลตทได ส าหรบการหมกเพอใหไดแอลกอฮอลสงรอยละ 15 ถง20 และใหไดกลนรสดจะหมกไมเกน 15 องศาเซลเซยส การหมกทอณหภมสงท าใหเกดแอลกอฮอลหนก (Fusel oil) มากขนซงจะมผลตอการมน และการปวดหวของผบรโภค การลดอณหภมของถงหมกเปนคาใชจายทเพมขน แตกอาจจะคมทนไดถาสามารถหมกแอลกอฮอลไดในระดบรอยละ 9 ถง 10 ภายใน 24 ถง 36 ชวโมง สาเหตทอณหภมในระหวางการหมกเพมขนเนองมาจากกจกรรมของยสตคอในการหมกแอลกอฮอลจากน าตาลซโครสจะเกดความรอน 149.5 แคลอรตอกรมซโครส หรอในกรณน าตาลกลโคสจะเกดพลงงานความรอนจากการหมก 140.2 แคลอรตอกรมกลโคส ความรอนทเกดขนเปนพลงงานคายความรอน (Exothermic energy) จงถายเทลงสน าหมกท าใหน าหมกมอณหภมสง ปกตอณหภมทเหมาะสมตอการหมกแอลกอฮอลโดยยสตจะอยในชวง 30 ถง 35 องศาเซลเซยส แตในสภาวะทมแอลกอฮอลผลตออกมาแลวจะมผลท าใหอณหภมทเหมาะสมตอการเจรญและการหมกเปลยนแปลงไป ทงนขนกบปรมาณเอทานอลเปนส าคญ รวมถงสายพนธของยสตดวย 2.8.3 ผลของพเอชตอการหมก ยสตและราเจรญไดดในสภาพทเปนกรดพอสมควร คอในระดบ 3.8 ถง 5.5 ถาพเอชต ากวา 3.5 การเจรญจะลดลง ถาพเอชต าถง 3 หรอต ากวานนกจะไมเจรญ ดงนนในการหมกจงนยมปรบใหมพเอชในชวง 4 ถง 4.5 ทงนนอกจากยสตจะเจรญไดดทระดบพเอชดงกลาวแลวยงชวยยบยงการเจรญของแบคทเรยสวนใหญดวย เพราะแบคทเรยทวไปเจรญไดดในสภาพทพเอชเปนกลาง แตกมแบคทเรยบางชนดโดยเฉพาะแบคทเรยทสรางกรดแลคตคเจรญไดดในระดบพเอชทยสตเจรญและมกจะสรางปญหาเมอแบคทเรยพวกนสรางกรดขนมามากเกนไปจนยสตทนไมได ปกตจะใชกรดซลฟรคแบบราคาถกมาใชในการปรบพเอช การปรบพเอชจะชวยลดเวลาการตมใหความรอนแกถงหมกเพอการฆาเชอ เพราะความรอนทอณหภมเทากนจะฆาแบคทเรยในอาหารทมสภาพเปนกรดไดมากกวาในสภาพทเปนกลางโดยปกตจะใช อณหภม 65 ถง 70 องศาเซลเซยส ประมาณ 15 นาท กเพยงพอส าหรบตมฆาเชอในถงเตรยมกลาเชอ เมอปรบพเอชลงมาแลวใหเปน 4 ถง 4.5 2.8.4 ความเขมขนของน าตาล ความเขมขนของน าตาลจะมผลตอการเจรญเตบโตของยสต ในกากน าตาลยงมสารจ าพวกเฟอรฟวรอล ทมผลในการยบยงการเจรญของยสตอกดวย การทใชกากน าตาลความเขมขนสงเกนไปไมเหมาะสม นอกจากนยงมน าตาลชนดทหมกเปนแอลกอฮอลไมไดปนเปอนอยดวย เชน

31

น าตาลไซโลส เปนตน ดงนนในการหมกแอลกอฮอลเมอวเคราะหน าตาลรดวซจะพบวามเหลออยเกอบรอยละ 2 2.8.5 ความเขมขนของแอลกอฮอล ถาเอทานอลทผลตไดมความเขมขนสงขน อตราการเจรญเตบโตของยสตจะลดลง สงผลใหอตราการหมกลดลงไปดวย ทงนเนองจากเอทานอลจะมผลตอเอนไซม และรปรางของเซลล โดย เอทานอลจะสงผลตอการท างานของเอนไซมแอลกอฮอลดไฮโดรเจนเนส ( Alcohol dehydrogenase) และเฮกโซไคเนส (Hexokinase) ผลตอรปรางของเซลลโดยเอทานอลจะสงผลตอเมมเบรนของเซลลยสต คออาจมการท าลายหรอท าใหเมนเบรนเปลยนแปลงไป นอกจากการยบยงการหมกดวยเอทานอลทเกดขนแลว ตองมปจจยอนควบคไปดวย เชน ความเขมขนน าตาลสง และอณหภมสง เปนตน ซงจะท าใหเกดการยบยงตอยสตอยางรนแรง

2.9 ระบบถงหมกและถงหมก (วราวฒ ครสง, 2529) 2.9.1 ระบบถงหมกทใชในอตสาหกรรม อาจแบงเปน 2 ระบบ คอ ถงหมกระบบปด และถงหมกระบบเปด 1.ถงหมกระบบปด เปนระบบทสวนประกอบทส าคญในการหมกไมสามารถน าเขาหรอเอาออกจากระบบได การหมกระบบนมการเตมสารอาหารลงไปในชวงแรกของการหมก เชอจะใชอาหารในการเตบโตจนกระทงสนสดการเจรญเนองจากสารอาหารลดลง หรอเกดการสะสมของสารพษ ดงนนจะเหนวาระบบเมตาบอลซมของเชอในถงแบบปดจะอยในสภาพทไมยงยนอาจเรยกวาเปนระบบการหมกแบบแบตช อยางไรกตามมการดดแปลง คอมการเตมสารอาหารเพมเขาไประหวางการหมก เพอเพมปรมาณสารอาหาร หรอเพอกระตนใหมการสงเคราะหสารประกอบบางอยางเรยกการดดแปลงนวา ระบบเฟด-แบตช 2.ถงหมกระบบเปด สวนประกอบของระบบสามารถน าเขาและออกจากถงหมกไดอยางตอเนอง คอมการน าสารอาหารเขาอยางตอเนอง ในขณะเดยวกนมการน าเอาเซลลทเกดขน (Biomass) หรอผลตภณฑอนๆออกจากถงอยางตอเนองเชนกน ทงนขนอยกบวาอตราการเปลยนวตถดบเปนเซลล (Biomass) และผลตภณฑ จะตองสมดลกบอตราในการน าออก อาจเรยกระบบนวา การหมกแบบตอเนอง

2.9.2 ถงหมกเปนอปกรณทส าคญมรปรางหลายแบบขนอยกบวตถประสงคของการใชงาน ถงหมกแบบทรงกระบอกเปนแบบทเหมาะกบการทดลองตางๆ ภายในถงหมกประกอบดวยใบพดส าหรบกวนอาหาร ทอพนอากาศ และบฟเฟอร (Baffle) ชวยใหอาหารและอากาศคลกเคลากนด มการออกแบบถงหมกมาตรฐาน สดสวนและรายละเอยดของถงหมกแบบทวไป สดสวน

32

ตางๆ ไมจ าเปนตองแนนอน อาจมคาใกลเคยงไดขนอยกบชนดของขบวนการหมกและโดยเฉพาะอยางยงการขยายถงหมกขนาดใหญขน อตราสวน D/DT คอนขางคงทแตอตราสวน Z/D จะมากขน หมายถงความสงของถงจะเพมขน ในขณะทเสนผานศนยกลางของตวถงคงเดม ดงแสดงในภาพท 2.6 สวนจ านวนใบพดอาจเพมขนตามความเหมาะสมใหอาหารในถงคลกเคลากบเซลลจลนทรยและอากาศใหทวทกจดในถง

ภาพท 2.6 ลกษณะการออกแบบของถงหมก (วราวฒ ครสง, 2529)

2.10 ยสต Saccharomyces cerevisiae ยสตเปนกลมยอยของฟงไจ มการสบพนธทงแบบอาศยเพศและไมอาศยเพศโดยการแตกหนอและการแบงตว โดยมบทบาทส าคญในการผลตเครองดมแอลกอฮอล ไดแก เบยร และไวน อกทงยงรจกกนดในการท าขนมปงทเรยกวา ยสตขนมปง ( Baker’s yeast) (สาโรจน ศรศนสนยกล, 2538) ยสตทใชประโยชนในทางอตสาหกรรมสวนใหญมกจะอยในสกล Saccharomyces เซลลของยสตพวกนจะเปนรปกลม รปไข หรอคอนขางยาว อาจมการสรางไมซเลยมเทยม การสบพนธจะเปนแบบ แตกหนอทขวเซลลและสรางแอสโคสปอรดงแสดงในภาพท 2.7 และ 2.8 สปชสทส าคญคอ Saccharomyces cerevisiae

33

ภาพท 2.7 Saccharomyces cerevisiae ภาพท2.8 Saccharomyces cerevisiae เจรญบนอาหาร YMA ภาพถายจากกลองจลทรรศน

Saccharomyces cerevisiae มบทบาทในอตสาหกรรมหลายชนด เชน ขนมปง ไวน กลเซอรอล และอนเวอเทส (Invertase) แบงออกเปน 1. ทอปยสต (Top yeast) เจรญไดอยางรวดเรวท 20 องศาเซลเซยส เกดการรวมกลมของเซลลและปลอยคารบอนไดออกไซดออกมาอยางรวดเรว ท าใหเซลลลอยขนไปอยบนผวหนาของอาหาร จงเรยกวา ทอปยสต พวกทหมกแอลกอฮอลไดด สงเกตไดงายๆ จากการเขยาขวดหมกจะเหนฟองเกดขนจ านวนมาก สวนพวกทหมกไมดมกจะขนเปนฝาอยทผวหนาของอาหาร 2. บอตทอมยสต (Bottom yeast) เปนพวกทกจกรรมการหมกเกดดทอณหภม ต า (10 ถง15 องศาเซลเซยส ) ไมมการรวมกลมของเซลลและการเจรญเปนไปอยางชาๆ ท าใหเกดคารบอนไดออกไซดนอยเซลลจงคอยๆตกตะกอนอยทกนภาชนะ จงเรยกวา บอตทอมยสต

ในการหมกน าตาล 1 โมล จะถกยสตน าไปผลตเปนแอลกอฮอลได 2 โมล และใหคารบอนไดออกไซด 2 โมลเชนกน (วราวฒ ครสง, 2529) ดงสมการ

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 กลโคส เอทลแอลกอฮอล คารบอนไดออกไซด

น าหนกโมเลกล 180 92 88 นนคอ น าตาลกลโคส 1 กโลกรม เปลยนไปเปนแอลกอฮอลได

= 92/180 กโลกรม = 0.511 กโลกรม = 0.511/0.7934 ลตร

= 0.644 ลตร หมายเหต : ความหนาแนนของแอลกอฮอล คอ 0.7934

(www.micron.ac.uk., 2553 : ออนไลน) 2552 : ออนไลน)

(www.emdchemicals.com., 2553 : ออนไลน)

http://www.micron.ac.uk/

http://www.emdchemicals.com/

34

2.11 ลกษณะของเชอ Trichoderma spp. ส าหรบผลตเอนไซม เชอรา Trichoderma spp. เปนเชอราชนสง ทอาศยอยในดน และเศษซากอนทรยวตถ

ธรรมชาต เชอรา Trichoderma spp. มการเจรญสรางเสนใยสขาวไดรวดเรวและสรางสวนขยายพนธทเรยกวาสปอรจ านวนมาก รวมกนเปนกลม มสเขยว ซงเกดจากการสบพนธแบบไมอาศยเพศ สามารถมชวตรอดในสภาพธรรมชาตไดด โดยอาหารจากอนทรยวตถ เศษซากพชและเชอโรค การเจรญบนอาหารเรมแรกโคโลนไมมส (Translucent) หรอสขาวใส (Watery white) เจรญแบบราบตดผวหนาอาหารเลยงเชอ ตอมาโคโลน มลกษณะเปนปยฝาย ( Loosely floccose) หรอเปนกระจกแนน มสเขยว (Green) หรอสขาวลวน (Pure white) หรอปรากฏลกษณะตางๆในโคโลนเดยวกน เสนใย ( Mycelium) ของเชอรา Trichoderma spp. ไมมผนงกนเซลล ( Coenocytic hyphae) ผนงเสนใยเรยบมการแตกกงกานมากมาย การสรางสลงในอาหารอาจเกดขนท าใหสของอาหารเปลยนแปลงไปหรอใตโคโลนสเปลยนไป และบางชนดมการสรางกลนอกดวย โดยทวไปบรเวณทมการสรางสปอรมลกษณะเปนวงรอบๆ (Ring-like zone) หรอเกดเดยวๆ ไมเปนระเบยบ บนเสนใยทเจรญอยเหนออาหารเลยงเชอ ( Aerial hypha) จากสวนแกนกลางของกานชสปอร(Main branch of Conidiophore) จะแตกกงกานดานขาง ( Side branch) จ านวนมาก มขนาดสนๆ ซงมทงทออกมาเดยวๆ หรอเกดเปนกลมจนถง 3 อน และสรางตอไปเรอยๆ มขนาดเลกลง (Small side branch) และท ามมกวางกบแกนกลาง ท าใหเหนลกษณะการแตกกงคลายตนสน โดดทปลายกงกาน แตละอนเปนทเกดของ Phialide ซงมรปรางแบบขวดชมพ ( Flash shape) หรอพนโบวลง ( Pin shape) บางครงยาวรอยางลกแพร ( Pear shape) จนถงรปไข ( Ovoid) โดยทวไปมฐานแคบ บรเวณกลางๆ พองกวา และดานปลายคอยๆแคบลง จนถงปลายคอเปนรปกรวย (Conical neck) หรอคอนขางรปทรงกระบอก (Subcylindrical terminal phialide ) หรอเกดหางสลบขางกนไปไมเปนระเบยบหรอ เกดเปนคอยตรงขามกน (เกรยงศกด แสงศรค า, 2546)

35

ภาพท 2.9 เชอรา Trichoderma spp. บนอาหารเลยงเชอ (http://www.nbaii.res.in., 2555 : ออนไลน)

2.12 งานวจยทเกยวของ

1.การผลตน าตาล สภาวน นลเขต (2550) ศกษาการใชกากตะกอนเยอกระดาษเปนแหลงคารบอนส าหรบ

ผลตกลโคส และเอนไซมเซลลเลส โดยเชอรา Trichoderma spp. ในปฏกรณกงตอเนอง ขนาดระดบหองปฏบตการ พบวาตะกอนเยอกระดาษาจากกระบบบ าบดน าเสยกอนเขาถงท าขนเพอเขาสกระบวนการรดน า มปรมาณเซลลโลสรอยละ 50.13 ปรมาณเฮมเซลลโลสรอยละ 38.81 ปรมาณลกนนรอยละ 7.49 และปรมาณเถารอยละ 3.57 โดยระบบทมการถายและเตมอาหารทกๆ 5 วน มคากลโคสเฉลย 0.486 มลลกรมตอมลลลตร มคาเอนไซมแอคตวต 0.043 หนวยตอมลลลตร เมอน าเอนไซมทแยกไดจากระบบกงตอเนองทมการถายและเตมอาหารครงหนงทก 3, 4 และ 5 วน มายอยกากตะกอนเยอกระดาษรอยละ 1 โดยน าหนกตอปรมาตร พบวาเอนไซมจากทงสามระบบสามารถยอยกากตะกอนเยอกระดาษเปนกลโคสเฉลยประมาณ 0.273, 0.214 และ 0.240 มลลกรมตอมลลลตร ตามล าดบ

ศรวฒนา บญชรเทวกล และคณะ (2551) ศกษาการเพมประสทธภาพในการผลตน าตาลไซโลส กลโคส และอราบโนส จากฟางขาวและออย เพอใชเปนสารตงตนส าหรบผลตเอทานอล พบวาฟางขาวมปรมาณเซลลโลสรอยละ 35.62 เฮมเซลลโลสรอยละ 29.57 และปรมาณลกนนรอยละ 2.99 และออยมปรมาณเซลลโลสรอยละ 42.08 เฮมเซลลโลสรอยละ 29.94 และปรมาณลกนนรอยละ 7.43 และเมอน ามาหาปรมาณคารโบไฮเดรตทมในฟางขาวและชานออย พบวามปรมาณกลโคสเทากบรอยละ 50.76 เละ 43 ตามล าดบ

36

2. ยสตทใชในการผลตเอทานอล Matsushika และคณะ (2009) พบวายสต Saccharomyces cerevisiae ซงเปนจลนทรย

ทนยมน ามาผลตเอทานอลในระดบอตสาหกรรม ทผานการดดแปลงพนธกรรมจ านวน 5 สายพนธ มความสามารถในการผลตเอทานอลทตางกน โดยสายพนธ MA-R4 สามารถผลตเอทานอลไดสงทสดจากวตถดบประเภทเซลลโลสซงผานการยอยแลว

3. การผลตเอทานอลจากตะกอนกระดาษ Lark และคณะ (1997) ศกษาการน าตะกอนกระดาษรไซเคล (Recycle paper sludge)

มาใชเพอการผลตเอทานอลจากการยอยดวยเอนไซมเซลลเลส และใช Kluveromyces marxianus เพอกระบวนการหมก โดยตะกอนกระดาษรไซเคลมเซลลโลสรอยละ 50 ท าการหมกแบบรวมปฏกรยาเปนเวลา 72 ชวโมง สามารถผลตเอทานอลได 32 กรมตอลตร ใชตะกอนกระดาษรไซเคล 180 กรมตอลตร และ 35 กรมตอลตร ใชตะกอนกระดาษรไซเคล 190 กรมตอลตร พบวาหากใชตะกอนกระดาษปรมาณมากจะท าใหไดปรมาณเอทานอลเพมมากขนตามไปดวย

Marques และ คณะ (2008) ศกษาการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยจากกระดาษ รไซเคล โดยใช Pichia stipitis แบบรวมปฏกรยา (SSF) และแบบแยกปฏกรยา (SHF) พบวาปรมาณการผลตแบบแยกปฏกรยาใหผลผลตเอทานอลสงกวาแบบรวมปฏกรยา โดยแบบแยกปฏกรยาใหผลผลตเอทานอลสงสดเทากบ 19.6 กรมตอลตร และใชเวลาในกระบวนการหมกเทากบ 179 ชวโมง ผลไดผลตภณฑเทากบ 0.25 กรมตอกรม ในขณะทการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาใหผลผลตเอทานอลสงสดเทากบ 18.6 กรมตอลตร และใชเวลาเทากบ 48 ชวโมง อตราการผลต เอทานอลเทากบ 0.39 กรมตอลตรตอชวโมง จากการศกษาพบวาระยะเวลาในการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาจะใชเวลานอยกวาการผลตแบบแยกปฏกรยา

กลชาดา สงาสนธ ( 2553) ศกษาการผลตเอทานอลจากกากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษโดยเอนไซมเซลลเลสและยสต พบวากากตะกอนเยอกระดาษพบปรมาณโฮโลเซลลโลส อลฟาเซลลโลส เบตาเซลลโลส แกรมมาเซลลโลสและลกนน เทากบรอยละ 73.3, 67.1, 4.7, 1.4 และ 6 ตามล าดบ ทอตราสวน 1:15 ใหผลผลตน าตาลสงสดในวนท 6 ของการทดลองจากการทดลองทงหมด 7 วน เมอน าอตราสวนดงมาใชเพอการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาเปรยบเทยบกบแบบแยกปฏกรยา ผลการศกษาพบวาการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาใหผลผลตเอทานอลทสงกวาการผลตเอทานอลแบบแยกปฏกรยา และเมอขยายขนาดโดยท าการ

37

ทดลองในถงหมกขนาด 5 ลตร ใชอตราสวนทเหมาะสมและเพมระยะเวลาในการหมก สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 1.14 กรมตอกรม

Park และคณะ (2010) ศกษาการผลตเอทานอลจากของเสยกระดาษหนงสอพมพ โดยการหมกแบบรวมปฏกรยา ใช Saccharomyces cerevisiae KNU5377 พบวายตสททนตออณหภมสงในการหมกเอทานอลคอ Saccharomyces cerevisiae KNU5377 ทอณหภม 40 องศาเซลเซยส ท าการหมกแบบรวม ปฏกรยา (Simultaneous saccharification and fermentation: SSF) การผลตเอทานอลสงสดรอยละ 8.4 จากผลการทดลองชใหเหนวา Saccharomyces cerevisiae KNU5377 สามารถผลตเอทานอลไดทอณหภมสง

Yamashita และคณะ (2010) ศกษาการผลตเอทานอลจากตะกอนกระดาษ โดยท าการปรบสภาพดวยวธทางกล ( Ball milling) และกรดฟอสฟอรค ( Phosphoric acid) เพอในการยอยสลายและสรางน าตาลเกดขนไดด ผลตเอทานอลโดยใชเชอ Saccharomyces cerevisiae AM 12 พบวาการปรบสภาพทางกลดวยการบดและปรบสภาพดวยกรดฟอสฟอรคนน สงผลตอการผลตเอทานอล โดยไดเปรยบเทยบผลการผลตเอทานอลระหวางตะกอนกระดาษทไมไดท าการปรบสภาพและตะกอนกระดาษทท าการปรบสภาพดวย Ball mill และกรดฟอสฟอรค ไดเทากบ 20.4 กรมตอลตร และ 30.5 กรมตอลตร ตามล าดบ ผลไดผลตภณฑ (Ethanol yield) เทากบ 0.277 และ 0.416 ตามล าดบ ประสทธภาพการหมกเทากบรอยละ 54.3 และ 81.5 มอตราการสรางผลตภณฑเทากบ 0.424 กรมตอลตรตอชวโมง (ระยะเวลาหมก 48 ชวโมง ) และ 1.27 กรมตอลตรตอชวโมง (ระยะเวลาหมก 24 ชวโมง) ตามล าดบ

Peng และคณะ ( 2011) ศกษาการผลตเอทานอลจากตะกอนกระดาษ โดย Saccharomyces cerevisiae GIM-2 แบบแยกปฏกรยา โดยกระบวนการทเหมาะสมจะขนอยกบการออกแบบการทดลองทางสถต ซงถกใชเพมความสามารถในการเกดน าตาลโดยการยอยตะกอนกระดาษดวยเอนไซม เมอท าการคดเลอกตวแปรทมความส าคญและจะสงผลตอการผลตน าตาลโดยวธ Plackkett-Burman พบวาตวแปรทส าคญทสดคอ เวลาการยอยสลาย ความเขนขนของสบสเตรท และปรมาณเซลลเลส หลงจากนนน าตวแปรทมความส าคญมาออกแบบการทดลองโดยใชวธพนทผวตอบสนองแบบ Box-Behnken จากการศกษาพบวาสภาวะทเหมาะสมคอ เวลาการยอยสลาย 82.7 ชวโมง ปรมาณตะกอนเทากบ 40.8 กรมตอลตร เอนไซมเซลลเลสเทากบ 18.1 FPU ตอกรมตะกอน สามารถใหน าตาลรอยละ 83.1 เมอท าการหมกดวย Saccharomyces cerevisiae GIM-2 ผลตเอทานอลได 9.5 กรมตอลตร ผลไดผลตภณฑ ( Ethanol

38

yield) เทากบ 0.34 กรมตอกรมน าตาล อตราการผลตเอทานอลเทากบ 0.59 กรมตอลตรตอชวโมง ทระยะเวลา 16 ชวโมง

4. การผลตเอทานอลจากวตถดบประเภทอน ระววรรณ แกลวกลา ( 2538) ศกษาการผลตเอทานอลจากฟางขาว พบวาฟางขาวซงม

ปรมาณเฮมเซลลโลสต ามากแตมปรมาณลกนนทสง เมอปรบสภาพดวยการแชใน โซเดยมไฮดรอกไซดทเพมความเขมขนและอณหภม จะท าใหสดสวนของเซลลโลสเพมขนแตผลผลตของเอทานอลลดลง

ปรยารตน โยวะผย ( 2550) ศกษาการผลตเอทานอลโดยกระบวนการท าใหเปนน าตาลควบคกบการหมก เพอผลตเอทานอล ซงใชวตถดบคอกากและเปลอกมนส าปะหลง และเชอยสต Saccharomyces cerevisiae ในการหมก พบวาทความเขมขน แปงรอยละ 0.25 การหมกแบบรวมปฏกรยาใหปรมาณเอทานอลทสงกวา โดยการมยสตและเอนไซมยอยสลายวตถดบจะลดการสะสมของน าตาลภายในถงหมก จงเปนการเพมปรมาณเอทานอล ซงการหมกแบบแยกปฏกรยาททความเขมขน แปงรอยละ 0.25 บมเปนเวลา 36 ชวโมง สามารถผลตเอทานอลได 0.79 กรมตอลตร และการหมกแบบรวมปฏกรยาทความเขมขนแปงเทากน บมเปนเวลา 24 ชวโมง สามารถผลตเอทานอลได 0.83 กรมตอลตร

Saha และ Cotta (2008) ศกษาการผลตเอทานอลจากขาวเปลอก โดยในขาวเปลอกมปรมาณเซลลโลสเทากบรอยละ 35.6 ใชเอนไซมผสมระหวางเซลลเลส เบตากลโคซเดส และ เฮมเซลลเลส ในการยอยขาวเปลอก ในกระบวนการหมกใชเชอ E. coli และท าการเปรยบเทยบการผลตเอทานอลแบบรวมและแยกปฏกรยา พบวาการผลตแบบรวมปฏกรยาใหผลผลต เอทานอลสงกวาแบบแยกปฏกรยา โดยแบบรวมปฏกรยาใหผลผลตเอทานอลเทากบ 11 กรมตอลตร และแบบแยกปฏกรยาใหผลผลตเอทานอลเทากบ 9.8 กรมตอลตร

Gupta และคณะ (2009) ท าการศกษาการผลตเอทานอลจากไมจากตน Prosopis juliflora แบบแยกปฏกรยา โดย Saccharomyces cerevisiae และ Pichia stipitis-NCIM 3498 พบวา ไมจากตน Prosopis juliflora มปรมาณโฮโลเซลลโลสรอยละ 66.20 ปรมาณลกนนรอยละ 29.10 ปรมาณเถารอยละ 2.02 เมอยอยสลายโดยเอนไซมเพอสรางน าตาลพบวาเกดน าตาลสงสดรอยละ 82.8 ทอณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา 28 ชวโมง หลงจากท าการหมกดวย Pichia stipitis-NCIM 3498 สามารถผลตเอทานอลได 7.13 กรมตอลตร ทปรมาณน าตาล 18.24 กรมตอ

39

ลตร และ Saccharomyces cerevisiae สามารถผลตเอทานอลได 18.52 กรมตอลตร ทปรมาณน าตาล 37.47 กรมตอลตร

Behera และคณะ (2010) ศกษาการผลตเอทานอลจากดอก Mahula (Madhuca latifolia L.) โดย Saccharomyces cerevisiae และ Zymomonas mobilis ท าการหมกเปนเวลา 96 ชวโมง (4 วน) พบวา Saccharomyces cerevisiae สามารถผลตเอทานอลได 24.83 กรมตอลตร และผลไดผลตภณฑเทากบ 0.445 กรมตอกรม และ Zymomonas mobilis สามารถผลตเอทานอลได 20.47 กรมตอลตร และผลไดผลตภณฑเทากบ 0.423 กรมตอกรม แสดงใหเหนวา Saccharomyces cerevisiae มประสทธภาพในการผลตเอทานอล

Brethauer และ Wyman (2010) ศกษาการผลตเอทานอลจากวตถดบประเภทเซลลโลส พบวาการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยา เปนรปแบบทส าคญในการเปลยนลกโนเซลลโลสไปเปนเอทานอล อกทงเปนการลดการยบยงการท างานของเอนไซมเซลลเลสโดยน าตาล และการหมกแบบตอเนอง (Continuous simultaneous saccharification and fermentation) มความสามารถในการผลตเอทานอลทตางจากแบบแบตซ (Batch simultaneous saccharification and fermentation) เนองจากการหมกแบบตอเนองเปนวธทท าใหเกดการกวนผสมทสมบรณ ในขณะทแบบแบตซ การกวนผสมทสมบรณจะเกดขนไดยากหากวตถดบมปรมาณมาก

ขอสรปจากงานวจยพบวาเชอรา Trichoderma spp.สามารถใชเพอผลตเอนไซมเซลลเลสไดจากการศกษาของสภาวน นลเขต ( 2550) กากตะกอนเยอกระดาษเปนแหลงคารบอนส าหรบผลตกลโคส และเอนไซมเซลลเลส และจากการศกษาของศรวฒนา บญชรเทวกล และคณะ (2551) พบวาจากฟางขาวและออย เพอใชเปนสารตงตนส าหรบผลตเอทานอล โดยมปรมาณเซลลโลสรอยละ 35.62 และปรมาณเซลลโลสรอยละ 42.08 ตามล าดบ โดยปรมาณเซลลโลสทแตกตางเมอน ามาผลตเอทานอลจะใหปรมาณเอทานอลทแตกตางกน แสดงดงตารางท 2.1 ในกระบวนการหมกดวยยสต Saccharomyces cerevisiae ซงเปนจลนทรยทนยมน ามาผลต เอทานอลในระดบอตสาหกรรม และสามารถทนตออณหภมสงได จากการศกษาของ Park และคณะ (2010) อกทงยงใหปรมาณเอทานอลทสง จากการศกษาของ Gupta และคณะ (2009) และ Behera และคณะ ( 2010) โดยรปแบบทใชผลตเอทานอลเพอใหไดปรมาณเอทานอลสงสดคอ แบบรวมปฏกรยา จากการศกษาของกลชาดา สงาสนธ ( 2553)และ Brethauer และ Wyman (2010) พบวาการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาเปนรปแบบทส าคญในการเปลยน

40

ลกโนเซลลโลสไปเปนเอทานอล และเปนการลดการยบยงการท างานของเอนไซมเซลลเลสโดยน าตาล

ขอแตกตางจากงานวจยของกลชาดา สงาสนธ ( 2553) คอใชตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เปนวตถดบในการผลตเอทานอล ใชเอนไซมเซลลเลสซงผลตจากเชอรา Trichoderma reesei เปนผลตภณฑจากบรษท Novozyms มชอทางการคาวา Novozym 50013 ซงเปนเอนไซมทถกพฒนาขนเพอใชในอตสาหกรรมทมการยอยสลายเซลลเลส และในการผลตในถงหมกขนาด 5 ลตรไมมการปรบสภาพวตถดบ

ขอสรปจากทฤษฎ คอ เสนใยจากพชทเปนตวหลกของกระดาษ โดยจะประกอบดวยเซลลโลส (Cellulose) ซงเปนสารประเภทคารโบไฮเดรตทมโครงสรางโมเลกลของน าตาลกลโคสมาเรยงตอกนกบเฮมเซลลโลส ซงเปนสารประเภทคารโบไฮเดรตทมโครงสรางโมเลกลของกลโคสและน าตาลอน ๆ มาตอกน ในกระบวนการผลตเยอกระดาษจะมเยอบางสวนหลดมากลบน าเสย โดยเยอเหลานจะประกอบดวยเซลลโลส ซงเปนวตถดบอกชนหนงทสามารถน ามาผลตเปนเอทานอลได โดยกระบวนการยอยเซลลโลสใหไดเปนน าตาลกลโคส ซงการยอยนจะใชเอนไซมเนองจากเกดปฏกรยาไมรนแรง และไมท าใหเกดผลตภณฑอน ตลอดทงเอนไซมจะเพมอตราเรวของปฏกรยาโดยลดพลงงานกระตนของปฏกรยาได ท าใหมตนทนการบ ารงรกษาทต า หลงจากการยอยจนไดน าตาลจะเขาสกระบวนการหมกโดยจลนทรย ซงยสต Saccharomyces cerevisiae เปนกลมยอยของฟงไจ มการใชกนอยาแพรหลายในการผลตเครองดมแอลกอฮอล ไดแก เบยร ไวน และ การท าขนมปงทเรยกวา ยสตขนมปง (Baker’s yeast) อกทงในประเทศไทยสามารถผลตยสตไดเองโดยสถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย เมอสนสดการหมกจะได เอทานอลซงมคณสมบตเหมอนกบการผลตเอทานอลจากวตถดบประเภทแปงหรอน าตาล ในงานวจยนจงสนใจทจะน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอและกระดาษมาท าการทดลองผลต เอทานอล โดยท าการยอยดวยเอนไซมเซลเลส และท าการหมกดวยยสต Saccharomyces cerevisiae เพอเปนการน าของเสยกลบมาใชประโยชนโดยการเพมมลคาเปนเอทานอลส าหรบพลงงานในอนาคตได

41

ตารางท 2.1 สวนประกอบทางเคมของวตถดบประเภทเซลลโลสเพอการผลตเอทานอล

ผวจย วตถดบ โฮโลเซลลโลส

(รอยละโดยน าหนก) ลกนน

(รอยละโดยน าหนก)

เอทานอล (ก./ล.)

เซลลโลส เฮมเซลลโลส Lark และคณะ

(1997) ตะกอนกระดาษ

รไซเคล 50 10 - 35

ปรยารตน โยวะผย (2550)

กากและเปลอกมนส าปะหลง

- - - 0.83 (รวมปฏกรยา) 0.79 (แยกปฏกรยา)

สภาวน นลเขต (2550)

กากตะกอนเยอกระดาษ

50.13 38.81 7.49 -

ศรวฒนา บญชรเทวกล และคณะ(2550)

ฟางขาว ชานออย

35.62 42.08

29.57 29.94

2.99 7.43

-

Saha และ Cotta (2008)

ขาวเปลอก 35.6 12 15.4 11 (รวมปฏกรยา) 9.8 (แยกปฏกรยา)

Marques และคณะ (2008)

ตะกอนน าเสยจากกระดาษ รไซเคล

34.1 - 20.4

(Klason lignin) *

18.6 (รวมปฏกรยา) 19.6 (แยกปฏกรยา)

Yamashita และคณะ (2008)

ตะกอนกระดาษ 33.4 14.2 - 18 (รวมปฏกรยา)

Gupta และคณะ (2009)

ไมจากตน Prosopis juliflora

47.50 18.70 29.10

(Klason lignin)*

18.52 (S. cerevisiae) 7.13 (P. stipitis)

Peng และ Chen (2011)

ตะกอนกระดาษ 60.8 14.2 8.4 9.5 (แยกปฏกรยา)

* Klason lignin คอ การวเคราะหหาปรมาณลกนน (Klason lignin) ตามมาตรฐาน องคประกอบทางเคมของผลตภณฑจากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ (TAPPI: 222-om-88) โดยการยอยตวอยางใน กรดซลฟรก (H2SO4) เขมขนรอยละ 72 จากนนหาน าหนกแหงของตะกอนทไดคอ Klason lignin (รอยละน าหนกแหง) (มาล ศรสดสข และคณะ, 2555: ออนไลน)

42

บทท 3

แผนการทดลองและการด าเนนการวจย

งานวจยนเปนการทดลองในระดบหองปฏบตการ (Laboratory scale) เพอศกษาความเปนไปไดในการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากโรงงาน 2 แหง ซงเปนวตถดบประเภทเซลลโลส ท าการทดลอง ณ หองปฏบตการวจยและบณฑต อาคารภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

ขนตอนการท าวจยแบงเปน 3 ขนตอนหลก ซงขนตอนท 1 การเกบตวอยาง วเคราะหขอมลเบองตนของวตถดบ และการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส ขนตอนท 2 การหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมกบวตถดบ และการผลตเซลลยสตเพอกระบวนการหมก เพอใชในการศกษาวจยในขนตอไป ขนตอนท 3 การผลตทดลองเอทานอลแบบแบตช ในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร และในถงหมกขนาด 5 ลตร ดงแสดงในภาพท 3.1

ภาพท 3.1 ขนตอนการวจย

เกบตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ 2 แหง

วเคราะหขอมลเบองตนของวตถดบ และการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส

หาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมกบวตถดบ การเตรยมหวเชอยสตเพอการหมก

แบบรวมปฏกรยา แบบแยกปฏกรยา

เลอกรปแบบปฏกรยาทเหมาะสม

ผลตเอทานอลแบบแบตช ภายในถงหมกขนาด 5 ลตร

1.โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล 2.โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

การผลตเอทานอลแบบแบตช (ขวดทดลอง 250 มลลลตร)

43

3.1 อปกรณและสารเคม 3.1.1 วตถดบ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคลจงหวดสมทรสาคร ซงเปนระบบบ าบดแบบตะกอนเรง (Activated Sludge Process) โดยเกบตวอยางตะกอนน าเสยบรเวณจดหลงออกจากกระบวนการรดน า และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร ซงเปนระบบบ าบดแบบตะกอนเรง (Activated Sludge Process) เชนเดยวกน โดยเกบตวอยางตะกอนน าเสยบรเวณจดหลงออกจากกระบวนการรดน า ของบอตกตะกอนขนตน

ภาพท 3.2 ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษหลงอบแหงจาก ก) โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล จงหวดสมทรสาคร ข) โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร

3.1.2 เชอยสต Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 (สถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย, 2549) ซงเปนจลนทรยทมความสามารถในการผลตเอทานอลไดในปรมาณสง ดงแสดงในภาพท 3.3

ภาพท 3.3 Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 ก) เชอยสตแหง ข) เชอยสตทอยในอาหารเลยงเชอ

ข ก

ก ข

44

3.1.3 เอนไซมเซลลเลส เอนไซมเซลลเลสทใชในงานวจยน มชอทางการคาวา Novozym 50013 เปน

ผลตภณฑจากบรษท Novozyms ซงเปนเอนไซมทผลตจากเชอรา Trichoderma reesei ดงแสดงในภาพท 3.4

ภาพท 3.4 เอนไซมเซลลเลสจากบรษท Novozyms

3.1.4 อาหารเลยงเชอยสต อาหารเลยงเชอส าหรบยสต ( Yeast Malt Broth) ยหอ Himedia

3.1.5 อปกรณและสารเคม อปกรณ 1. ตถายเชอ (laminar) ยหอ Holten Lamiair รน HVR 2460 2. เครองวดความเปนกรดดาง (pH-meter) 3. ต เยน 4. หมอนงอดไอ (autoclave) ยหอ HIRAYAMA รน HA-3D 5. เตาอบความรอน (hot air oven) ยหอ WTB binder รน F115 6. เครองสเปกโทรโฟโตมเตอร (Spectrophotometer) 7. เครองกาซโครมาโตกราฟฟ (Gas chromatography) ยหอ Shimadzu GC-7AG 8. เครองชงละเอยด 4 ต าแหนง 9. เครองเขยา (Shaker) Sartorius รน A200S 10. กระดาษกรอง (CN. Membrane) ขนาด 0.45 ไมโครเมตร 11. ลปเขยเชอ (Loop) 12. เตาใหความรอน (Hot plate) 13. ตะเกยงแอลกอฮอล 14. เครองแกวส าหรบการทดลอง

45

สารเคม 1. กรดซตรก ยหอ UNIVAR 2. โซเดยมซเตรท ยหอ UNILAB 3. 3, 5-ไดไนโตรซาลไซลค (DNS) ยหอ Fluka 4. โพแตสเซยมโซเดยมทาเทรต ยหอ UNIVAR 5. ด-กลโคส ยหอ UNIVAR 6. เอทานอล ยหอ Mallinckrodt chemicals 7. แอลกอฮอล 95 เปอรเซนต 8. น ากลน

3.1.6 ตวแปร และคาพารามเตอรตางๆ ทใชในการตรวจวด ตวแปรทก าหนดใหคงท คอปรมาตรอาหารเลยงเชอเหลว เอนไซมเซลลเลส

ความเรวรอบในการเขยา และความถในการเกบตวอยาง ตวแปรอสระทท าการศกษา คอปรมาณตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ และเวลาทใชในการผลตเอทานอล และตวแปรทท าการวเคราะห คอปรมาณน าตาลโดยวดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค ( DNS method) (Miller, 1959) และปรมาณเอทานอลวเคราะหดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ (GC) ดงแสดงในตารางท 3.1

46

ตารางท 3.1 ตวแปร และคาพารามเตอรตางๆทใชในการตรวจวด ตวแปรทก าหนดใหคงท ขวดทดลอง 250 มลลลตร ถงหมกขนาด 5 ลตร ปรมาตรอาหารเลยงเชอเหลว 100 มลลลตร 3,500 มลลลตร เอนไซมเซลลเลส 1 มลลลตร 35 มลลลตร ความเรวรอบในการเขยา ประมาณ 150 รอบตอนาท - ความถในการเกบตวอยาง ทกๆ 24 ชวโมง ทกๆ 24 ชวโมง 24 ชวโมง สดสวนเอนไซมตอตะกอนน าเสย 1:5, 1:10, 1:15 และ 1:20 -

แหลงของเซลลโลส

- ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

จากกระดาษรไซเคล

- ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

ตวแปรอสระทท าการศกษา คาทใชในการศกษา

ปรมาณเซลลโลส การวเคราะหหาองคประกอบทางเคมของผลตภณฑจากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ

ปรมาณน าตาล ปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค ปรมาณเอทานอล เครองกาซโครมาโตกราฟฟ (GC) 3.2 วธด าเนนการวจย

ขนตอนท 1 การเกบตวอยาง วเคราะหขอมลเบองตนของวตถดบ และการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส

3.2.1 การเกบตวอยาง เกบตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษ

รไซเคล จงหวดสมทรสาคร ซงเปนระบบบ าบดแบบตะกอนเรง (Activated Sludge Process) ดงแสดงในภาพท 3.5 และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวด ปราจนบร ซงเปนระบบบ าบดแบบตะกอนเรงเชนเดยวกน ดงแสดงในภาพท 3.6 โดยเกบตวอยางตะกอนน าเสยบรเวณจดหลงออกจากกระบวนการรดน า ของบอตกตะกอนขนตน ซงเปน Combined sludge เปนสวนผสมของ Primary sludge คอสวนทแขวนลอยอยในน าเสยจากโรงงาน ซงมของแหงและสวนประกอบทเปนพวกอนทรยสารสวนใหญ เยอไมและพวกอนนทรยทเปนสวนประกอบ และ Secondary sludge เปนผลทไดจากการบ าบดน าเสยดวยวธทางชวภาพ สงทพบ ไดแก แบคทเรย

47

นอกจากนยงอาจพบไนโตรเจน และฟอสฟอรส ซงอาจจะพบสวนทเพมเขาไปในสวนของสตรอาหารในระบบชวภาพ

ภาพท 3.5 กระบวนการบ าบดน าเสยและจดเกบตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล จงหวดสมทรสาคร

ภาพท 3.6 กระบวนการบ าบดน าเสยและจดเกบตวอยางตะกอนน าเสย

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร (กลชาดา สงาสนธ, 2553)

น าเสยจากกระบวนการผลต บอปรบเสถยร บอเตมอากาศ บอตกตะกอน

บอพกน า

น าทผานการบ าบด

ตะกอน บอพกตะกอน ระบบรดน า

จดเกบตะกอนเยอกระดาษ

น าเสยจากกระบวนการผลต

บอกวนผสม ปรบพเอช

บอตกตะกอนขนตน บอปรบเสถยร

บอเตมอากาศ บอตกตะกอนขนทสอง

บอพกตะกอน ระบบรดน า

บอพกน า

จดเกบตะกอนเยอกระดาษ

น าทผานการบ าบด

ตะกอนสวนเกน ตะกอน

ตะกอน

48

3.2.2 การวเคราะหขอมลเบองตนของกากตะกอนเยอกระดาษ น าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษของโรงงานทงสองแหงมาท าใหแหง เพอท าการวเคราะหขอมลเบองตนของตะกอน น าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษไดแก ปรมาณเซลลโลสและลกนน โดยวธมาตรฐานในการวเคราะหหาองคประกอบทางเคมของผลตภณฑจากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ ( Technical Association of the Pulp and Paper Industry, 2000) และวดคาพเอชของตะกอนน าเสยทงสองแหง

3.2.3 การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส เอนไซมเซลลเลส ทใชในงานวจยมชอทางการคาวา Novozym 50013 เปนผลตภณฑจากบรษท Novozyms ซงเปนเอนไซมทผลตจากรา Trichoderma reesei ท าการตรวจวดกจกรรมของเอนไซมเซลลเลสตามวธการของ Mandel และ Sternberg (1976) ดงแสดงในภาพท 3.7 ท าการทดสอบโดยใชหลอดทดลอง ซงน ากระดาษกรองขนาด 1x6 เซนตเมตร จ านวน 50 มลลกรม จมลงในสารละลายซเตรทบฟเฟอรเขมขน 0.05 โมลาร ทพเอช 4.8 ปรมาตร 1 มลลลตร และเตมเอนไซมเซลลเลสปรมาตร 0.5 มลลลตร น าไปอนในอางควบคมอณหภมทอณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา 60 นาท และหยดปฏกรยาโดยน าหลอดทดลองไปตมในอางน าเดอดเปนเวลา 5 นาท หลงจากนนน าไปวดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค (DNS method ) (Miller, 1959) (ภาคผนวก ข) จากนนท าการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส (ภาคผนวก ค) โดยน าปรมาณน าตาลทไดมาค านวณยนตของเอนไซมเซลลโลส (ยนต /มลลลตร) โดย 1 หนวยของเอนไซม ( FPU) คอปรมาณเอนไซมทยอยสลายกระดาษกรอง แลวไดน าตาลกลโคส 1 ไมโครโมลตอนาท ทสภาวะททดสอบเทากบ

FPU = คาการดดกลนแสงของตวอยาง × อตราสวนการเจอจางตวอยาง × ปรมาณเอนไซม

คาความชนของกราฟมาตรฐาน × มวลโมเลกลของน าตาลกลโคส × เวลาทใช

49

ภาพท 3.7 ขนตอนการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส

ขนตอนท 2 การหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมกบวตถดบ และการเตรยมหวเชอยสตเพอกระบวนการหมก เพอใชในการศกษาวจยในขนตอไป 3.2.4 ศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล 3.2.4.1 น าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงจากโรงงานทงสองแหง ใสในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตรพรอมกบอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงทงสองแหงทปรมาณ 20, 15, 10 และ 5 กรม ไปฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส หลงจากนนเตมเซลลเลส ในอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:20, 1:15, 1:10 และ 1:5 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) ลงในขวดทดลองแลวน าไปเขยาดวยเครอง ท าการทดลองจนระดบน าตาลคงท ซงวเคราะหปรมาณน าตาลทกๆ 24 ชวโมง โดยวธไดไนโตรซาลไซลค (ภาคผนวก ข) ดงแสดงในภาพท 3.8 ท าใหไดอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงทผลตน าตาลสงสด

น ากระดาษกรอง จมลงในสารละลายซเตรทบฟเฟอร

เตมเอนไซมเซลลเลส น าไปอนในอางควบคมอณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา 60 นาท

หยดปฏกรยาโดยน าหลอดทดสอบไปตมในอางน าเดอดเปนเวลา 5 นาท

วดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค (DNS method)

ค านวนยนตของเอนไซมเซลลโลส (ยนต/มลลลตร)

50

ภาพท 3.8 การหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล

3.2.4.2 น าอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ทสามารถผลตน าตาลไดสงสดจากขนตอนท 3.2.4.1 ซงท าใหตะกอนชมดวยน า โดยการน าตะกอนน าเสยโรงงานทงสองแหงเตมน ากลน ตงทงไว 24 ชวโมง หลงจากนนน าน าสวนทตะกอนน าเสยไมดดซมออก เตมอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร น าไปฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส หลงจากนนเตมเซลลเลส เขยาดวยเครองเขยา เกบตวอยางทกๆ 24 ชวโมงเพอ วดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธ ไดไนโตรซาลไซลค

3.2.5 การเตรยมหวเชอยสตเพอกระบวนการหมก (Fermentation) ยสตทใชในการทดลองคอ Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 จากสถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย ถายยสตทเจรญบนอาหารแขงส าหรบเลยงยสต ( Yeast Malt Extract Agar) บมทอณหภม 30 องศาเซลเซยส นาน 24 ชวโมง จากนนถายเชอยสตลงสอาหารเหลวส าหรบเลยงยสต (Yeast Malt Extract Broth) ซงบรรจอยในขวดรปชมพขนาด 250 มลลลตร ปรมาตร 50 มลลลตร ซงอาหารเหลวผานการฆาเชอในหมอนงความดน

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง พรอมกบอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร

ฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121องศาเซลเซยส

เตมเซลลเลส ในอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:20 1:15 1:10 และ 1:5 (มลลลตรตอกรม) เขยาดวยเครองเขยา

วดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค ทกๆ 24 ชวโมง

อตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงทผลตน าตาลสงสด

51

เปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส เขยาบนเครองเขยา นาน 24 ชวโมง หลงจากนนน ามาเตรยมหวเชอเพอกระบวนการผลตเอทา นอล ก าหนดคาความเขมขนของเซลลยสตเรมตนเทากบ 0.6 (คา OD เทากบ 0.6) โดยท าการวดดวยเครองสเปกโตรโฟโตมเตอรทความยาวคลน 600 นาโนเมตร กอนน าหวเชอปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก (ปรมาตรตอปรมาตร) มาใชในกระบวนการผลตเอทานอล ดงแสดงในภาพท 3.9

ภาพท 3.9 ขนตอนการเตรยมหวเชอยสตเพอกระบวนการหมก (Fermentation)

ขนตอนท 3 การผลตเอทานอลแบบแบตช ในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร และในถงหมกขนาด 5 ลตร

3.2.6 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มล.) 3.2.6.1 แบบรวมปฏกรยา โดยน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง ซงสามารถผลตน าตาลสงสดจากขนตอน 3.2.4.1 และอาหารเหลวส าหรบเลยงยสตปรมาตร 100 มลลลตร ทอยในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร ไปฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส หลงจากนนเตมเอนไซมเซลลเลสในอตราสวนท

เชอ Saccharomyces cerevisiae จากหลอดเชอแขงแหง

ถายเชอลงอาหารแขงส าหรบเลยงยสต บมท 30 องศาเซลเซยส นาน 24 ชวโมง

เพาะเลยงในอาหารเหลวส าหรบเลยงยสต บมบนเครองเขยาความเรว 150 รอบตอนาท นาน 24 ชวโมง

ท าหวเชอเรมตนใหมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 โดยใชเครองสเปกโตรโฟโตมเตอรทความยาวคลน 600 นาโนเมตร

ใชหวเชอปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก เพอใชในกระบวนการหมกเอทานอล

52

เหมาะสมซงไดจากการทดลองขนตอนท 3.2.4.1 และเตมสารละลายของเซลลยสตทมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 ปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก น าไปเขยาดวยเครองเขยา เกบตวอยางทก 24 ชวโมงท าการทดลองจนระดบน าตาลคงท โดยการวเคราะหปรมาณน าตาลรดวซดวยวธ ไดไนโตรซาลไซลค และวเคราะหปรมาณเอทานอลโดยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ท าการทดลองผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยา ดวยตะกอนน าเสยทท าใหชมดวยน า โดยน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ซงสามารถผลตน าตาลสงสดจากขนตอน 3.2.4.1 น าตะกอนน าเสยโรงงานทงสองแหงเตมน ากลน ตงทงไว 24 ชวโมง หลงจากนนน าน าสวนทตะกอนน าเสยไมดดซมออก เตมอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร น าไปฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส หลงจากนนเตมเซลลเลสในอตราสวนทเหมาะสมซงไดจากการทดลองขนตอนท 3.2.4.1 และเตมสารละลายของเซลลยสตทมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 ปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก น าไปเขยาดวยเครองเขยาเกบตวอยางทก 24 ชวโมงท าการทดลองจนระดบน าตาลคงท โดยการวเคราะหปรมาณน าตาลรดวซดวยวธไดไนโตรซาลไซลค และวเคราะหปรมาณเอทานอลโดยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ขนตอนการทดลองดงสรปในภาพท 3.10

ภาพท 3.10 ขนตอนการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช แบบรวมปฏกรยา

ในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ พรอมกบอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร


เตมเอนไซมเซลลเลสในอตราสวนทเหมาะสมซงไดจากการทดลองขนตอนท 3.2.4.1 และเตมสารละลายของเซลลยสตทมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 ปรมาณรอยละ 5

ของน าหมก

วดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค และวเคราะหปรมาณเอทานอล ทกๆ 24 ชวโมง

53

3.2.6.2 แบบแยกปฏกรยา โดยน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง ทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง ซงสามารถผลตน าตาลสงสดจากขนตอน 3.2.4.1 และอาหารเหลวส าหรบเลยงยสตปรมาตร 100 มลลลตร ทอยในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร ไปฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส หลงจากนนเตมเอนไซมเซลลเลสในอตราสวนทเหมาะสมซงไดจากการทดลองขนตอนท 3.2.4.1 น าไปเขยาดวยเครองเขยาจนเกดปรมาณน าตาลสงสด จงเตมสารละลายของเซลลยสตทมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 ปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก เขยาดวยเครองเขยา เกบตวอยางทก 24 ชวโมง ท าการทดลองจนระดบน าตาลคงท โดยการวเคราะหปรมาณน าตาลรดวซดวยวธไดไนโตรซาลไซลค และวเคราะหปรมาณเอทานอลโดยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ท าการทดลองผลตเอทานอลแบบแยกปฏกรยา ดวยตะกอนน าเสยทท าใหชมดวยน า โดยน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงทอตราสวนของเอนไซม เซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง ซงสามารถผลตน าตาลสงสดจากขนตอน 3.2.4.1 น าตะกอนน าเสยโรงงานทงสองแหงเตมน ากลน ตงทงไว 24 ชวโมง หลงจากนนน าน าสวนทตะกอนน าเสยไมดดซมออก เตมอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร น าไปฆาเชอในหมอนงความดนเปนเวลา 15 นาท ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส หลงจากนนเตม เซลลเลสในอตราสวนทเหมาะสมซงไดจากการทดลองขนตอนท 3.2.4.1 น าไปเขยาดวยเครองเขยา จนเกดปรมาณน าตาลสงสด จงเตมสารละลายของเซลลยสตทมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 ปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก เขยาดวยเครองเขยา เกบตวอยางทก 24 ชวโมง ท าการทดลองจนระดบน าตาลคงท โดยการวเคราะหปรมาณน าตาลรดวซดวยวธไดไนโตรซาลไซลค และวเคราะหปรมาณเอทานอลโดยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ขนตอนการทดลองดงแสดงในภาพท 3.11

54

ภาพท 3.11 ขนตอนการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช แบบแยกปฏกรยา ในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร

3.2.7 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ในถงหมกขนาด 5 ลตร) น าสภาวะทเหมาะสมตอการผลตเอทานอลททดลองในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร ทงอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงในขนตอนท 3.2.4.1 และรปแบบการผลตเอทานอล (แบบรวมปฏกรยาหรอแบบแยกปฏกรยา)ในขนตอนท 3.2.6 ทใหปรมาณเอทานอลมากทสด มาใชในการผลตเอทานอลในถงหมกขนาด 5 ลตร ซงเปนถงหมกแบบกวน (Stirred Tank Reactor, STR) ประกอบดวยตวถง (Vessel) ซงเปนถงทรงกระบอกท าดวยแกวเสนผานศนยกลาง 17 เซนตเมตร สง 28 เซนตเมตร มอปกรณการกวนและไมมการเตมอากาศ ใชปรมาตรท างาน (Working Volume) เทากบ 3.5 ลตร ซงมการเตมอาหารเลยงเชอ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และเอนไซมเซลลเลส เกบตวอยางทก 24 ชวโมง เพอน าไปวเคราะหปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธ ไดไนโตรซาลไซลค (DNS method ) และวเคราะหปรมาณเอทานอลโดยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ และท าการทดลองผลต เอทานอลดวยตะกอนน าเสยทท าใหชมดวยน า โดยน าสภาวะทเหมาะสมตอการผลตเอทานอลททดลองในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร ซงท าใหตะกอนชมดวยน า ทงอตราสวนระหวาง

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ พรอมกบอาหารเลยงเชอเหลวปรมาตร 100 มลลลตร


เตมเอนไซมเซลลเลสในอตราสวนทเหมาะสมซงไดจากการทดลองขนตอนท 3.2.4.1 และเขยาดวยเครองเขยา จนเกดปรมาณน าตาลสงสด

เตมสารละลายของเซลลยสตทมคาความเขมขนเซลลเทากบ 0.6 ปรมาณรอยละ 5 ของน าหมก เขยาดวยเครองเขยา

วดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค และวเคราะหปรมาณเอทานอล ทกๆ 24 ชวโมง

55

เอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ และรปแบบการผลต เอทานอล (แบบรวมปฏกรยาหรอแบบแยกปฏกรยา) ทใหปรมาณเอทานอลมากทสด มาใชในการผลตเอทานอลในถงหมกขนาด 5 ลตร เกบตวอยางทก 24 ชวโมง เพอน าไปวเคราะหปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธ ไดไนโตรซาลไซลค (DNS method ) และวเคราะหปรมาณเอทานอลโดยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ถงหมกแบบกวนขนาด 5 ลตร ทใชในการทดลอง แสดงในภาพท 3.12

ภาพท 3.12 ถงหมกแบบกวนขนาด 5 ลตร ทใชในการทดลอง

1. จดเกบตวอยาง 2. มอเตอรปรบความเรวรอบ 3. หมอแปลงกระแสไฟฟา

1 2

3

56

บทท 4

ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

งานวจยนเปนการทดลองเพอศกษาการน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากโรงงานทงสองแหง ซงเปนของเสยทเกดจากระบบบ าบดน าเสยของโรงงาน เพอเปนวตถดบในการผลตเอทานอล โดยใชเอนไซมเซลลเลสในการยอยวตถดบใหไดน าตาล และใชยสตในกระบวนการหมกเพอการผลตเอทานอล ซงการทดลองแบงเปน 3 ขนตอน ดงน

ขนตอนท 1 การเกบตวอยาง วเคราะหขอมลเบองตนของวตถดบ และการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส

ขนตอนท 2 การหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมกบวตถดบ และการเตรยมหวเชอยสตเพอกระบวนการหมก เพอใชในการศกษาวจยในขนตอไป

ขนตอนท 3 การผลตเอทานอลแบบแบตช ในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร และถงหมกขนาด 5 ลตร เมอท าการทดลองตามขนตอนขางตน พบวาใหผลการทดลองดงน

ขนตอนท 1 การเกบตวอยาง วเคราะหขอมลเบองตนของวตถดบ และการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส 4.1 ผลการวเคราะหขอมลเบองตนของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

เมอน าตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ของโรงงานทงสองแหงมาท าใหแหงเพอท าการวเคราะหขอมลเบองตนของตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษไดแก ปรมาณเซลลโลส ลกนน และเถา ตามมาตรฐาน การวเคราะหหาองคประกอบทางเคมของผลตภณฑจากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ (ภาคผนวก จ) โดยปรมาณโฮโลเซลลโลส ประกอบดวยเซลลโลสและเฮมเซลลโลสรวมกน ผลการวเคราะหองคประกอบจะท าใหทราบคาปรมาณเซลลโลสและปรมาณโฮโลเซลลโลส น าคาทไดมาค านวณหาปรมาณเฮมเซลลโลส พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล ปรมาณโฮโลเซลลโลสรอยละ 39.7 แบงเปนปรมาณเซลลโลสรอยละ 39.7 และไมมปรมาณเฮมเซลลโลส ปรมาณลกนนรอยละ 8 และมปรมาณเถารอยละ 50.9 โดยน าหนกแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ มปรมาณโฮโลเซลลโลสรอยละ 73.3 แบงเปนปรมาณเซลลโลสรอยละ 73.2 และมปรมาณปรมาณเฮมเซลลโลสรอยละ 0.1 ปรมาณลกนนรอยละ 6 และมปรมาณเถารอยละ 26.3 โดยน าหนกแหง โดยปรมาณเถาคอสวนของ

57

สารอนนทรย ( Inorganic) ทเหลอจากการเผา ซงปรมาณเซลลโลสทแตกตางกนเปนผลจากวตถดบในการผลตเยอกระดาษทแตกตางกน โดยตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล ใชวตถดบหลกในการผลตคอกระดาษทใชงานแลวท าใหมปรมาณเซลลโลสต าผลตภณฑทไดเปน กระดาษกลอง ( Box Paper) หรอกระดาษปรฟ ( Newsprint) เปนตน สวนตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษใชวตถดบหลกในการผลตคอไมทใหเนอเยอมากและมคณภาพสงเหมาะส าหรบการผลตกระดาษพมพเขยน ในกระบวนการสกดเยอกระดาษจะตองก าจดลกนนออกไปเนองจากเปนสาเหตท าใหกระดาษมสคล าและเยอมความแขงแรงต าท าใหปรมาณลกนนในตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงมคาต า จงไมท าการปรบสภาพวตถดบกอนท าการผลตเอทานอล ผลการ วเคราะหหาองคประกอบทางเคมของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง ดงสรปในตารางท 4.1 โดยเซลลโลสเกดจากกลโคสเชอมตอกนเปนสายยาว เซลลโลสเมอถกยอยจะแตกตวออกใหน าตาลกลโคสจ านวนมาก ซงเปนวตถดบประเภทน าตาลส าหรบการผลตเอทานอล

ตารางท 4.1 ผลการวเคราะหวเคราะหหาองคประกอบทางเคมของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง

ตะกอนน าเสย คาพเอช องคประกอบ (รอยละโดยน าหนก) โฮโลเซลลโลส

ลกนน เถา เซลลโลส เฮมเซลลโลส

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล

6.87 39.7 0 8 50.9

โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

6.22 73.2 0.1 6 26.3

จากงานวจยทผานมาพบวา Saha และ Cotta (2008) วเคราะหปรมาณเซลลโลสในขาวเปลอก พบเซลลโลสรอยละ 35.6 Marques และคณะ (2008) วเคราะหปรมาณเซลลโลสจากตะกอนน าเสยจากกระดาษรไซเคล พบวามปรมาณเซลลโลสรอยละ 34.1 และปรมาณเถารอยละ 29.3 และศรวฒนา บญชรเทวกล และคณะ ( 2551) วเคราะหปรมาณเซลลโลสจากฟางขาวและชานออย พบวาในฟางขาวมปรมาณเซลลโลสรอยละ 35.62 และในชานออยมปรมาณเซลลโลสรอยละ 42.08 เปนตน ซงวตถดบทแตกตางกนเปนผลใหมปรมาณเซลลโลสทแตกตางกน เมอท าการยอยจะแตกตวออก ใหน าตาลกลโคส ทแตกตางกน จากปรมาณเซลลโลสทสงท าใหมความ

58

เปนไปไดทจะน าตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษมาใชประโยชนโดยเปลยนใหมมลคาเพมขนเชนการผลตเอทานอล

4.2 การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส เอนไซมเซลลเลสทใชในงานวจยน มชอทางการคาวา Novozym 50013 เปนผลตภณฑ

จากบรษท Novozyms ซงเปนเอนไซมทผลตจากเชอรา Trichoderma reesei เปนเอนไซมทถกพฒนาขนเพอใชในอตสาหกรรมทมการยอยสลายเซลลเลส โดยแบงเปนสองชด เนองจากการขอความอนเคราะหเอนไซมจากบรษททจ าหนายในครงแรกไดเพยง 100 มลลลตร ท าใหไมเพยงพอตอการใชตลอดการทดลอง จงท าการขอความอนเคราะหเอนไซมชดทสอง ซงเปนเอนไซมชนดเดยวกนแตปรมาตรเพมขน เพอใหเพยงพอตอการใชงานตลอดการทดลอง

น าเอนไซมเซลลเลส ซงผลตจากเชอรา Trichoderma reesei มาตรวจวดกจกรรมของเอนไซมเซลลเลสตามวธการของ Mandel และ Sternberg (1976) โดยค านวณยนตของเอนไซมเซลลเลส (ยนต/มลลลตร) ซง 1 หนวยของเอนไซม (FPU) คอปรมาณเอนไซมทยอยสลายกระดาษกรอง แลวไดน าตาลกลโคส 1 ไมโครโมลตอนาท ทสภาวะททดสอบเทากบ 0.242 ยนต(FPU) ตอมลลลตร ของเอนไซม ชดท 1 และ 0.238 ยนต ( FPU) ตอมลลลตรของเอนไซม ชดท 2 (ภาคผนวก ค.) ซงคากจกรรมทงสองมคาใกลเคยงกน จากคากจกรรมของเอนไซมทสงจะท าใหคาการยอยสลายสงตามไปดวย เนองจากการยอยสลายขนอยกบการท างานรวมกนของ เอนโดกลคาเนส และเซลโลไบโอไฮโดรเลส ( Cellobiohydrolases) ยอยไดเซลโลไบโอส หลงจากนนเบตากลโคสเดสจะเปลยนเซลโลไบโอสเปนกลโคส โดยเอนไซมทผลตจากจลนทรยเพยงชนดเดยวอาจจะไมมประสทธภาพเพยงพอในการยอยสลาย โดย Trichoderma เปนกลมใหญทสามารถสรางเอนไซมเซลลเลส แตมคากจกรรมของ เบตา-กลโคสเดสทต า (Singhania และคณะ , 2010) ปจจยทมผลตอกจกรรมเอนไซมกคอ อณหภม ซงอตราการเกดปฏกรยาของเอนไซมจะเพมมากขนเมออณหภมสงขนและจะลดลงเนองจากการเสยสภาพเอนไซม ทวไปเอนไซมทไดจากจลนทรยจะมอณหภมทเหมาะสมในการท างาน (Optimal temperature) ประมาณ 50 องศาเซลเซยส ยกเวนจลนทรยทนความรอนบางชนด นอกจากนยงมความคงทนตออณหภมสง คงทนตอพเอชไดกวางระหวาง 4.0 ถง 8.0 และคงทนตอสารเคมไดด อยางไรกตามเอนไซมทไดจากจลนทรยตางชนดกนยอมมคณสมบตแตกตางกนออกไป (นอย เกษมสขสกล, 2529) จากคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลสเทากบ 0.242 ยนต(FPU)ตอมลลลตร เมอเปรยบเทยบคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลสจากเอนไซมทางการคา พบวามคาสงกวา Cellulase AP30K ทมคากจกรรมของเอนไซม 0.17 ยนตตอมลลลตร แต Cellulase AP30K จะมลกษณะทใชเปนผง โดยคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลสทาง

59

การคาชนดตางๆ แสดงดงตารางท 4.2 น าคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลสทค านวณได มาท าการทดลองหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยเตมเอนไซมเซลลเลส 1 มลลลตร ทกอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ท าใหมคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลสเทากบ 0.242 ยนต เพอหาอตราสวนทสามารถผลตน าตาลไดสงสด

ตารางท 4.2 คากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส จากเอนไซมทางการคา

ชอทางการคา คากจกรรมของเอนไซม

(ยนต/มลลลตร) อณหภม

(องศาเซลเซยส) ลกษณะ

Cellulyve 24 50 ของเหลว Cellulase 2000L 10 50 ของเหลว Novozymes 188 นอยกวา 5 50 ของเหลว Bio-feed beta L นอยกวา 5 50 ของเหลว

Ultraflo L นอยกวา 5 50 ของเหลว Cellulase TAP106 0.42 50 ผง

Biocellulase A 0.29 50 ผง Cellulase AP30K 0.17 60 ผง

Novozyme 50013* 0.242 50 ของเหลว ทมา: Singhania และคณะ, 2010 หมายเหต: * จากการท าการทดลองในงานวจยน

ขนตอนท 2 การหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมกบวตถดบ และการผลตเซลลยสตเพอกระบวนการหมก เพอใชในการศกษาวจยในขนตอไป

4.3 ผลศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล เอนไซมคอกลมโปรตนทมความสามารถเรงปฏกรยาในสงมชวตไดอยางมประสทธภาพสงกวาตวเรงสงเคราะห โดยสามารถเรงปฏกรยาไดภายใตสภาวะไมรนแรง และไมท าใหเกดผลตภณฑอน ตลอดทงเอนไซมจะเพมอตราเรวของปฏกรยาโดยลดพลงงานกระตนของปฏกรยาได (ปราณ อานเปรอง, 2545) ซงเปนขอไดเปรยบในการใชเอนไซมเพอยอยสลายเซลลโลสใหกลายเปนน าตาลกลโคส โดยประสทธภาพของการใชเอนไซมในการยอยขนอยกบสดสวนวตถดบตอเอนไซม ถาสดสวนของวตถดบสงเกนไป จะเกดการยบยงการท างานของเอนไซม ในขณะทอตราสวนทต าไปกจะท าใหอตราการเกดปฏกรยาและประสทธภาพลดลง (กลชาดา สงาสนธ , 2553) จงม

60

การศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาลสงสด โดย เอนไซมเซลลเลสทใชผลตจากเชอรา

Trichoderma reesei ซงเอนไซมเซลลเลสเปนกลมของเอนไซม 3 ชนด ทท างานรวมกน ไดแก เอนโดกลคาเนส เอกโซกลคาเนส และเบตา-กลโคสเดส จากการน าตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงจากโรงงานทงสองแหงมาศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาลในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร พรอมกบอาหารเลยงเชอเหลว ทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:20, 1:15, 1:10 และ 1:5 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตน าตาลสงสดทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) โดยผลตน าตาลเทากบ 9.45 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง (หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) ดงแสดงในตารางท 4.3 และภาพท 4.1 โดยทอตราสวนท 1:10 มแนวโนมลดลงหลงจากการเกดปฏกรยา 48 ชวโมง (วนท 2 ของการทดลอง) และเรมลดลงและคงท ในวนท 3 ของการทดลอง จนสนสดการทดลอง 9 วน โดยปรมาณน าตาลทลดลงอาจเกดจากปฏกรยาระหวางเอนไซมและสารตงตนเกดไดเรว ท าใหสารตงตนหรอเอนไซมหมดลงอยางรวดเรว ท าใหปรมาณน าตาลทไดลดลง นอกจากนนจากการเขยาในระบบเปดและไมมการควบคมอณหภมในการยอยสลาย ท าใหมโอกาสทเกดการปนเปอนจากเชอจลนทรยในอากาศสงผลใหเกดการแยงอาหาร

61

ตารางท 4.3 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคลตางๆ การทดลองครงท 1

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนตางๆ (ก./ล.)

1:5 (มล./ก.) 1:10 (มล./ก.) 1:15 (มล./ก.) 1:20 (มล./ก.) 1 7.94 9.45 8.66 7.90 2 3.47 6.29 7.54 2.00 3 1.21 1.50 1.77 1.07 4 1.30 1.54 1.78 1.91 5 1.34 1.72 1.36 0.91 6 1.40 1.71 1.47 0.75 7 1.24 1.84 1.51 1.80 8 1.38 1.62 1.41 1.22 9 0.89 1.41 1.32 1.27

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 1 (กรกฎาคม 2554)

ภาพท 4.1 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล การทดลองครงท 1

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10

ปรมา

ณน า

ตาลก

ล โคส

(ก./ล

.)

เวลา(วน)1:05 1:10 1:15 1:20

62

นอกจากนผลการทดลองพบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ททกอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษซงมลกษณะแหง ตะกอนจะดดซบอาหารเลยงเชอซงเตรยมในปรมาตร 100 มลลลตรไวหมด จงท าใหไมสามารถท าการวเคราะหปรมาณน าตาลได ดงนนจงไดท าการทดลองเพมเตมโดยเตรยมปรมาณอาหารเลยงเชอเปน 150 มลลลตร ซงผลการทดลองพบวาอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:15 และ 1:20 ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจะดดซบอาหารเลยงเชอไวเชนเดยวกน ท าใหสามารถวเคราะหปรมาณน าตาลไดทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 และ 1:5 ท าใหสามารถวเคราะหปรมาณน าตาลไดทอตราสวนของเอนไซม เซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 และ 1:5 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) ซงจะมผลตอขนตอนการทดลองผลตเอทานอลในขนตอนตอไป โดยอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตน าตาลสงสดทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษแหง) โดยผลตน าตาลเทากบ 8.73 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง(หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) โดยทอตราสวนท 1:10 มแนวโนมลดลงในวนท 4 ของการทดลองและเรมลดลงและคงทในวนท 7 ของการทดลอง จนสนสดการทดลอง 9 วน

เมอท าการปรบอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษเปน 0.5:7.5 (1:15) และ 0.5:10 (1:20) ในอาหารเลยงเชอ 100 มลลลตร พบวาอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 0.5:7.5 สามารถผลตน าตาลไดสงสด 7.96 กรมตอลตร ในวนท 3 ของการทดลอง โดยผลตน าตาลไดนอยกวาทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:5 และ 1:10 เนองจากใชปรมาณเอนไซมทนอยกวา แตมปรมาณตะกอนทมากขนท าใหปรมาณเอนไซมไมเพยงพอทจะท าการยอยตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ และอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 0.5:10 สามารถผลตน าตาลไดสงสด 8.75 กรมตอลตร ในวนท 5 ของการทดลอง ซงใกลเคยงกบปรมาณน าตาลจากอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 แตระยะเวลาในการผลตน าตาลทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบ

63

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 0.5:10 มากกวาอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 0.5:7.5 และ 0.5:10 ในอาหารเลยงเชอ 100 มลลลตร ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยปรมาณอาหารเลยงเชอทแตกตางกน แสดงในตารางท 4.4 และภาพท 4.2

จากผลการทดลองแสดงใหเหนวาในการหมกแบบแยกปฏกรยาของทงสองตวอยางจะตองหมกใหไดน าตาลสงสดเปนเวลา 1 วนกอนจะเตมเซลลยสตเพอท าการผลตเอทานอลในขนตอนตอไป ตารางท 4.4 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนตางๆ (ก./ล.)

1:5 * 1:10 * 0.5:7.5 ** 0.5:10 ** 1 8.48 8.73 7.73 8.07 2 7.22 7.94 6.91 6.52 3 7.13 8.41 7.96 6.42 4 4.88 2.42 6.52 6.72 5 3.65 1.31 7.81 8.75 6 2.25 0.93 - - 7 1.49 0.73 - - 8 0.02 0.50 - - 9 0.80 0.61 - -

หมายเหต: * ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 1 (กรกฎาคม 2554) และใชอาหารเลยงเชอ 150 มลลลตร **ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2 (เมษายน 2555) และใชอาหารเลยงเชอ 100 มลลลตร

64

ภาพท 4.2 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

เมอท าการทดลองซ าโดยเลอกอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) เนองจากเปนอตราสวนทสามารถผลตน าตาลสงสดพบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตน าตาลไดสงสดเทากบ 7.39 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง(หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) ซงต ากวาการทดลองครงท 1 ทสามารถผลตน าตาลไดสงสดเทากบ 9.45 กรมตอลตร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษสามารถผลตน าตาลไดสงสดเทากบ 8.46 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง(หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง) ซงต ากวาการทดลองครงท 1 ทสามารถผลตน าตาลไดสงสดเทากบ 8.73 กรมตอลตร โดยปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 การทดลองครงท 2 แสดงดงตารางท 4.5 และภาพท 4.3

จากการทดลองผลตน าตาลกลโคส ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล มปรมาณน าตาลลดลงทกการทดลอง อาจเนองมาจากตะกอนมสวนทมาจากระบบบ าบดน าเสยทางชวภาพ ท าใหมจลนทรยปนเปอนออกมากบตะกอน อาจมสปอรของจลนทรยบางชนดทไมสามารถฆาเชอดวยอณหภม 121 องศาเซลเซยส เนองจากสปอร ชวยใหจลนทรยสามารถด ารงชวตอยไดนาน แมจะมสภาพอากาศทแหงแลง และทนตอความรอนสงได ท าใหสามารถแพรกระจายในน า ดน และอากาศ เมอสภาวะเหมาะสมสปอรจะท าให

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10

ปรมา

ณน า

ตาลก

ล โคส

(ก./ล

.)

เวลา(วน)1:5 * 1:10 * 0.5:7.5 ** 0.5:10 **

หมายเหต : * ใชอาการเลยงเชอเหลว 150 มล. และ ** ใชอาหารเลยงเชอเหลว 100 มล.

65

จลนทรยเจรญเตบโตตอไป ท าใหเมอเกดการผลตน าตาล จลนทรยเหลานนจงน าน าตาลทผลตไดใชเปนแหลอาหาร ท าใหปรมาณน าตาลลดลง ตารางท 4.5 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 การทดลองครงท 2

เวลา (วน)

ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวน 1:10 (ก./ล.)

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษ

รไซเคล

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

1 7.39 8.46 2 1.61 5.97 3 0.86 5.50 4 2.02 7.48 5 1.43 6.14 6 1.25 7.03 7 1.20 8.38 8 1.08 7.56 9 1.07 7.90

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 1 (กรกฎาคม 2554)

ภาพท 4.3 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน า

เสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 1:10 การทดลองครงท 2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ปรมา

ณน า

ตาลก

ล โคส

(ก./ล

.)

เวลา (วน)ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล


66

จากงานวจยทผานมาของพรรณวไล กงสวรรณรตน (2545) พบวาการยอยสลายเหงามนส าปะหลงดวยเอนไซมเซลลบรกซ ไดน าตาลรดวซ 8.3 กรมตอลตร โดยใชเอนไซมเซลลบรกซเทากบ 4.079 ยนตตอกรมเหงามนส าปะหลง ซงเอนไซมเซลลบรกซเปนเอนไซมทผสมระหวางเอนไซม 2 ชนดคอ เซลลเลส และเซลลโลไบเอส เพอเพมประสทธภาพการท างาน ใกลเคยงกบการทดลองขางตนทใชเพยงเอนไซมเซลลเลส และกลชาดา สงาสนธ ( 2553) พบวาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสกบกากตะกอนเยอกระดาษคอ 1:15 ใหน าตาลสงสดเทากบ 33.99 กรมตอลตร ในวนท 6 ของการทดลองจากการทดลองทงหมด 7 วน โดยใชเอนไซมเซลลเลส ซงมคาสงกวาการทดลอง แตระยะเวลาทเกดน าตาลสงสดมากกวา ท าใหตองใชระยะมากกวาในการหมกแบบแยกปฏกรยาเพอท าการผลตเอทานอล

เมอน าอตราสวนทเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษท 1:10 โดยน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงมาเตมน าทงไว 24 ชวโมง หลงจากนนเตมอาหารเลยงเชอเหลว 100 มลลลตร น าไปฆาเชอและเตมเอนไซมเซลลเลส พบวาสามารถผลตน าตาลเทากบ 8.27 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง(หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง) ส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษสามารถผลตน าตาลเทากบ 9.42 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง (หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) ดงแสดงในตารางท 4.6 และเมอน าตะกอนมาบบน าเพอหาปรมาณน าตาล พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลสามารถผลตน าตาลเทากบ 8.07 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง(หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตน าตาลเทากบ 9.35 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4.7 เมอท าการเปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสในวนทสามารถผลตน าตาลไดสงสด จากการ ไมบบน าออกจากตะกอนและบบน าออกจากตะกอน พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบไมบบน าออกจากตะกอนมคาสงกวาแบบบบน าออกจากตะกอน เชนเดยวกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แสดงในภาพท 4.4 อาจเนองมาจากเมอท าการบบน าออกจากตะกอนท าใหเกดการเจอจางปรมาณน าตาลกลโคสทผลตได ท าใหเมอวดปรมาณน าตาลกลโคสจงมคาลดลง

67

ตารางท 4.6 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงเทากบ 1:10 ไมบบน าออกจากตะกอน

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคส (ก./ล.)

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

ตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษและกระดาษ

1 8.27 9.42 2 6.89 9.12 3 0.71 8.24 4 1.12 8.44 5 0.54 8.25

ตารางท 4.7 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงเทากบ 1:10 เมอบบน าออกจากตะกอน

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคส (ก./ล.)


ตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษและกระดาษ

1 8.07 9.35 2 6.69 8.82 3 0.75 8.18 4 1.13 8.22 5 0.48 8.06

68

ภาพท 4.4 ปรมาณน าตาลกลโคสทอตราสวน 1:10 จากการไมบบน าออกจากตะกอนและบบน าออกจากตะกอน (ก) ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

และ (ข) ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

เมอท าการเปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทผลตจากตะกอนน าเสยโรงงานทงสองแหง แบบตะกอนแหงและตะกอนชมดวยน า พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงแบบตะกอนแหงสามารถผลตน าตาลกลโคสกลโคสไดนอยกวาตะกอนทชมดวยน า แสดงดงตารางท 4.8 โดยตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษ รไซเคล แบบตะกอนชมดวยน าสามารถผลตน าตาลไดมากกวาตะกอนแหงเพยง 0.88 กรมตอลตร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบตะกอนชมดวยน าสามารถผลตน าตาลไดมากกวาตะกอนแหงเพยง 0.89 กรมตอลตร

0

2

4

6

8

10

1 2 3 4 5

ปรมา

ณน า

ตาลก

ล โคส

(ก./ล

.)


ไมบบน าออกจากตะกอน

บบน าออกจากตะกอน

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

1 2 3 4 5

ปรมา

ณน า

ตาลก

ล โคส

(ก./ล

.)


ไมบบน าออกจากตะกอน

บบน าออกจากตะกอน

(ก)

(ข)

69

ตารางท 4.8 เปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสทผลตจากตะกอนน าเสยโรงงานทงสองแหง แบบตะกอนแหงและตะกอนชมดวยน า


ปรมาณน าตาลกลโคส (ก./ล.) ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล


ตะกอนแหง ตะกอนชมดวยน า ตะกอนแหง ตะกอนชมดวยน า 1 7.39 8.27 8.46 9.35 2 1.61 6.89 5.97 8.82 3 0.86 0.71 5.50 8.18 4 2.02 1.12 7.48 8.22 5 1.43 0.54 6.14 8.06 6 1.25 - 7.03 - 7 1.20 - 8.38 - 8 1.08 - 7.56 - 9 1.07 - 7.90 -

หมายเหต: - คอ ไมไดท าการทดลอง

ขนตอนท 3 การผลตเอทานอลแบบแบตช ในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร และในถงหมกขนาด 5 ลตร โดยใชอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ทสามารถผลตน าตาลไดสงสดคอ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษแหง) ของโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล และโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 4.4 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร)

4.4.1 แบบรวมปฏกรยา คอการผลตเอทานอลโดยยอยเซลลโลสใหไดน าตาลและหมกน าตาลใหเปนเอทานอลพรอมกนในขนตอนเดยว (Simultaneous saccharification and fermentation; SSF) โดยอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) เตมเอนไซมเซลลเลส และสารละลายของเซลลยสต พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 2.70 กรมตอลตรในวนท 1 ของการทดลอง(หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง) ในการทดลองครงท 1 ส าหรบการทดลองครงท 2 สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 3.44 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง(หลง

70

เกดปฏกรยา 24 ชวโมง) และในการทดลองครงท 3 พบวาสามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 1.42 กรมตอลตรในวนท 3 ของการทดลอง ซงมคาต าทสด ดงแสดงในตารางท 4.9 และภาพท 4.5

ตารางท 4.9 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล


ปรมาณเอทานอล (ก./ล.) แบบรวมปฏกรยา

ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

1 2.70 3.44 0.67

2 2.10 2.45 0.26

3 1.95 0.87 1.42

4 0.52 0.21 0.10

5 * 0.05 0.06

6 0.12 0.12 -

7 0.23 0.07 -

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2, - คอ ไมไดท าการทดลอง และ * คอ คาผดพลาด (5.25 ก./ล.)

ภาพท 4.5 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษ

และกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบรวมปฏกรยา

00.5

11.5

22.5

33.5

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก

./ล.)

เวลา(วน)

ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

71

และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 5.14 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง ในการทดลองครงท 1 ส าหรบการทดลองครงท 2 สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 5.18 กรมตอลตรในวนท 4 ของการทดลอง และในการทดลองครงท 3 พบวาสามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 7.39 กรมตอลตรในวนท 5 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4.10 และภาพท 4.6 ตารางท 4.10 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ




1 4.32 4.22 5.11

2 5.14 4.31 5.30

3 4.35 4.67 5.25

4 4.80 5.18 6.34

5 * 4.38 7.39

6 4.58 4.93 -

7 4.22 3.90 -

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2 , - คอ ไมไดท าการทดลอง และ * คอ คาผดพลาด (0.82 ก./ล.)

ภาพท 4.6 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

แบบรวมปฏกรยา

0

2

4

6

8

0 2 4 6 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก./ล

.)


ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

72

เมอน าอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) ท าใหชมดวยน า เตมเอนไซมเซลลเลส และสารละลายของเซลลยสต พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 2.66 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง (หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) ดงแสดงในตารางท 4.11 และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 6.21 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4.12

ตารางท 4.11 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล โดยตะกอนชมดวยน า

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคส (ก./ล.) ปรมาณเอทานอล (ก./ล.) 1 1.03 2.66 2 1.02 1.27 3 0.73 0.90 4 0.27 1.07 5 0.36 0.71

ตารางท 4.12 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษโดยตะกอนชมดวยน า

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคส(ก./ล.) ปรมาณเอทานอล(ก./ล.) 1 3.52 3.36 2 1.40 6.21 3 2.21 3.78 4 1.68 4.51 5 1.54 4.34

เมอเปรยบเทยบระหวางการ ผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบบรวมปฏกรยา จากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาต ากวาตะกอนน าเสยแหง เชนเดยวกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ดงแสดง

73

ในตารางท 4.13 และ 4.14 เนองจากปรมาตรของเหลวทเหลอจากการดดซมน าของตะกอนแบบแหงมปรมาตรนอยกวาท าให ปรมาณเอทานอลทผลตไดมความเขมขนสงกวาตะกอนทชมดวยน า ตารางท 4.13 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล



ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3 ตะกอนชมดวยน า

1 2.70 3.44 0.67 2.66

2 2.10 2.45 0.26 1.27

3 1.95 0.87 1.42 0.90

4 0.52 0.21 0.10 1.07

5 * 0.05 0.06 0.71

6 0.12 0.12 - -

7 0.23 0.07 - -

หมายเหต: - คอ ไมไดท าการทดลอง และ * คอ คาผดพลาด (5.25 ก./ล.)

ตารางท 4.14 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ




1 4.32 4.22 5.11 3.36

2 5.14 4.31 5.30 6.21

3 4.35 4.67 5.25 3.78

4 4.80 5.18 6.34 4.51

5 * 4.38 7.39 4.34

6 4.58 4.93 - -

7 4.22 3.90 - -

หมายเหต: - คอ ไมไดท าการทดลอง และ * คอ คาผดพลาด (0.82 ก./ล.)

74

จากงานวจยทผานมาของ Lark และคณะ (1997) น าตะกอนกระดาษรไซเคลมาผลต เอทานอล โดยใชเอนไซมเซลลเลส และใช Kluveromyces marxianus ท าการหมกแบบรวมปฏกรยาเปนเวลา 72 ชวโมง สามารถผลตเอทานอลได 32 กรมตอลตรใชตะกอนกระดาษรไซเคล 180 กรมตอลตร และ 35 กรมตอลตร ซงตะกอนกระดาษ รไซเคล 190 กรมตอลตร โดยสวนของของเหลวจะเหนไดไมชดเจนเมอมสวนทเปนของแขงสงและ Yamashita และคณะ (2008) ท าการทดลองผลตเอทานอล จากตะกอนกระดาษแบบรวมปฏกรยาโดยใช Zymomonas mobilis NBRC 13756 ทตรงเซลลดวยแคลเซยมแอลจเนส (Ca-alginate-immobilized) พบวาสามารถผลต เอทานอลไดเพยง 18 กรมตอลตร หลงจากการท าหมก 2 วนทความเขมขนของตะกอนกระดาษเรมตนเทากบ 200 กรมตอลตร ในขณะทงานวจยของ Marques และคณะ (2008) ท าการทดลองผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยจากกระดาษรไซเคลโดยใชเอนไซมเซลลเลสและเชอ Pichia stipitis พบวาการหมกแบบรวมปฏกรยาสามารถผลตเอทานอลได 18.6 กรมตอลตร เชนกนแตใชเวลาในการหมกถง 48 ชวโมง (2 วน) การเปรยบเทยบปรมาณเอทานอลทผลตไดจากวตถดบประเภทตางๆ แบบรวมปฏกรยา แสดงดงตารางท 4.15 พบวาตะกอนน าเสยจากโรงงานทงสองแหง สามารถผลตเอทานอลไดต ากวางานวจยอน

75

ตารางท 4.15 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยา

ผวจย วตถดบ การผลตเอทานอล ปรมาณ


เอนไซม เชอ รปแบบปฏกรยา

Lark และคณะ (1997)

ตะกอนกระดาษ รไซเคล

เซลเลส K.

marxianus รวม 35

ปรยารตน โยวะผย (2550)

กากและเปลอกมนส าปะหลง

แอลฟาอะไมเลส และอะไมโลกลโคซ-

เดส

S. cerevisiae

รวม 0.83

Yamashita และคณะ (2008)

ตะกอนกระดาษ เซลเลส Zymomonas

mobilis รวม 18

Saha และ Cotta

(2008) ขาวเปลอก

ผสมระหวาง

เซลลเลส เบตากลโคซเดสและ

เฮมเซลลเลส

E. coli รวม 11



เซลลเลส P. stipitis รวม 18.6

งานวจยน

-ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไรเคล เซลลเลส

S. cerevisiae

TISTR 5339 รวม

2.70* 3.44 ** 1.42 *** 2.66 ****

-ตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษและกระดาษ

5.14 * 5.18 ** 7.39 *** 6.21****

หมายเหต: * การทดลองครงท 1, **การทดลองครงท 2, *** การทดลองครงท 3, ****ตะกอนชมดวยน า

76

4.4.2 แบบแยกปฏกรยา คอการผลตเอทานอลทแยกขนตอนของการยอยเซลลโลสใหไดน าตาลกอน ท าการหมกน าตาลเปนเอทานอล (Separate hydrolysis and fermentation; SHF) โดยอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) เตมเอนไซมเซลลเลสท าการยอยเพอใหไดน าตาลสงสดจากผลการทดลองท 4.3 คอวนท 1 ของการทดลอง (หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง)ทงสองตวอยาง โดยเรมหลงท าการเตมเซลลยสต พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษ รไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 1.75 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง ในการทดลองครงท 1 ส าหรบการทดลองครงท 2 สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 2.38 กรมตอลตรวนท 1 ของการทดลอง (หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง ) และในการทดลองครงท 3 พบวาสามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 0.73 กรมตอลตรในวนท 4 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4.16 และภาพท 4.7



ปรมาณเอทานอล (ก./ล.) แบบแยกปฏกรยา


1 1.30 2.38 0.51

2 1.75 0.35 0.16

3 * 0.40 0.15

4 1.00 0.51 0.73

5 0.90 0.03 0.08

6 0.79 0.52 -

7 0.27 1.26 -


77

ภาพท 4.7 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบแยกปฏกรยา

และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 5.28 กรมตอลตรในวนท 6 ของการทดลอง ในการทดลองครงท 1 ส าหรบการทดลองครงท 2 สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 4.88 กรมตอลตรในวนท 6 ของการทดลอง และในการทดลองครงท 3 พบวาสามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 5.78 กรมตอลตรในวนท 4 ของการทดลองเชนเดยวกน ดงแสดงในตารางท 4.17 และภาพท 4.8





1 2.47 1.95 4.56

2 4.18 4.09 5.40

3 3.00 4.82 3.07

4 4.31 3.64 5.78

5 1.72 4.59 3.76

6 5.28 4.88 -

7 4.77 2.95 -

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2, - คอ ไมไดท าการทดลอง

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก

./ล.)


ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

78

ภาพท 4.8 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบแยกปฏกรยา

เมอน าอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) ท าใหชมดวยน า เตมเอนไซมเซลลเลส หลงจากนนเตมสารละลายของเซลลยสต พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 1.76 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4.18 และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 6.00 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4.19

ตารางท 4.18 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล โดยตะกอนชมดวยน า

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคส(ก./ล.)

เรมตน 7.4 ก./ล. ปรมาณเอทานอล(ก./ล.)

1 0.54 1.75 2 0.43 1.76 3 0.40 1.26 4 0.29 0.77 5 0.29 1.02

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก

./ล.)


ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

79

ตารางท 4.19 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยตะกอนชมดวยน า

เวลา (วน) ปรมาณน าตาลกลโคส(ก./ล.)

เรมตน 8.53 ก./ล. ปรมาณเอทานอล(ก./ล.)

1 3.21 3.59 2 2.05 6.00 3 1.97 4.56 4 1.71 5.65 5 1.73 4.40

เมอเปรยบเทยบการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบบแยกปฏกรยา จากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาต ากวาตะกอนน าเสยแหง เนองจากปรมาตรของเหลวทเหลอจากการดดซมน าของตะกอนแบบแหงมปรมาตรนอยกวาท าให ปรมาณเอทานอลทผลตไดมความเขมขนสงกวาตะกอนทชมดวยน า และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาสงกวาเพยง 0.22 กรมตอลตร ดงแสดงในตารางท 4.20 และ 4.21 ตารางท 4.20 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

เวลา(วน) ปรมาณเอทานอล (ก./ล.) แบบแยกปฏกรยา


1 1.30 2.38 0.51 1.75

2 1.75 0.35 0.16 1.76

3 * 0.40 0.15 1.26

4 1.00 0.51 0.73 0.77

5 0.90 0.03 0.08 1.02

6 0.79 0.52 - -

7 0.27 1.26 - -


80





1 2.47 1.95 4.56 3.59

2 4.18 4.09 5.40 6.00

3 3.00 4.82 3.07 4.56

4 4.31 3.64 5.78 5.65

5 1.72 4.59 3.76 4.40

6 5.28 4.88 - -

7 4.77 2.95 - -

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2, - คอ ไมไดท าการทดลอง

จากงานวจยทผานมาของ Marques และคณะ (2008) ท าการทดลองผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยจากกระดาษรไซเคลโดยเอนไซมเซลลเลสและเชอ Pichia stipitis พบการหมกแบบแยกปฏกรยาสามารถผลตเอทานอลได 19.6 กรมตอลตร โดยใชเวลา 179 ชวโมง(ประมาณ 7 วน) ผลไดผลตภณฑ ( Ethanol yield) เทากบ 0.25 กรมตอกรมน าตาล และงานวจยของ Peng และ Chen (2011) พบวาการผลตเอทานอลจากตะกอนกระดาษแบบแยกปฏกรยาผลตเอทานอลได 9.5 กรมตอลตร ผลไดผลตภณฑ ( Ethanol yield) เทากบ 0.34 กรมตอกรมน าตาล จากผลไดผลตภณฑเมอน ามาเปรยบเทยบกบการทดลองของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง ใหคาผลไดผลตภณฑสงกวางานวจยของ Marques และคณะ และ Peng และ Chen (2011) โดยเชอยสต Saccharomyces cerevisiae สามารถผลตเอทานอลไดสงกวา Pichia stipitis สอดคลองกบงานวจยของ Gupta และคณะ (2009) พบวาเมอท าการผลตเอทานอลจากไมจากตน Prosopis juliflora แบบแยกปฏกรยา หลงจากท าการหมกดวย Saccharomyces cerevisiae สามารถผลตเอทานอลไดมากกวาการหมกดวย Pichia stipitis แสดงในตารางท 4.22

81

ตารางท 4.22 ปรมาณเอทานอลของการหมกแบบแยกปฏกรยา

ผวจย วตถดบ ปฏกรยา เอนไซม เชอทใช ปรมาณ เอทานอล

(ก./ล.)



แบบแยกปฏกรยา

เซลลเลส Pichia stipitis

19.6

Gupta และคณะ (2009)

ไมจากตน Prosopis juliflora


ผสมระหวาง เซลลเลสและเบตากลโค- ซเดส

S. cerevisiae

18.52

Pichia stipitis

7.13

Peng และChen (2011)

ตะกอนกระดาษ แบบแยกปฏกรยา

เซลลเลส S.

cerevisiae GIM-2

9.5


-ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล แบบแยก

ปฏกรยา เซลลเลส

S. cerevisiae

TISTR 5339

1.75 * 2.38 ** 0.73 *** 1.76 ****

-ตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษและกระดาษ

5.28 * 4.88 ** 5.78 *** 6.00 ****

หมายเหต: * การทดลองครงท 1, **การทดลองครงท 2, *** การทดลองครงท 3, ****ตะกอนชมดวยน า

82

จากปรมาณเอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ทลดลงจากการหมกแบบรวมและแยกปฏกรยา อาจเกดจากการเขยาในระบบเปดและไมมการควบคมอณหภม เมอท าการเขยาในระยะเวลาทเพมขนจะสงผลตอปรมาณเอทานอล โดยมโอกาสระเหยออกจากระบบ ท าใหปรมาณลดลง

เมอท าการเปรยบเทยบการผลตเอทานอลจากการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร) แบบรวมและแบบแยกปฏกรยาของตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษทงสองแหง พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบรวมปฏกรยา ทงสามครงของการทดลองแสดงดงตารางท 4.23 และภาพท 4.9



ปรมาณเอทานอล (ก. / ล.) แบบรวมปฏกรยา แบบแยกปฏกรยา

ครงท 1 ครงท 2 ครงท 2 ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

1 2.70 3.44 0.67 1.30 2.38 0.51

2 2.10 2.45 0.26 1.75 0.35 0.16

3 1.95 0.87 1.42 * 0.40 0.15

4 0.52 0.21 0.10 1.00 0.51 0.73

5 * 0.05 0.06 0.90 0.03 0.08

6 0.12 0.12 - 0.79 0.52 -

7 0.23 0.07 - 0.27 1.26 -

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2, - คอ ไมไดท าการทดลอง และ * คอ คาผดพลาด

83

ภาพท 4.9 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล (ก) การทดลองครงท 1 (ข) การทดลองครงท 2 (ค) การทดลองครงท 3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก

. / ล.)




0

1

2

3

4

0 2 4 6 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก

. / ล.)




0

0.4

0.8

1.2

1.6

0 1 2 3 4 5 6

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก

. / ล.)




(ค)

(ข)

(ก)

84

และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบแยกปฏกรยาในการทดลองครงท 1 โดยผลตเอทานอลสงสดในวนท 6 ของการทดลอง ส าหรบการทดลองครงท 2 และ 3 พบวาสามารถผลตเอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบรวมปฏกรยาในวนท 4 และ 5 ของการทดลอง ตามล าดบ แสดงในตารางท 4.24 และภาพท 4.10 ตารางท 4.24 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ


ปรมาณเอทานอล (ก. / ล.)

แบบรวมปฏกรยา แบบแยกปฏกรยา

ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3 ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

1 4.32 4.22 5.11 2.47 1.95 4.56

2 5.14 4.31 5.30 4.18 4.09 5.40

3 4.35 4.67 5.25 3.00 4.82 3.07

4 4.80 5.18 6.34 4.31 3.64 5.78

5 * 4.38 7.39 1.72 4.59 3.76

6 4.58 4.93 - 5.28 4.88 -

7 4.22 3.90 - 4.77 2.95 -

หมายเหต: ท าการทดลองดวยเอนไซม ชดท 2, - คอ ไมไดท าการทดลอง และ * คอ คาผดพลาด

85

โดยการผลตเอทานอลแบบแยกปฏกรยาเปนการผลตน าตาลใหไดปรมาณสงสดกอนเตมเซลลยสตเพอท าการผลตเอทานอล ท าใหเกดการยบยงการท างานของเอนไซม ซงการยบยงการท างานของเอนไซมจะเกดขนเมอมการเกดปฏกรยาตอเนองกนหลายขนตอนเชน สารตงตนถกเปลยนไปเปนผลตภณฑชนดทหนง(A) โดยเอนไซมชนดทหนง(a) และผลตภณฑชนดทหนง(B) ถกเปลยนไปเปนผลตภณฑชนดทสอง(C) โดยเอนไซมชนดทสอง(b) เมอความเขมขนของผลตภณฑชนดทสอง(C) เพมมากขนอาจไปยบยงการท างานของเอนไซมชนดทหนง( a) หรอเอนไซมชนดทสอง(b) หากไปยบยงการท างานของเอนไซมชนดทหนง( a) กจะเปนผลใหเกดผลตภณฑชนดทหนง(B)นอยลงหรอไมเกดขน เอนไซมชนดทสอง(b) จงไมสามารถเปลยนผลตภณฑชนดทหนง(B) ใหเปนผลตภณฑชนดทสอง (C)ได สงผลใหมสารตงตนส าหรบผลตเอทานอลนอยกวาแบบรวมปฏกรยาทไมมการยบยงการท างานของเอนไซม

และจากงานวจยของ Marques และคณะ (2008) ท าการทดลองผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยจากกระดาษรไซเคลโดยเอนไซมเซลลเลสและเชอ Pichia stipitis แบบรวมและแยกปฏกรยาพบวาแบบแยกปฏกรยาใหปรมาณเอทานอลทสงกวา แตใชเวลาในการหมกทยาวนานมากกวาแบบรวมปฏกรยาถง 131 ชวโมง (ประมาณ 5 วน) โดยใหปรมาณเอทานอลมากกวาเพยง 1 กรมตอลตร ซงการหมกแบบรวมปฏกรยาไดรบการยอมรบเพราะมกจะใหผลไดผลตภณฑโดยรวมทสงและใชเวลาในการหมกนอยกวา และสามารถลดขนตอนการหมกใหอยภายในถงหมกเดยวได จากผลการทดลองขางตนในงานวจยนจงเลอกการผลตเอทานอลจากการหมกแบบแบตชแบบรวมปฏกรยาในการขยายขนาดโดยท าการทดลองในถงหมกขนาด 5 ลตร

86

ภาพท 4.10 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ (ก) การทดลองครงท 1 (ข) การทดลองครงท 2 (ค) การทดลองครงท 3

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก. / ล.)




0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก. / ล.)




0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6

ปรมา

ณเอทา

นอล (ก. / ล.)




(ข)

(ก)

(ค)

87

4.5 การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ท าการทดลองในถงหมกขนาด 5 ลตร) อตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและ

กระดาษ และรปแบบการผลตเอทานอลทเหมาะสม คออตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) และการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง มาใชในการผลตเอทานอลใน ถงหมกขนาด 5 ลตร ซงเปนถงหมกแบบกวน ประกอบดวยตวถง ซงเปนถงทรงกระบอกท าดวยแกวเสนผานศนยกลาง 17 เซนตเมตร สง 28 เซนตเมตร มอปกรณการกวนและไมมการเตมอากาศ ใชปรมาตรการท างานประมาณ 3.5 ลตร

พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษ รไซเคล สามารถ ผลตเอทานอลสงสดเทากบ 5.03 กรมตอลตร ทพเอชเทากบ 5.87 ในวนท 4 ของการทดลอง แสดงในตารางท 4.25 และภาพท 4.11 เมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสารตงตน (สบสเตรท) ทใชไป(ภาคผนวก ง.) จะไดเทากบ 0.97 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส แสดงดงตารางท 4.26 อตราการสรางผลตภณฑสงสด (ภาคผนวก ง.) เทากบ 0.05 กรมตอลตรตอชวโมง

ตารางท 4.25 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล


ปรมาณน าตาล (ก./ล.)

น าตาลเรมตน 5.7 ก. /ล.

ปรมาณเอทานอล (ก./ล.)

พเอช (คาพเอชเรมตน

6.87)

อณหภม (องศาเซลเซยส)

1 1.62 3.95 6.01 25 2 0.76 3.39 5.86 27 3 0.81 4.03 5.75 27 4 0.51 5.03 5.87 27.5 5 0.67 4.65 5.89 28 6 0.69 3.28 5.89 28 7 0.73 3.67 5.92 29

88

ภาพท 4.11 ปรมาณเอทานอลทผลตไดแบบรวมปฏกรยาจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล ในถงหมกขนาด 5 ลตร

ตารางท 4.26 ผลไดผลตภณฑของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล



น าตาลเรมตน 5.7 ก./ล.


ผลไดผลตภณฑ (ก.เอทานอล/ก.กลโคส)

1 1.62 3.95 0.97 2 0.76 3.39 0.69 3 0.81 4.03 0.82 4 0.81 5.03 0.97 5 0.67 4.65 0.92 6 0.69 3.28 0.65 7 0.73 3.67 0.74

ส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลสงสดเทากบ 7.34 กรมตอลตร ทพเอชเทากบ 4.78 ในวนท 6 ของการทดลอง ดงแสดงในตารางท 4. 27 และภาพท 4.12 เมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสารตงตน (สบสเตรท) ทใชไปจะไดเทากบ 0.99 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส ดงแสดงในตารางท 4. 28 อตราการสรางผลตภณฑสงสด (ภาคผนวก ง.) เทากบ 0.05 กรมตอลตรตอชวโมง

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ปรมา

ณเอทา

นอล

(ก. / ล

.)


89

ตารางท 4.27 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



น าตาลเรมตน 8.51 ก. /ล.


พเอช (คาพเอชเรมตน

6.22)


1 2.57 4.92 5.47 25 2 1.11 6.40 5.15 26 3 1.01 6.85 4.88 28 4 1.22 7.18 4.82 28 5 1.15 6.86 4.74 28 6 1.11 7.34 4.78 25 7 1.07 7.27 4.8 24

ภาพท 4.12 ปรมาณเอทานอลทผลตไดแบบรวมปฏกรยาจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ในถงหมกขนาด 5 ลตร

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ปรมา

ณเอทา

นอล

(ก. / ล

.)


90

ตารางท 4.28 ผลไดผลตภณฑของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



น าตาลเรมตน 8.51 ก./ล.


ผลไดผลตภณฑ (ก.เอทานอล/ก.กลโคส)

1 2.57 4.92 0.83 2 1.11 6.40 0.87 3 1.01 6.85 0.91 4 1.22 7.18 0.98 5 1.15 6.86 0.93 6 1.11 7.34 0.99 7 1.07 7.27 0.98

ซงผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง แสดงในตารางท 4.29 โดยแนวโนมการผลต เอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคลเพมขนในวนท 1 ถง 4 ของการทดลอง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพมขนตลอดการทดลอง ตารางท 4.29 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร


ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอ กระดาษและกระดาษ


ผลไดผลตภณฑ (ก.เอทานอล/ ก.น าตาล)



1 3.95 0.97 4.92 0.83 2 3.39 0.69 6.40 0.87 3 4.03 0.82 6.85 0.91 4 5.03 0.97 7.18 0.98 5 4.65 0.92 6.86 0.93 6 3.28 0.65 7.34 0.99 7 3.67 0.74 7.27 0.98

91

คาพเอชมแนวโนมลดลงตลอดการทดลองส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง แตคาพเอชปรมาณสงกวาการทดลองของกลชาดา สงาสนธ (2553) ทท าการผลตเอทานอลจากกากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ โดยเอนไซมเซลลเลสและยสต เวลาท าการเวลาทดลองทงหมด 13 วน ใหผลผลตเอทานอลสงสดเทากบ 9.15 กรมตอลตร พเอช 3.9 ในวนท 9 ของการทดลอง เมอเปรยบเทยบปรมาณเอทานอลทผลตไดพบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงสามารถผลตไดต ากวา โดยคาพเอชมผลตอการเจรญเตบโตของยสต ซงจะเจรญเตบโตไดดในสภาพทเปนกรดพอสมควร คอในระดบ 3.8 ถง 5.5 ถาพเอชต ากวา 3.5 การเจรญจะลดลง ถาพเอชต าถง 3 หรอต ากวานนกจะไมเจรญ (วราวฒ ครสง, 2529) จากผลการทดลองพบวาคาพเอช 5.7 ถง 4.8 ตลอดการทดลองมแนวโนมลดลง คาพเอชเรมตนทสงกวา 5.5 อาจมผลท าใหการเจรญเตบโตของยสตเกดขนไดไมดนก

อณหภมในการผลตเอทานอลกเปนอกปจจยทสงผลตอการเจรญของยสตโดยยสตทใชกนอยทวไปจะมอณหภมทเหมาะสมส าหรบการเจรญอยในชวง 30 ถง 35 องศาเซลเซยส และจะทนไดไปถง 37 องศาเซลเซยส สวนใหญแลวจะชะงกการเจรญเมออณหภมสงถง 40 องศาเซลเซยส ตองควบคมอณหภมใหไมเกน 35 องศาเซลเซยส ในการหมกตงแต 1 ถง 10 ชวโมง ถาอณหภมในชวงหลงจาก 10 ชวโมง สงกวา 37 องศาเซลเซยส แลวอาจเกดปญหาแบคทเรยเจรญขนมามากเกนไป เปนผลใหยสตไมสามารถเจรญตอไปได โดยอณหภมในระหวางการหมกเพมขนเนองมาจากกจกรรมของยสตทเกดการคายพลงงานความรอนออกมาใหกบน าหมก (วราวฒ ครสง, 2529) ซงอณหภมในการผลตเอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษและกระดาษอยในชวง 25 ถง 28 องศาเซลเซยส และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคลอยในชวง 25 ถง 29 องศาเซลเซยส ซงการผลตเอทานอลของ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหงมอณหภมไมเกน 40 องศาเซลเซยส ท าใหยสตสามรถเจรญได แตการเจรญอาจไมดนกเพราะอณหภมต ากวา 30 องศาเซลเซยส เนองจากอณหภมภายนอกในชวงทท าการผลตเอทานอลมอณหภมต าเพราะเปนชวงทเขาสฤดหนาวมอณหภมเฉลยประมาณ 26.8 องศาเซลเซยส (กรมอตนยมวทยา, 2555: ออนไลน) คาพเอช และอณหภม ในถงหมกขนาด 5 ลตร ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทงสองแหง แสดงดงตารางท 4.30 และ ตารางท 4.31

92

ตารางท 4.30 คาพเอช และอณหภม ในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล



พเอช (เรมตน 6.87)

อณหภม (องศาเซลเซยส) ภายนอกถงหมก ภายในถงหมก

1 3.95 6.01 25 25 2 3.39 5.86 26 27 3 4.03 5.75 27 27 4 5.03 5.87 28 27.5 5 4.65 5.89 28 28 6 3.28 5.89 28 28 7 3.67 5.92 29 29

ตารางท 4.31 คาพเอช และอณหภม ในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



พเอช (เรมตน 6.22)

อณหภม (องศาเซลเซยส) ภายนอกถงหมก ภายในถงหมก

1 4.92 5.47 27 25 2 6.40 5.15 26 27 3 6.85 4.88 28 27 4 7.18 4.82 29 27.5 5 6.86 4.74 28 28 6 7.34 4.78 25 28 7 7.27 4.80 24 29

การผลตเอทานอลจากอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอ

กระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) ท าใหชมดวยน า เตมเอนไซมเซลลเลส และสารละลายของเซลลยสต พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษ รไซเคล สามารถผลต เอทานอลสงสดเทากบ 5.75 กรมตอลตร ท พเอชเทากบ 6.22 ในวนท 1 ของการทดลอง (หลงเกดปฏกรยา 24 ชวโมง) แสดงในตารางท 4.32 และเมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสารตงตน (สบสเตรท) ทใชไป จะไดเทากบ 0.84 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส แสดงในตารางท 4.34

93

อตราการสรางผลตภณฑสงสด (ภาคผนวก ง.) เทากบ 0.24 กรมตอลตรตอชวโมง ส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลสงสดเทากบ 6.95 กรมตอลตร ทพเอชเทากบ 4.58 ในวนท 2 ของการทดลอง แสดงในตารางท 4.33 และเมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสารตงตน (สบสเตรท) ทใชไป จะไดเทากบ 0.98 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส แสดงในตารางท 4.34 อตราการสรางผลตภณฑสงสด (ภาคผนวก ง.) เทากบ 0.14 กรมตอลตรตอชวโมง

ตารางท 4.32 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล โดยตะกอนชมดวยน า


ปรมาณน าตาล (ก./ล.) น าตาลเรมตน 7.20 ก. /ล.


พเอช (เรมตน6.87)


1 0.36 5.75 6.22 31 2 0.51 4.18 6.12 32 3 0.57 3.25 6.08 32 4 0.53 2.51 5.9 32 5 0.46 3.20 5.8 32

ตารางท 4.33 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยตะกอนชมดวยน า


ปรมาณน าตาล (ก./ล.) น าตาลเรมตน 7.72 ก. /ล.


พเอช (เรมตน6.22)


1 1.81 5.65 4.9 31 2 0.66 6.95 4.58 32 3 0.70 6.61 4.22 31 4 0.93 6.59 4.26 32 5 0.90 6.54 4.22 32

94

ตารางท 4.34 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร โดยตะกอนชมดวยน า


ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล

ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอ กระดาษและกระดาษ





1 5.75 0.84 5.65 0.96 2 4.18 0.62 6.95 0.98 3 3.25 0.49 6.61 0.94 4 2.51 0.38 6.59 0.97 5 3.20 0.47 6.54 0.96

เมอเปรยบเทยบการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาสงกวาตะกอนน าเสยแหงเพยง 0.72 กรมตอลตร และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาต ากวาตะกอนน าเสยแหงเพยง 0.39 กรมตอลตร ดงแสดงในตารางท 4.35 และ 4.36 ตารางท 4.35 ปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

เวลา (วน) ปรมาณเอทานอล(ก./ล.)

ตะกอนแหง ตะกอนชมดวยน า

1 3.95 5.75 2 3.39 4.18 3 4.03 3.25 4 5.03 2.51 5 4.65 3.20 6 3.28 - 7 3.67 -


95


เวลา (วน) ปรมาณเอทานอล(ก./ล.)

ตะกอนแหง ตะกอนชมดวยน า

1 4.92 5.65 2 6.40 6.95 3 6.85 6.61 4 7.18 6.59 5 6.86 6.54 6 7.34 - 7 7.27 -


เมอน าผลการทดลองมาเปรยบเทยบกบงานวจยอนๆ ทใชวตถดบในการผลตเอทานอลทตางกน พบวาปรมาณเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากโรงงานทงสองแหง มคาต าเนองชนดของเอนไซมและเชอยสตทใชแตกตางกน โดยตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล ผลตเอทานอลไดรอยละ 12.67 ของเซลลโลส และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ผลตเอทานอลไดรอยละ 10.03 ของเซลลโลส เมอท าการเปรยบเทยบผลการทดลองของกลชาดา สงาสนธ พบวามคาสงกวา แสดงดงตารางท 4.37 ในการพจารณาความเปนไปไดในการผลตเอทานอลจากวตถดบตางๆพจารณาจากคาปรมาณเซลลโลสทอยในองคประกอบของวตถดบ เนองจากเมอเซลลโลสในวตถดบถกยอยสลายจะไดน าตาล และพจารณาความสามารถของเอนไซมเพอใชในการยอยสลายวตถดบ ใหไดน าตาลเพอน าไปใชในหารผลตเอทานนอลในขนตอไป นอกจากนนควรพจารณาจากปรมาณเอทานอลทผลตไดจากวตถดบ เพอใชในการเลอกวตถดบทเหมาะสม

จากการทดลองขยายขนาดในถงหมกขนาด 5 ลตร พบวา ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากโรงงานทงสองแหงได สามารถใชเปนวตถดบในการผลตเอทานอล ได โดยใชเอนไซมเซลลเลสทมคากจกรรมของเอนไซมเทากบ 0.242 ยนตตอมลลลตร ปรมาตร 1 มลลลตร และเชอยสต S. cerevisiae TISTR 5339 การผลตแบบรวมปฏกรยา ทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง)

96

ตารางท 4.37 ปรมาณเอทานอลทผลตไดโดยวตถดบทแตกตางกน เปรยบเทยบกบงานวจยอนๆ

ผวจย วตถดบ เซลลโลส (รอยละ

โดยน าหนก)

เซลลโลส (ก./ล.)

น าตาล (ก./ล.)


เอทานอล ** ( รอยละ

ของน าตาล)

เอทานอล ** ( รอยละ

ของเซลลโลส) Larkและคณะ(1997) ตะกอนกระดาษรไซเคล 50 95 - 35 (รวม) - 36.84

Saha และ Cotta (2008) ขาวเปลอก 35.6 49.3 - 11 (รวม) - 22.4

19.8 9.8 (แยก) 49.5 20.00

Marques และคณะ (2008) ตะกอนน าเสยจากกระดาษรไซเคล 34.1 60.9 - 18.6 (รวม) - 30.54

56.2 19.6 (แยก) 34.87 32.18

Yamashita และคณะ(2008) ตะกอนกระดาษ 33.4 66.8 - 18 (รวม) - 26.95

Gupta และคณะ (2009) ไมจากตน Prosopis juliflora 47.5 47.5 37.47 18.52 (แยก) 49.43 39.00 18.24 7.13 (แยก) 39.10 15.01

Peng และ Chen (2011) ตะกอนกระดาษ 60.8 24.81 27.8 9.5 (แยก) 34.17 38.29

กลชาดา สงาสนธ (2553) กากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษ 73.2 109.8 - 9.15(รวม) - 8.33



39.7 39.7 - 5.03(รวม) 5.75*(รวม)

- 12.67 14.48

คอ ตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษและกระดาษ

73.2 73.2 - 7.34(รวม) 6.95*(รวม)

- 10.03 9.50

หมายเหต: * คอ ท าการผลตเอทานอลโดยการท าใหตะกอนชมดวยน า, – คอ ไมมขอมล และ ** คอ ขอมลจากการค านวณ

บทท 5

สรปผลและขอแสนอแนะ

งานวจยนเปนการทดลอง เพอศกษาความเปนไปไดในการผลตเอทานอลจากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษซงเปนวตถดบประเภทเซลลโลส โดยมขนตอนการวจยแบงเปน 3 ขนตอนโดยขนตอนท 1 เกบตวอยาง วเคราะหขอมลเบองตนของวตถดบ และการวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส ขนตอนท 2 หาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมกบวตถดบ และการผลตเซลลยสตเพอกระบวนการหมก เพอใชในการศกษาวจยในขนตอไป ขนตอนท 3 ผลตเอทานอลแบบแบตชในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร และในถงหมก ขนาด 5 ลตร ผลการทดลองสรปไดดงน

5.1 สรปผลการทดลอง 1. เมอน าตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษของโรงงานทงสองแหงมาท าใหแหงเพอท า

การวเคราะหขอมลเบองตนของตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ไดแก ปรมาณเซลลโลส ลกนน และ เถา พบวาตวอยางตะกอนน าเสยโรงงาน ผลต เยอกระดาษ และกระดาษ จากกระดาษรไซเคล โดยปรมาณโฮโลเซลลโลส ประกอบดวยเซลลโลสและเฮมเซลลโลส มปรมาณเซลลโลสรอยละ 39.7 ไมมปรมาณเฮมเซลลโลส ปรมาณลกนนรอยละ 8 และมปรมาณเถารอยละ 50.9 และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ มปรมาณเซลลโลส รอยละ 73.2 ปรมาณเฮมเซลลโลสรอยละ 0.1 ปรมาณลกนนรอยละ 6 และมปรมาณเถารอยละ 26.3 โดยน าหนกแหง

2. การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส ซงผลตจาก เชอรา Trichoderma reesei โดยค านวณยนตของเอนไซมเซลลโลส (ยนตตอมลลลตร) ซง 1 หนวยของเอนไซม ( FPU) คอปรมาณเอนไซมทยอยสลายกระดาษกรอง แลวไดน าตาลกลโคส 1 ไมโครโมลตอนาท ทสภาวะททดสอบ เทากบ 0.242 ยนต (FPU)ตอมลลลตรของเอนไซม ชดท 1 และ 0.238 ยนต(FPU)ตอมลลลตรของเอนไซม ชดท 2 3. จากการน าตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แหงจากโรงงานทงสองแหงมาศกษาหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลส ตอตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาลในขวด ทดลองขนาด 250 มลลลตร พบวาตวอยางตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษ และกระดาษ จากกระดาษรไซเคล ผลตน าตาลสงสดทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ

98

1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) โดยผลตน าตาลเทากบ 9.45 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง และตวอยางตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ ผลตน าตาลสงสดทอตราสวนของเอนไซมเซลลเลสตอ ตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษและกระดาษแหงเทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอ กรมตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง) โดยผลตน าตาลเทากบ 8.73 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง

4. เมอท าการเปรยบเทยบการผลตเอทานอลจากการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร ) แบบรวมและแบบแยกปฏกรยาของตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษทงสองแหง พบวาตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษ และกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลต เอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบรวมปฏกรยา ทงสามครงของการทดลอง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบแยกปฏกรยาในการทดลองครงท 1 โดยผลตเอทานอลสงสดในวนท 6 ของการทดลอง ส าหรบการทดลองครงท 2 และ 3 พบวาสามารถผลตเอทานอลไดสงสดในรปแบบการผลตแบบ รวมปฏกรยาในวนท 4 และ 5 ของการทดลอง

5. การผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ท าการทดลองในถงหมก ขนาด 5 ลตร) ทอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เทากบ 1:10 (มลลลตรเอนไซมตอกรม ตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษ และกระดาษ แหง) และรปแบบการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาของ ตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษ และกระดาษ ทงสองแหง พบวา ตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษ และกระดาษ จากกระดาษ รไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 5.03 กรมตอลตร ท พเอชเทากบ 5.87 ในวนท 4 ของการทดลอง เมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสบสเตรททใชไป จะได เทากบ 0.97 กรม เอทานอลตอกรมกลโคส อตราการสรางผลตภณฑสงสด เทากบ 0.05 กรมตอลตรตอชวโมงส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 7.34 กรมตอลตร ทพเอชเทากบ 4.78 ในวนท 6 ของการทดลอง เมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสบสเตรททใชไปจะไดเทากบ 0.99 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส อตราการสรางผลตภณฑสงสด เทากบ 0.05 กรมตอลตรตอชวโมง

99

6. การศกษาอตราสวนทเอนไซมเซลลเลสกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษท 1:10 โดย ท าใหตะกอนชมดวยน า เพอการผลตน าตาล พบวาสามารถผลตน าตาลเทากบ 8.27 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง ส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลและตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษสามารถผลตน าตาลเทากบ 9.42 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง และเมอน าตะกอนมาบบน า พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลสามารถผลตน าตาลเทากบ 8.07 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตน าตาลเทากบ 9.35 กรมตอลตร ในวนท 1 ของการทดลอง เมอท าการเปรยบเทยบปรมาณน าตาลกลโคสในวนทสามารถผลตน าตาลไดสงสด จากการไมบบน าออกจากตะกอนและบบน าออกจากตะกอน พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไรเคล แบบไมบบน าออกจากตะกอนมคาสงกวาแบบบบน าออกจากตะกอน เชนเดยวกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ 7. ผลผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร) แบบรวมปฏกรยา โดยท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาตะกอนน าเสยโรงงาน ผลตเยอกระดาษ และกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 2.66 กรมตอลตรในวนท 1 ของการทดลอง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษ และกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 6.21 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง เมอเปรยบเทยบระหวางการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบบรวมปฏกรยา จากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาปรมาณ เอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาต ากวาตะกอนน าเสยแหง เชนเดยวกบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ และแบบแยกปฏกรยา พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 1.76 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลไดสงสดเทากบ 6.00 กรมตอลตรในวนท 2 ของการทดลอง เมอเปรยบเทยบการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบแบบแยกปฏกรยา จากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาปรมาณเอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

100

โดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาต ากวาตะกอนน าเสยแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาสงกวาเพยง 0.22 กรมตอลตร 8. การผลต เอทานอลดวยการหมกแบบแบตช (ท าการทดลองในถงหมกขนาด 5 ลตร) โดยท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล สามารถผลตเอทานอลสงสดเทากบ 5.75 กรมตอลตร ทพเอชเทากบ 6.22 ในวนท 1 ของการทดลอง เมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสบสเตรททใชไป จะไดเทากบ 0.84 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส อตราการสรางผลตภณฑสงสดเทากบ 0.24 กรมตอลตรตอชวโมง ส าหรบตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ สามารถผลตเอทานอลสงสดเทากบ 6.95 กรมตอลตร ทพเอชเทากบ 4.58 ในวนท 2 ของการทดลอง และเมอค านวณปรมาณผลไดตอปรมาณสบสเตรททใชไปจะไดเทากบ 0.98 กรมเอทานอลตอกรมกลโคส อตราการสรางผลตภณฑสงสดเทากบ 0.14 กรมตอลตรตอชวโมง เมอเปรยบเทยบการผลตเอทานอลดวยการหมกแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษทท าใหตะกอนชมดวยน า พบวาปรมาณ เอทานอลทผลตไดจากตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาสงกวาตะกอนน าเสยแหง และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยท าใหตะกอนชมดวยน ามคาต ากวาตะกอนน าเสยแหงเพยง 0.39 กรมตอลตร 5.2 ขอเสนอแนะ 1. ท าการทดลองโดยใชจลนทรยชนดอนในกระบวนการหมก เชน Zymomonas mobilis, Kluyveromyces fragilis, Candida krusei และ E. coli เปนตน เนองจากจลนทรยหลายชนดสามารถน ามาใชเพอกระบวนการหมกเอทานอลได

2. ท าการวจยโดยการใชเอนไซมเซลลเลส มชอทางการคาวา Novozym 50013และเชอยสต Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 รปแบบการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยา กบวตถดบประเภทเซลลโลสชนดอน เชน กากมนส าปะหลง ฟางขาว ชานออย ใบขาวโพด และกระดาษหนงสอพมพ เปนตน เพอท าการผลตเอทานอลโดยใชรปแบบการผลตแบบรวมปฏกรยา ซงเปนการน าของเสยเหลอทง มาเพมมลคาในการผลตเอทานอลได

101

รายการอางอง

ภาษาไทย

การพลงงานทหาร, กรม. ศนยการอตสาหกรรมปองกนประเทศและพลงงานทหาร. การปรบสภาพวตถด บ. [ออนไลน ]. แหลงทมา :http://www1.mod.go.th/opsd/dedweb/energy /etanol%20home%20page%20&%20proposal.pdf. [2553, ธนวาคม 16]

อตนยมวทยา, กรม. ส านกพฒนาอตนยมวทยา ศนยภมอากาศ. สภาวะอากาศประเทศไทย เดอนธนวาคม 2554. [ออนไลน]. แหลงทมา: http://www. tmd.go.th./climate/climate. php? FileID=4. [2555, กมภาพนธ 24]

กลชาดา สงาสนธ . 2553. การผลตเอทานอลจากกากตะกอนน าเสยโรงงานเยอกระดาษโดยเอนไซมเซลลเลสและยสต . วทยานพนธปรญญามหาบณฑต , ภาควชาวศว กรรมสงแวดลอม จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

เกรยงศกด แสงศรด า . 2546. การใชเชอรา Trichoderma spp. รวมกบเชอรา Gliocladium sp.เพอควบคมเชอราเหตโรคพชในดนโดยชววธ . วทยานพนธปรญญา มหาบณฑต , มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

คลงความรดจทล , เซลลโลส . [ออนไลน ]. แหลงทมา : http://www.trueplookpanya.com/true/ knowledge_detail.php?mul_content_id=2495. [2553, ธนวาคม 10]

ธนาคารเพอการสงออกและน าเขาแหงประเทศไทย. 2549. Cellulosic Ethanal ทางเลอกใหมของการผลตเอทานอลในอนาคต.

นยนา นยมวน . กระบวนการผลตเยอกระดาษ . [ออนไลน ]. แหลงทมา: http://www.tistr.or.th /t/publication/page_area_show_bc.asp?i1=77&i2=7. [2553, ธนวาคม 20]

นอย เกษมสขสกล. 2529. การผลตเซลลโลสโดยเชอราทชอบอณหภมสงบนวสดทเปนของแขง.วทยานพนธปรญญามหาบณฑต, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

บรษท สพรมพรนท จ ากด. ประเภทของกระดาษ. [ออนไลน]. แหลงทมา: http://www.supreme print.net/index.php?lay=show&ac=article&Id=538771416. [2553, ธนวาคม 15]

บรษท สพรมพรนท จ ากด. องคประกอบหลกในเยอกระดาษ . [ออนไลน ]. แหลงทมา: http://www.supremeprint.net/index.php?lay=show&ac=article&Id=538770933. [2553, ธนวาคม 15]

http://www1.mod.go.th/opsd/dedweb/energy/etanol%20home%20page%20&%20proposal.pdf

http://www/

http://www.trueplookpanya.com/true/knowledge_detail.php?mul_content_id=2495

http://www.tistr.or.th/t/publication/page_area_show_bc.asp?i1=77&i2=7

http://www.supremeprint.net/index.php?lay=show&ac=article&Id=538771416

102

บรษท แอดวานซ อะโกร จ ากด (มหาชน) . กระบวนการผลตกระดาษ . [ออนไลน ]. แหลงทมา: http://www.doubleapaper.com/knowing/paper_process1.pdf. [2553, ธนวาคม 20] ปราณ อานเปรอง . 2545. เอนไซมทางอาหาร . พมพครงท 3. กรงเทพมหานคร : โรงพมพแหง

จฬาลงกรณมหาวทยาลย. ปรยารตน โยวะผย. 2550. การศกษาการผลตเอทานอลโดยกระบวนการท าใหเปนน าตาลควบค

กบการหมกจากวสดเหลอใชทางการเกษตร . วทยานพนธปรญญามหาบณฑต, คณะทรพยากรชวภาพและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

พรรณวไล กงสวรรณรตน. 2545. การผลตเอทานอลจากเหงามนส าปะหลง. วทยานพนธปรญญามหาบณฑต, ภาควชาวศวกรรมเคมเทคนค จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

ภาพโครงสรางของเซลลโลสและต าแหนงทเอนไซมชนดตางๆเขาท าปฏกรยา . [ออนไลน ]. แหลงทมา: http://www1.mod.go.th/opsd/dedweb/energy/etanol%20home%20page % 20&%20proposal.pdf. [2553, ธนวาคม 20]

ภาพโครงสรางผนงเซลลของพช. [ออนไลน]. แหลงทมา: http://learners.in.th/file/dawood /view/83293. [2553, ธนวาคม 20]

ภาพโครงสรางโมเลกลของเซลลโลส.[ออนไลน]. แหลงทมา: http://www.scientificpsychic.com /fitness/carbohydrates2.html. [2553, ธนวาคม 20]

ภาพโครงสรางลกนน. [ออนไลน]. แหลงทมา: http://bugs.bio.usyd.edu.au/learning/resources /Mycology/Feeding/extracellDigestion.shtml. [2553, ธนวาคม 20]

ภาพเชอรา Trichoderma spp. บนอาหารเลยงเชอ. [ออนไลน]. แหลงทมา: http://www.nbaii. res.in/PDBC-NAIP/Trichoderma.htm. [2555, มนาคม 4] ภาพลกษณะการออกแบบของถงหมก . วราวฒ ครสง . 2529. เทคโนโลยชวภาพ . พมพครงท 1.

กรงเทพมหานคร: โอเดยนสโตร. ภาพสตรเคมและโครงสรางของเอทานอล. [ออนไลน]. แหลงทมา: https://www.myfirstbrain.

com/student_view.aspx?ID=33485. [2554, มนาคม 11] ภาพ Saccharomyces cerevisiae (เจรญบนอาหาร YMA) . [ออนไลน ]. แหลงทมา : http://www.emdchemicals.com/.../prods/1_05397_0500.html. [2553, ธนวาคม 20] ภาพ Saccharomyces cerevisiae (ภาพถายจากกลองจลทรรศน) . [ออนไลน ]. แหลงทมา:

http://www.micron.ac.uk/organisms/sacch.html. [2553, ธนวาคม 20]

http://bugs.bio.usyd.edu.au/

http://bugs.bio.usyd.edu.au/

103

มาล ศรสดสข, ปรศนา สรอาชา , และเกสร ทวเศษ . การคดเลอกจลนทรยเพอการผลตกระดาษ . [ออนไลน].แหลงทมา: http://posaa.kapi.ku.ac.th/Document/PDF/FinalRep2001_V2 /Full_2A-3(7).pdf. [2555, มนาคม 4]

มกดา คหรญ. 2546. แนวทางการพฒนาการใชเซลลโลสจากวสดเหลอทงทางการเกษตรเพอการ ผลตเอทานอล. รายงานการวจย. มหาวทยาลยสรนาร.

ระววรรณ แกลวกลา . 2538. การผลตเอทานอลจากฟางขาว. วทยานพนธปรญญามหาบณฑต ภาควชาเคมเทคนค จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

วราวฒ ครสง. 2529. เทคโนโลยชวภาพ. พมพครงท 1. กรงเทพมหานคร: โอเดยนสโตร. ศรวฒนา บญชรเทวกล , วระชย บญชรเทวกล และชมพนช หาญนนทววฒน. 2551. การเพม

ประสทธภาพในการผลตน าตาลไซโลส กลโคส และอราบโนส จากฟางขาวและชานออย เพอใชเปนสารตงตนส าหรบผลตเอทานอล . โครงการวจยคณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

สถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย. 2549. รายชอจลนทรยผลตเอทานอลทม เพาะเลยงและเกบไวในสถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย.

สาโรจน ศรศนสนยกล . 2538. วศวกรรมเคมชวภาพพนฐาน 1. กรงเทพ มหานคร : ส านกพมพจฬาลงกรณมหาวทยาลย.

สภาวน นลเขต. 2550. การใชกากตะกอนเยอกระดาษเปนแหลงคารบอนส าหรบผลตกลโคส และเอนไซมเซลลเลส โดยเชอรา Trichoderma spp. ในปฏกรณกงตอเนอง ขนาดระดบหองปฏบตการ . วทยานพนธปรญญามหาบณฑ ต, ภาควชาวศว กรรม สงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

ส านกขาวแหงชาต กรมประชาสมพนธ . ประเทศไทย มการผลตเชอเพลงชวภาพเปนอนดบท 8ของโลก.[ออนไลน].แหลงทมา:http://media.thaigov.go.th/pageconfig /viewcontent /viewcontent1.asp?pageid=471&directory=1794&contents=43953. [2553, ธนวาคม 10]

http://media.thaigov.go.th/pageconfig/viewcontent/viewcontent1.asp?pageid=471&directory=1794&contents=43953

104

ภาษาองกฤษ

Behera, S., Mohanty, R.C. and Ray, R.C. 2010. Comparative study of bio-ethanol production from mahula (Madhuca latifolia L.) flowers by Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis. Applied Energy. 87: 2352-2355.

Brethauer, S. and Wyman, C.E. 2010. Review: Continuous hydrolysis and fermentation for cellulosic ethanol production. Bioresource Technology. 101: 4862-4874.

Greulch, V.A. 1973. Plant function and structure. New York: MC Millian. Gupta, R., Sharma, K.K. and Kuhad, R.C. 2009. Separate hydrolysis and fermentation

(SHF) of Prosopis juliflora, a woody substrate, for the production of cellulosic ethanol by Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis-NCIM 3498. Bioresource Technology. 100: 1214–1220.

Kirt, K.T. 1983. Degradation and conversion of lignocellulosic. The Filamentous Fungi. New York: Edward Arnold. Lark, N., Xia, Y., Qin, C.G., Gong, C.S. and Tsao, G.T. 1997. Production of ethanol from recycled paper sludge using cellulase and yeast, Kluveromyces marxianus. Biomass and Bioenergy. 2: 135-143. Marques, S., Alves, L., Roseiro J.C. and Gı´rio, F.M. 2008. Conversion of recycled

paper sludge to ethanol by SHF and SSF using Pichia stipitis. Biomass and bioenergy. 32: 400-406.

Matsushika, A., Inoue, H., Murakami, K., Takimura, O. and Sawayama, S. 2009. Bioethanol production performance of five recombinant strains of laboratory and industrial xylose-fermenting Saccharomyces cerevisiae. Bioresource Technology.100: 2392-2398.

Mendel, M. and Stermberg, D. 1976. Recent advances in cellulose technology. J. Ferment. Technol. 54 (4) : 267-286.

Miller, G.L., 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugars. Anal Chem. 31 : 426-428.

105

Park, I., Kim, I., Kang, K., Sohn, H., Rhee, I., Jin I. and Jang, H. 2010.Cellulose ethanol production from waste newsprint by simultaneoussaccharification and fermentation using Saccharomyces cerevisiae KNU5377. Process Biochemistry. 45 : 487–492.

Paturau, J.M. 1989. Byproduction of the Cane Sugar Industry. 3rd ed. Great Britain: Elsevier Science Publisher Ltd.

Peng, L. and Chen, Y. 2011. Conversion of paper sludge to ethanol by separate hydrolysis and fermentation (SHF) using Saccharomyces cerevisiae. Biomass and bioenergy. 35: 1600-1606.

Saha, B.C. and Cotta, M.A. 2008. Lime pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of rice hulls to ethanol. Biomass and bioenergy. 32: 971-977.

Singhania, R.R., Sukumarana, R.K., Patelb, A.K., Larrocheb, C. and Pandeya, A. 2010. Review Advancement and comparative profiles in the production technologies using solid-state and submerged fermentation for microbial cellulases. Enzyme and Microbial Technology. 46: 541–549.

Technical Association of the Pulp and Paper Industry. 2000. Method for alpha-, betta- and gamma cellulose in pulp.

Yamashita, Y., Kurosumi, A., Sasaki, C. and Nakamura, Y. 2008. Ethanol production from paper sludge by immobilized Zymomonas mobilis. Biochemical Engineering Journal. 42: 314–319.

Yamashita, Y., Sasaki, C. and Nakamura, Y. 2010. Development of efficient system for ethanol production from paper sludge pretreated by ball milling and phosphoric acid. Carbohydrate Polymers. 79: 250–254.

106

ภาคผนวก

107

ภาคผนวก ก

การวเคราะหหาคาองคประกอบทางเคมของผลตภณฑ

จากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ

108

ภาคผนวก ก

การวเคราะหหาคาองคประกอบทางเคมของผลตภณฑ จากอตสาหกรรมผลตเยอกระดาษและกระดาษ (มาตรฐานของ Tappi)

(Technical Association of the Pulp and Paper Industry, 2000)

1. วธวเคราะหปรมาณเซลลโลสและเฮมเซลลโลส สารเคมและวธเตรยม 1. สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขนรอยละ 17.5 วธเตรยม: ละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 175 กรม ในน ากลน และเจอจางเปน 1,000 มลลลตร

ดวยขวดปรบปรมาตร 2. สารละลายโพแทสเซยมไดโครเมต (K2Cr2O7) เขมขน 0.5 นอรมล วธเตรยม : ละลายโพแทสเซยมไดโครเมต 24.52 กรม ในน ากลน ปรบปรมาตรเปน 1,000

มลลลตร ดวยขวดปรบปรมาตร 3. สารละลายโพแทสเซยมไดโครเมตมาตรฐานเขมขน 0.1 นอรมล วธเตรยม : ละลายโพแทสเซยมไดโครเมต 4.904 กรม ในน ากลน ปรบปรมาตรเปน 1,000

มลลลตร ดวยขวดปรบปรมาตร 4. สารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตเขมขน 0.1 นอรมล วธเตรยม: ละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟต [Fe(NH4)(SO4).6H2O] 40.5 กรม ในน ากลน

เตมกรดซลฟรกเขมขนปรมาตร 10 มลลลตร ปรบปรมาตร 1,000 มลลลตร ดวยน ากลน ท าการหาคาความเขมขนทแนนอนทกครงทใช โดยน าไปไตเตรทกบสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมตมาตรฐาน

วธหาความเขมขนทแนนอน: ปเปตสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมตมาตรฐานปรมาตร 10 มลลลตร ลงในขวดรปชมพขนาด 250 มลลลตร เตมน ากลน 90 มลลลตร คอยๆเทกรดซลฟรกเขมขนปรมาตร 12 มลลลตรลงในขวด โดยเอยงขวดท ามมประมาณ 45 องศากบพน ตงทงไวใหเยน หยดอนดเคเตอร 2 ถง 4 หยด น าไปไตเตรทกบสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตทตองการหาความเขนขนทแนนอน

109

วธการค านวณ: N2V2 = N1V1 เมอ N1 = ความเขมขนของสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมต, นอรมล

N2 = ความเขมขนของสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟต, นอรมล V1 = ปรมาตรของสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมต, มลลลตร

V2 = ปรมาตรของสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟต, มลลลตร 5. สารละลายอนดเคเตอร วธเตรยม : ละลาย 1,10-ฟนานโธรลนโมโนไฮเดรท ( C12H8N2.H2O) หนก 1.5 กรม กบ

เฟอรรสซลเฟต (FeSO4.H2O) 0.7 กรม ในน ากลนปรมาตร 100 มลลลตร ใช เปนอนดเคเตอรในการไตเตรท

6. กรดซลฟรกเขมขนรอยละ 98 (คาความถวงจ าเพาะเทากบ 1.84) 7. สารละลายกรดซลฟรกเขมขน 3 นอรมล วธเตรยม: คอยๆเทกรดซลฟรกเขมขนปรมาตร 83.5 มลลลตร ลงในบกเกอรทมน ากลนบรรจอย

ปรบปรมาตรเปน 1,000 มลลลตร

วธวเคราะห 1. ชงตวอยางหนก 1.5 กรมน าหนกแหง ใสลงในบกเกอรขนาด 250 มลลลตร บนทกน าหนก

ตวอยาง เตมสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขนรอยละ 17.5 ปรมาตร 100 มลลลตร ปดบกเกอรดวยกระจกปดนาฬกา จบเวลาทนททเตมสารละลาย น าไปกวนบนเครองกวนสารเปนเวลา 30 นาท เตมน ากลนปรมาตร 100 มลลลตร หลงครบเวลากวนใหเขากน ตงทงไวทอณหภมหองเปนเวลา 30 นาท

2. กรองสารละลายเพอแยกตะกอนตวอยางออก โดยทงสารละลายใส 10 มลลลตรแรกของการกรอง เกบสารละลายใสเพอน าไปวเคราะหปรมาตร 100 มลลลตร

3. การวเคราะหปรมาณแอลฟา-เซลลโลส(เซลลโลส) 3.1 ปเปตตวอยางจากขอ 2 ปรมาตร 10 มลลลตร ลงในขวดรปชมพขนาด 250 มลลลตร

เตมสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมตเขมขน 0.5 นอรมล ปรมาตร 10 มลลลตร เตมน ากลนปรมาตร 50 มลลลตร ผสมใหเขากน

3.2 คอยๆเทกรดซลฟรกเขมขนปรมาตร 30 มลลลตร โดยเอยงขวดท ามม 45 องศากบพน ตงทงไวใหเยน

110

3.3 หยดอนดเคเตอร 2 ถง 4 หยด น าไปไตเตรทกบสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตททราบความเขมขนทแนนอน จนกระทงสารละลายเปลยนจากสเหลองอมสมเปนน าตาลอมมวง บนทกปรมาตรสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟต

3.4 เตรยมสารละลายแบลงค ( Blank) โดยปเปตสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขนรอยละ 17.5 ปรมาตร 5 มลลลตร ลงในขวดรปชมพขนาด 250 มลลลตร ทมน ากลนบรรจอยปรมาตร 5 มลลลตร แลวน าไปท าวธการเดยวกบสารละลายตวอยางในขอ 3.1 ถง 3.3

3.5 การค านวณ แอลฟา-เซลลโลส ( %) = 100 – [6.85(V2-V1) xN x20 /(AxW)] เมอ V1 = ปรมาตรสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตทใชในการไตเตรทกบสารละลาย

ตวอยาง, มลลลตร V2 = ปรมาตรสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตทใชในการไตเตรทกบสารละลาย

แบลงค, มลลลตร N = ความเขมขนทแนนอนของสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟต, นอรมล A = ปรมาตรสารละลายตวอยางทใช, มลลลตร W= น าหนกตวอยางแหง, กรม

6.85 = มลลกรมสมมลของสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตทท าปฏกรยาพอดกบ เซลลโลส

4. การวเคราะหปรมาณ แกมมา-เซลลโลส 4.1 ปเปตตวอยางจากขอ 2 ปรมาตร 50 มลลลตร ลงในกระบอกตวงทมจกปด เตม

สารละลายกรดซลฟรกเขมขน 3 นอรมล ปรมาตร 50 มลลลตร ผสมใหเปนเนอเดยวกน น าไปใหความรอนทอณหภม 70 ถง 90 องศาเซลเซยส เปนเวลา 2 ถง 3 นาท เพอใหเกดตะกอนอยางสมบรณ กรองสารละลายโดยเกบสวนใสไววเคราะห

4.2 น าสารละลายใสทกรองไดไปวเคราะหวธเดยวกนกบขอ 3.1 ถง 3.3 4.3 การค านวณ

แกมมา-เซลลโลส (รอยละ) = [6.85(V4-V3) xN x20 /(AxW)] เมอ V3 = ปรมาตรสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตทใชในการไตเตรทกบสารละลาย

ตวอยาง, มลลลตร V4 = ปรมาตรสารละลายเฟอรรสแอมโมเนยซลเฟตทใชในการไตเตรทกบสารละลาย

แบลงค, มลลลตร

111

5. การวเคราะหปรมาณ เบตา-เซลลโลส(เฮมเซลลโลส) การค านวณ

เบตา-เซลลโลส (รอยละ) = 100 - [ (แอลฟา-เซลลโลส) + (แกมมา-เซลลโลส)] 2.วธวเคราะหปรมาณลกนน

การค านวณ ลกนน (รอยละ) = 100 – รอยละของเซลลโลส – รอยละของเฮมเซลลโลส

112

ภาคผนวก ข

การหาปรมาณน าตาลกลโคส

113

ภาคผนวก ข

การหาปรมาณน าตาลกลโคส (Miller, 1959)

สารเคมทใชในการวเคราะหปรมาณน าตาลกลโคส สารละลายกรดไดไนโตรซาลไซลก (DNSA)

ละลาย กรดไดไนโตรซาลไซลก 10 กรม และโพแทสซยมโซเดยมตาเทรต (COOK (CHOH)2COONa.4H2O) 250 กรม ในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) 16 กรมในน า 200 มลลลตร คนใหเขากน ปรบปรมาตรเปน 1 ลตร ดวยน ากลน เกบสารละลายในขวดสชาหรอขวดทบแสง วธการ

1. ใสสารละลายทตองการทดสอบ (ทมความเจอจางเหมาะสม) 1.0 มลลลตร เตมสารละลายกรดไดไนโตรซาลไซลก (DNSA) ปรมาตร 1 มลลลตร ผสมใหเขากน น าทกหลอดไปตมในน าเดอด เปนเวลา 15 นาท แลวท าใหเยนทนท เตมน ากลน 10 มลลลตร ลงในแตละหลอด

2. น าไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 5 40 นาโนเมตร น าคาทไดไปหาปรมาณน าตาลจากกราฟมาตรฐาน 3. ท าชดควบคม (control) เตรยมเชนเดยวกนแตใชน ากลนแทนสารละลายเอนไซม

การหาปรมาณน าตาลกลโคส ปรมาณน าตาลกลโคส (มก ./มล.) =

คาการดดกลนแสง × คาความเจอจาง คาความชนของกราฟมาตรฐานน าตาลกลโคส

114

การท ากราฟมาตรฐานน าตาลกลโคส ท ากราฟมาตรฐานกลโคสจ านวน 5 จด โดยเตรยมจากกลโคส (Analytical grade) จ านวน 10 ความเขมขน ไดแก 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 และ2.0 มลลกรมตอมลลลตร และน าไปหาปรมาณกลโคสตามวธ DNS

ตารางท ข.1 คาการดดกลนแสงของกลโคสมาตรฐาน ความเขมขนน าตาลกลโคส

(มลลกรมตอมลลลตร) คาการดดกลนแสง

0 0.000 0.2 0.108 0.4 0.213 0.6 0.355 0.8 0.436 1.0 0.523 1.2 0.681 1.4 0.727 1.6 0.807 1.8 0.971 2.0 1.062

115

ภาพท ข.1 กราฟมาตรฐานน าตาลกลโคส

y = 0.531xR2 = 0.995

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 0.5 1 1.5 2 2.5

คากา

รดดก

ลนแส

ง

ความเขมขนน าตาลกลโคส (ก./ล.)

116

ภาคผนวก ค

การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส

117

ภาคผนวก ค

การวดคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส

สารเคมทใชในการวเคราะหคากจกรรมของเอนไซมเซลลเลส สารละลายซเตรทบฟเฟอรเขมขน 0.05 โมลาร ทพเอช 4.8

ละลายกรดซตรก 2.1014 กรม ลงในน ากลน 200 มลลลตร และละลายโซเดยมซเตรท 4.4115 กรม ในน ากลน 300 มลลลตร น าสารทงสองสวนมาผสมรวมกน และเกบในตเยน

วธการ 1. น ากระดาษกรองขนาด 1x6 เซนตเมตร จ านวน 50 มลลกรม จมลงในสารละลายซเตรท

บฟเฟอรเขมขน 0.05 โมลาร ทพเอช 4.8 ปรมาตร 1 มลลลตร 2. เตมเอนไซมเซลลเลส ปรมาตร 0.5 มลลลตร น าไปอนในอางควบคมอณหภมท

อณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา 60 นาท 3. หยดปฏกรยาโดยน าหลอดทดลองไปตมในอางน าเดอดเปนเวลา 5 นาท หลงจากนนน าไปวดปรมาณน าตาลรดวซโดยใชวธไดไนโตรซาลไซลค (DNS method )

4. น ามาค านวณยนตของเอนไซมเซลลโลส (ยนต /มลลลตร) โดย 1 หนวยของเอนไซม (FPU) คอปรมาณเอนไซมทยอยสลายกระดาษกรอง แลวไดน าตาลกลโคส 1 ไมโครโมลตอนาท ทสภาวะททดสอบเทากบ

คาการดดกลนแสง × อตราสวนการเจอจาง × ปรมาณเอนไซม

คาความชน × มวลโมเลกลของน าตาลกลโคส × เวลาทใช

จากการวดคาการดดกลนแสงไดปรมาณน าตาลรดวซเทากบ 5.226 x 10-3 กรมตอมลลลตร ค านวณจาก = ปรมาณน าตาลรดวซ (ก./มล.) x 106 x ปรมาณเอนไซม(มล.) 180 x 60 = 5.226 x 10-3 x 106 x 0.5 180 x 60 = 0.242 ยนต(FPU)/มลลลตร

118

ภาคผนวก ง

ปรมาณเอทานอลจากพนทใตกราฟและการค านวณปรมาณเอทานอลทไดตอ ปรมาณสบสเตรททใชไป หรอผลไดผลตภณฑ (Yield)

119

ภาคผนวก ง 1. ปรมาณเอทานอลจากพนทใตกราฟทท าการตรวจวดดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ

วธท า 1. ท ากราฟมาตรฐานเอทานอลจ านวน 6 จด โดยเตรยมจากสารละลายเอทานอลบรสทธ

จ านวน 6 ความเขมขน ไดแก รอยละ 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 และ 1.2(%v/v) และน าไปหาปรมาณ เอทานอลดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟผลทไดคอ พนทใตกราฟของเอทานอลแตละความเขมขน

2. น าพนทใตกราฟและคาความเขมขนของเอทานอลทง 6 มาเขยนเปนกราฟมาตรฐาน เอทานอล

3. น าคาพนทใตกราฟทไดจากตวอยางไปหาปรมาณเอทานอลจากกราฟมาตรฐาน เอทานอล ตารางท ง.1 สภาวะทใชในการทดสอบดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ

เครองกาซโครมาโตกราฟฟ สภาวะ คอลมน Parapak Q อณหภมคอลมน 160 องศาเซลเซยส อณหภมหวฉด 220 องศาเซลเซยส กาซตวพา ไนโตรเจน (50 มลลลตรตอนาท)

ตารางท ง.2 ตวอยางพนทใตกราฟของเอทานอลมาตรฐาน ความเขมขนเอทานอล (รอยละโดยปรมาตร)

พนทใตกราฟ

0 0 0.2 183229 0.4 290841 0.6 435847 0.8 597458 1 715824

1.2 884465

120

ภาพท ง.1 ตวอยางพนทใตกราฟ เมอท าการวเคราะหดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ

ภาพท ง.2 ตวอยางกราฟมาตรฐานเอทานอล

y = 73341xR2 = 0.996

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ

ความเขมขนเอทานอล (รอยละโดยปรมาตร)

121

2. การค านวณปรมาณเอทานอลทไดตอปรมาณสบสเตรททใชไป หรอผลไดผลตภณฑ (yield)

ผลไดผลตภณฑ (Ethanol yield) =

วธท า ปรมาณเอทานอลทค านวณไดจากการวดดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ผลทไดจะมหนวยเปนรอยละโดยปรมาตร (%v/v) สมมต ใหมปรมาณเอทานอล เทากบรอยละ 0.68 คอ

ในสารละลาย 100 มลลลตร มเอทานอลอย 0.68 มลลลตร

ในสารละลาย 1000 มลลลตร มเอทานอลอย

= 6.8 มลลลตร

จากสตร d = m/v; ความหนาแนนของเอทานอลเทากบ 0.789 กรม/มลลลตร

แทนในสตร 0.789 =

m = 0.789 ×

= 5.37 กรม

สรป เอทานอลความเขมขนรอยละ 0.68 จะเทากบเอทานอล 5.37 กรมตอลตร น าคาเอทานอลในหนวยของ กรมตอลตร แทนสตรเพอการค านวณหาผลไดผลตภณฑ (Ethanol yield)

เอทานอลวนท X – เอทานอลวนท 0 น าตาลวนท X - น าตาลวนท 0

0.68 100

× 1000

ก. มล.

ก. 6.8 มล.

ก. มล.

6.8 มล.

122

3. อตราการสรางผลตภณฑสงสด อตราการสรางผลตภณฑสงสด = สมมต ความเขมขนของเอทานอลทผลตไดสงสด 87.46 กรมตอลตร เวลาทใชคอ 144 ชวโมง แทนคา อตราการสรางผลตภณฑสงสด =

ประสทธภาพของการหมก (รอยละ) = 0.607 กรมตอลตรตอชวโมง

87.46 144

ความเขมขนของเอทานอลทผลตไดสงสด (กรมตอลตร) เวลาทใชผลตเอทานอล (ชวโมง)

123

ภาคผนวก จ ผลการทดลอง

124

ภาคผนวก จ ผลการทดลอง

1. ผลการวเคราะหคาองคประกอบทางเคมของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล จงหวดสมทรสาคร

ภาพท จ.1 ผลการวเคราะหลกนน โฮโลเซลลโลส อลฟาเซลลโลส เบตาเซลลโลส และแกรมมาเซลลโลสเบองตนของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคล

จงหวดสมทรสาคร

125

2. ผลการวเคราะหลกนนของ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร

ภาพท จ.2 ผลการวเคราะหลกนน เบองตนของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร

126

3. ผลการวเคราะหคาองคประกอบทางเคมของ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร

ภาพท จ.3 ผลการวเคราะหโฮโลเซลลโลส อลฟาเซลลโลส เบตาเซลลโลส และแกรมมาเซลลโลส

เบองตนของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จงหวดปราจนบร

127

5.ผลการวเคราะหปรมาณเถาของ ตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากโรงงานทงสองแหง

ภาพท จ.4 ผลการวเคราะหปรมาณเถาของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

จากกระดาษรไซเคลเทากบรอยละ 50.9 และตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษ และกระดาษ เทากบรอยละ 26.3

128

6. กราฟมาตรฐานเอทานอลส าหรบขนตอนการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยา (ทดลองในขวดทดลองขนาด 250 มลลลตร)

ท ากราฟมาตรฐานเอทานอลจ านวน 6 จด โดยเตรยมจากสารละลายเอทานอลบรสทธจ านวน 6 ความเขมขน ไดแก รอยละ 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 และ 1.2(%v/v) และน าไปหาปรมาณเอทานอลดวยเครองกาซโครมาโตกราฟฟ ผลทไดคอ พนทใตกราฟของเอทานอลแตละความเขมขน

ตารางท จ. 1 พนทใตกราฟของเอทานอลมาตรฐาน ความเขมขนเอทานอล (รอยละโดยปรมาตร)

พนทใตกราฟ

0 0 0.2 183229 0.4 290841 0.6 435847 0.8 597458 1 715824

1.2 884465

ภาพท จ. 5 กราฟมาตรฐานเอทานอล

y = 73341xR2 = 0.996

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


129

7. การศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล ทอตราสวน 1:5 ตารางท จ. 2 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

วน อตราสวน คาการดด กลนแสง

คาเฉลย ปรมาณกลโคส

(ก./ล.)

0 1:5

0.348 0.310 5.832 0.293

0.288 SD 0.033 0.310+0.033 5.832+0.033

1 1:5

0.374 0.422 7.941 0.43

0.461 SD 0.044 0.422+0.044 7.941+0.044

2 1:5

0.187 0.184 3.471 0.161

0.205 SD 0.022 0.184+0.022 3.471+0.022

3 1:5

0.637 0.642* 1.209 0.653

0.636 SD 0.010 0.642+0.010 1.209+0.010

4 1:5

0.699 0.692* 1.304 0.675

0.703 SD 0.015 0.692+0.015 1.304+0.015

หมายเหต * ไมมคาความเจอจาง= 10

130

ตารางท จ.2 (ตอ) ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล



(ก./ล.)

5 1:5

0.722 0.709* 1.335 0.699

0.706 SD 0.012 0.709+0.012 1.335+0.012

6 1:5

0.745 0.741* 1.395 0.75

0.727 SD 0.012 0.741+0.012 1.395+0.012

7 1:5

0.663 0.658* 1.239 0.655

0.655 SD 0.005 0.658+0.005 1.239+0.005

8 1:5

1.086 0.731* 1.377 0.566

0.541 SD 0.308 0.731+0.308 1.377+0.308

9 1:5

0.455 0.471* 0.886 0.475

0.482 SD 0.014 0.471+0.014 0.886+0.014


131




(ก./ล.)

0 1:10

0.527 0.555 10.446 0.559

0.578 SD 0.026 0.555+0.026 10.446+0.026

1 1:10

0.508 0.502 9.448 0.545

0.452 SD 0.047 0.502+0.047 9.448+0.047

2 1:10

0.335 0.334 6.290 0.342

0.325 SD 0.009 0.334+0.009 6.290+0.009

3 1:10

0.793 0.794* 1.495 0.795

0.794 SD 0.001 0.794+0.001 1.495+0.001

4 1:10

0.8 0.818* 1.540 0.824

0.829 SD 0.016 0.818+0.016 1.540+0.016


132




(ก./ล.)

5 1:10

0.937 0.914* 1.722 0.924

0.882 SD 0.029 0.914+0.029 1.722+0.029

6 1:10

0.923 0.906* 1.706 0.892

0.903 SD 0.016 0.906+0.016 1.706+0.016

7 1:10

0.96 0.979* 1.844 0.965

1.013 SD 0.029 0.979+0.029 1.844+0.029

8 1:10

0.877 0.859* 1.617 0.851

0.848 SD 0.016 0.859+0.016 1.617+0.016

9 1:10

0.79 0.747*

1.407

0.692 0.76

SD 0.050 0.747+0.050 1.407+0.050 หมายเหต * ไมมคาความเจอจาง= 10

133




(ก./ล.)

0 1:15

0.416 0.404 7.608 0.384

0.412 SD 0.017 0.404+0.017 7.608+0.017

1 1:15

0.428 0.461 8.675 0.492

0.462 SD 0.032 0.461+0.032 8.675+0.032

2 1:15

0.401 0.400 7.539 0.357

0.443 SD 0.043 0.400+0.043 7.539+0.043

3 1:15

0.922 0.937* 1.765 0.938

0.951 SD 0.015 0.937+0.015 1.765+0.015

4 1:15

0.919 0.942* 1.775 0.94

0.968 SD 0.025 0.942+0.025 1.775+0.025


134




(ก./ล.)

5 1:15

0.725 0.724* 1.363 0.695

0.752 SD 0.029 0.724+0.029 1.363+0.029

6 1:15

0.779 0.781* 1.471 0.799

0.765 SD 0.017 0.781+0.017 1.471+0.017

7 1:15

0.786 0.804* 1.513 0.822

0.803 SD 0.018 0.804+0.018 1.513+0.018

8 1:15

0.71 0.751* 1.414 0.717

0.826 SD 0.065 0.751+0.065 1.414+0.065

9 1:15

0.699 0.701* 1.320 0.684

0.719 SD 0.018 0.701+0.018 1.320+0.018


135




(ก./ล.)

0 1:20

0.437 0.431 8.117 0.452

0.404 SD 0.025 0.431+0.025 8.117+0.025

1 1:20

0.43 0.420 7.903 0.424

0.405 SD 0.013 0.420+0.013 7.903+0.013

2 1:20

0.108 0.106 1.996 0.103

0.107 SD 0.003 0.106+0.003 1.996+0.003

3 1:20

0.066 0.057 1.067 0.066

0.038 SD 0.016 0.057+0.016 1.067+0.016

4 1:20

0.993 1.012* 1.905 1.018

1.024 SD 0.016 1.012+0.016 1.905+0.016


136




(ก./ล.)

5 1:20

0.049 0.048 0.910 0.044

0.052

SD 0.004 0.048+0.004 0.910+0.004

6 1:20

0.043 0.040 0.753 0.042

0.035 SD 0.004 0.040+0.004 0.753+0.004

7 1:20

0.995 0.954* 1.796 0.884

0.982 SD 0.061 0.954+0.061 1.796+0.061

8 1:20

0.565 0.646* 1.217 0.591

0.782 SD 0.118 0.646+0.118 1.217+0.118

9 1:20

0.669 0.673* 1.267 0.666

0.683 SD 0.009 0.673+0.009 1.267+0.009


137

11. การศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล ทอตราสวน 1:5 ตารางท จ. 6 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



(ก./ล.)

0 1:5

0.471 0.472 8.889 0.468

0.477 SD 0.004 0.472 + 0.004 8.89 + 0.004

1 1:5

0.425 0.45 8.480 0.439

0.487 SD 0.02 0.45+ 0.02 8.48+ 0.02

2 1:5

0.364 0.388 7.219 0.356

0.43 SD 0.04 0.388+ 0.04 7.219+ 0.04

3 1:5

0.379 0.38 7.131 0.38

0.377 SD 0.001 0.38+ 0.001 7.131+ 0.001

4 1:5

0.254 0.26 4.877 0.266

0.257 SD 0.006 0.26+ 0.006 4.877+ 0.006

138

ตารางท จ.6 (ตอ) ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



(ก./ล.)

5 1:5

0.197 0.19 3.647 0.19

0.194 SD 0.003 0.19+ 0.003 3.647+ 0.003

6 1:5

0.116 0.119 2.247 0.124

0.118 SD 0.004 0.119+ 0.004 2.247+ 0.004

7 1:5

0.082 0.079 1.488 0.078

0.077 SD 0.002 0.079+ 0.002 1.488+ 0.004

8 1:5

0.808 0.816* 0.018 0.814

0.827 SD 0.009 0.816+ 0.009 0.018+ 0.009

9 1:5

0.044 0.042 0.803 0.043

0.041 SD 0.001 0.042+ 0.001 0.803+ 0.003

หมายเหต * ไมม คาความเจอจาง= 10

139

12. การศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล ทอตราสวน 1:10 ตารางท จ. 7 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



(ก./ล.)

0 1:10

0.431 0.409 7.709 0.414

0.383 SD 0.024 0.409+0.024 7.709+0.024

1 1:10

0.492 0.464

8.732

0.484 0.415

SD 0.042 0.464+0.042 8.732+0.042

2 1:10

0.425 0.422

7.941

0.422 0.418

SD 0.004 0.422+0.004 7.941+0.004

3 1:10

0.483 0.447

8.412

0.455 0.402

SD 0.041 0.447+0.041 8.412+0.041

4 1:10

0.127 0.128 2.417 0.129

0.129 SD 0.001 0.128+0.001 2.417+0.001

140

ตารางท จ.7 (ตอ) ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ



(ก./ล.)

5 1:10

0.068 0.070 1.312 0.071

0.07

SD 0.002 0.070+0.002 1.312+0.002

6 1:10

0.05 0.049 0.929 0.051

0.047

SD 0.002 0.049+0.002 0.929+0.002

7 1:10

0.037 0.039 0.734 0.04

0.04

SD 0.002 0.039+0.002 0.734+0.002

8 1:10

0.028 0.026 0.496 0.025

0.026

SD 0.002 0.026+0.002 0.496+0.002

9 1:10

0.032 0.032 0.609 0.034

0.031

SD 0.002 0.032+0.002 0.609+0.002

141

13.การศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล ทอตราสวน 1:15 (0.5:7.5) ตารางท จ. 8 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

วนในการทดลอง คาการดดกลนแสง

คาเฉลย ปรมาณน าตาล

(ก./ล.) SD

1 2

0 0.392 0.42 0.406 7.617 0.020

1 0.412 0.412 0.412 7.730 0.000

2 0.356 0.381 0.369 6.914 0.018

3 0.413 0.436 0.425 7.964 0.016

4 0.343 0.352 0.348 6.520 0.006

5 0.384 0.448 0.416 7.805 0.045

14.การศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล ทอตราสวน 1:20 (0.5:10) ตารางท จ. 9 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

วนในการทดลอง

คาการดดกลนแสง คาเฉลย

ปรมาณน าตาล(ก./ล.)

SD 1 2

0 0.389 0.386 0.388 7.270 0.002 1 0.446 0.414 0.430 8.068 0.023 2 0.335 0.36 0.348 6.520 0.018 3 0.317 0.367 0.342 6.417 0.035 4 0.352 0.364 0.358 6.717 0.008 5 0.469 0.464 0.467 8.752 0.004

142

15. ผลการทดลองในขนตอนการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยา (ทดลองในขวดขนาด 250 มลลลตร)

ภาพท จ. 6 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 1

ตารางท จ.10 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา การทดลองครงท 1


ตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จาก

กระดาษรไซเคล โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) 1 256527 2.70 410910 4.32 2 199991 2.10 488159 5.14 3 185733 1.95 413397 4.35 4 49435 0.52 456484 4.80 5 - - - - 6 11067 0.12 435036 4.58 7 22111 0.23 401288 4.22

y = 750000xR² = 0.998

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

พนทใ

ตกราฟ


143






พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) 1 326725 3.44 401032 4.22 2 232431 2.45 410023 4.31 3 82609 0.87 443688 4.67 4 20260 0.21 492424 5.18 5 4521 0.05 416461 4.38 6 11134 0.12 469053 4.93 7 6730 0.07 370404 3.90

y = 750000xR² = 0.996

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


144






พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) 1 56380 0.67 432022 6.48 2 22253 0.26 447622 6.71 3 119728 1.42 443660 6.65 4 8519 0.10 535335 8.03 5 4889 0.06 624208 9.36

y = 666667xR² = 0.997

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

พนทใ

ตกราฟ


145

16. ผลการทดลองในขนตอนการผลตเอทานอลแบบแยกปฏกรยา (ทดลองในขวดขนาด 250 มลลลตร)

ภาพท จ. 9 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 1

ตารางท จ.13 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา การทดลองครงท 1


ตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจาก



y = 800000xR² = 0.838

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

พนทใ

ตกราฟ


146




ตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

จากกระดาษรไซเคล โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ


y = 750000xR² = 0.996

0100000200000300000400000500000600000700000800000900000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


147




ตวอยางตะกอนน าเสย โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

จากกระดาษรไซเคล โรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) พนทใตกราฟ เอทานอล(ก./ล.) 1 43140 0.51 385328 4.56 2 13159 0.16 456452 5.40 3 12366 0.15 259460 3.07 4 61535 0.73 488340 5.78 5 6667 0.08 317584 3.76

y = 666667xR² = 0.997

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

พนทใ

ตกราฟ


148

17. ผลการทดลองในขนตอนการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร

ภาพท จ. 12 กราฟมาตรฐานเอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

จากกระดาษรไซเคล

ภาพท จ. 13 กราฟมาตรฐานเอทานอลของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ

y = 68326xR2 = 0.987

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


y = 69366xR2 = 0.997

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

พนทใ

ตกราฟ


149

ตารางท จ.16 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร


ตวอยางตะกอนน าเสย



พนทใตกราฟ ปรมาณเอทานอล

(ก./ล.) พนทใตกราฟ


1 337988 3.95 436444 4.92

2 290355 3.39 568041 6.40

3 344781 4.03 607783 6.85

4 430497 5.03 636750 7.18

5 397874 4.65 608728 6.86

6 280736 3.28 650956 7.34

7 313903 3.67 644826 7.27

ตารางท จ.17 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตร





ปรมาณเอทานอล(ก./ล.)

ผลไดผลตภณฑ (ก./ก.)



1 3.95 0.97 4.92 0.83

2 3.39 0.69 6.40 0.87

3 4.03 0.82 6.85 0.91

4 5.03 0.97 7.18 0.98

5 4.65 0.92 6.86 0.93

6 3.28 0.65 7.34 0.99

7 3.67 0.74 7.27 0.98

150

18. ผลการทดลองอตราสวนระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ เพอการผลตน าตาล ทอตราสวน 1:10 โดยท าใหตะกอนชมดวยน า

ภาพท จ. 14 กราฟมาตรฐานกลโคส โดยท าใหตะกอนชมดวยน า

ตารางท จ. 18 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบไมบบน าออกจากตะกอน

เวลา (วน) คาการดดกลนแสง *


(ก./ล.) 1 2 3 1 0.413 0.456 0.454 0.441 8.274 2 0.4 0.334 0.368 0.367 6.892 3 0.036 0.04 0.038 0.038 0.713 4 0.059 0.059 0.061 0.060 1.119 5 0.028 0.031 0.027 0.029 0.538

หมายเหต * มคาความเจอจาง= 10

y = 0.533xR² = 0.997

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

คากา

รดดก

ลนแส

ง

ความเขมขนน าตาลกลโคส (ก./ล.)

151

ตารางท จ. 19 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล แบบบบน าออกจากตะกอน



(ก./ล.) 1 2 3 1 0.438 0.406 0.447 0.430 8.074 2 0.370 0.336 0.363 0.356 6.685 3 0.041 0.041 0.038 0.040 0.750 4 0.057 0.062 0.061 0.060 1.126 5 0.026 0.025 0.026 0.026 0.482


ตารางท จ. 20 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบไมบบน าออกจากตะกอน



(ก./ล.) 1 2 3 1 0.504 0.515 0.488 0.502 9.425 2 0.463 0.5 0.496 0.486 9.124 3 0.457 0.428 0.432 0.439 8.236 4 0.455 0.445 0.45 0.450 8.443 5 0.467 0.45 0.402 0.440 8.249


152

ตารางท จ. 21 ผลการศกษาอตราสวนทเหมาะสมระหวางเอนไซมเซลลเลสตอตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ แบบบบน าออกจากตะกอน



(ก./ล.) 1 2 3 1 0.507 0.472 0.516 0.498 9.350 2 0.478 0.476 0.456 0.470 8.818 3 0.361 0.455 0.492 0.436 8.180 4 0.455 0.415 0.445 0.438 8.224 5 0.435 0.43 0.423 0.429 8.055


19. ผลการทดลองการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยา (ทดลองในขวดขนาด 250 มลลลตร) โดยท าใหตะกอนชมดวยน า

ภาพท จ. 15 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบรวมปฏกรยา

y = 700000xR² = 0.995

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


153

ตารางท จ . 22 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล

เวลา (วน) ปรมาณน าตาล

(ก./ล.) ปรมาณน าตาลเฉลย


ปรมาณเอทานอลเฉลย (ก./ล.)

1 1.144

1.03 217053

2.66 0.813 233210 1.144 257333

2 1.163

1.02 118899

1.27 1.007 164362 0.876 55590

3 0.944

0.73 80398

0.90 0.857 74449 0.375 83920

4 0.313

0.27 107692

1.07 0.250 89660 0.250 86449

5 0.300

0.36 63916

0.71 0.413 62062

154

ตารางท จ . 23 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยา ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ





1 3.615

3.51 263007

3.36 3.415 332400

2 1.507

1.40 515559

6.21 1.338 527940 1.363 609321

3 2.158

2.21 129909

3.78 2.383 349391 2.095 526253

4 1.839

1.68 293547

4.51 1.926 554892 1.276 351616

5 1.588

1.54 298443

4.34 1.445 390670 1.595 466961

155

20. ผลการทดลองการผลตเอทานอลแบบแยกปฏกรยา (ทดลองในขวดขนาด 250 มลลลตร) โดยท าใหตะกอนชมดวยน า

ภาพท จ. 16 กราฟมาตรฐานเอทานอลแบบแยกปฏกรยา

y = 683333xR² = 0.998

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


156

ตารางท จ . 24 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ จากกระดาษรไซเคล





1 0.569

0.54 266657

1.75 0.663 11945 0.381 174885

2 0.469

0.43 160398

1.76 0.463 172852 0.356 123608

3 0.394

0.40 127752

1.26 0.388 4948 0.407 194464

4 0.325

0.29 3138

0.77 0.281 74294 0.250 122489

5 0.325

0.29 155821

1.02 0.281 3828 0.256 104778

157

ตารางท จ . 25 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบแยกปฏกรยา ของตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ





1 4.359

3.21 340927

3.59 1.970 323997 3.296 268688

2 1.445

2.05 229299

6.00 2.427 686116 2.276 642512

3 2.070

1.97 505073

4.56 1.932 432194 1.901 248683

4 1.914

1.71 645145

5.65 1.676 554053 1.545 269931

5 1.107

1.73 592106

4.40 2.295 335893 1.795 215655

158

21. ผลการทดลองการผลตเอทานอลแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรโดยท าใหตะกอนชมดวยน า

ภาพท จ. 17 กราฟมาตรฐานเอทานอลตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษจากกระดาษรไซเคลโดยท าใหตะกอนชมดวยน า

ภาพท จ. 18 กราฟมาตรฐานเอทานอลตะกอนน าเสยโรงงานผลตเยอกระดาษและกระดาษ โดยท าใหตะกอนชมดวยน า

y = 725000xR² = 0.996

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


y = 625000xR² = 0.975

0

200000

400000

600000

800000

1000000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

พนทใ

ตกราฟ


159

ตารางท จ.26 พนทใตกราฟและปรมาณเอทานอลแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรโดยท าใหตะกอนชมดวยน า





พนทใตกราฟ ปรมาณเอทานอล



1 528409 5.75 447182 5.65

2 383974 4.18 550666 6.95

3 298961 3.25 523782 6.61

4 230728 2.51 522414 6.59

5 294090 3.20 518377 6.54

ตารางท จ.27 ผลไดผลตภณฑแบบรวมปฏกรยาในถงหมกขนาด 5 ลตรโดยท าใหตะกอนชมดวยน า









1 5.75 0.84 5.65 0.96

2 4.18 0.62 6.95 0.98

3 3.25 0.49 6.61 0.94

4 2.51 0.38 6.59 0.97

5 3.20 0.47 6.54 0.96

160

ประวตผ เขยนวทยานพนธ นางสาวทฐมา วงศอาร อาย 24 ป เกดวนท 26 พฤศจกายน พ.ศ. 2530 ส าเรจการศกษามธยมศกษาตอนปลายจากโรงเรยนศรอยธยา ในพระอปถมภฯ กรงเทพมหานคร ปการศกษา 2548 ส าเรจการศกษาหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรบณฑต สาขาวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลยสงแวดลอม คณะสงแวดลอมและทรพยากรศาสตร มหาวทยาลยมหดล ในปการศกษา 2552 และเขาศกษาตอในหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมสงแวดลอม ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลยในป 2553

การเผยแพรวทยานพนธ [1] Titima Wongaree and Petchporn Chawakitchareon. “Ethanol Production from Pulp

Mill Wastewater Sludge using Cellulase Enzyme and Saccharomyces cerivisiae TISTR 5339”. Thai Environmental Engineering Journal Special Edition on Global Environment. Vol. 1, January – April, 2012. Page 51-55.

[2] Titima Wongaree and Petchporn Chawakitchareon. “Ethanol Production from Pulp Mill Wastewater Sludge using Cellulase Enzyme and Saccharomyces cerivisiae TISTR 5339 by Separate Hydrolysis and Fermentation”. The Proceedings of 4th AUN/SEED-Net Regional Conference on Biotechnology: Emerging Biotechnology for Green Engineering, The Montien Hotel, Bangkok, Thailand. 26-27 January, 2012: “MS35”. Page 161-171.

[3] Petchporn Chawakitchareon and Titima Wongaree. “Ethanol Production from Pulp Mill Wastewater Sludge”. The Proceedings of 1st International Conference on Environmental Science, Engineering and Management, Organized by Environmental Engineering Association of Thailand (EEAT), Phowadol Resort & Spa, Chiangrai, Thailand. 21-23 March, 2012. “21R6-10”.

การผลิตเอทานอลจากตะกอนน...

Documents

Transcript of การผลิตเอทานอลจากตะกอนน...