การพัฒนากระบวนการแปรสภาพชานอ้อยด้วยวิธีการทางกายภาพร่วมกับทางเคมีเพื่อการสกัดเซลลูโลส
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสกัดเซลลูโลสจากกระบวนการแปรสภาพชานอ้อยด้วยวิธีการทางกายภาพร่วมกับทางเคมีโดยศึกษาอุณหภูมิ เวลา และปริมาณลิกโนเซลลูโลสที่ใช้ในกระบวนการแปรสภาพชานอ้อยเป็นเซลลูโลส การศึกษาด้วยการแปรสภาพโดยใช้น้ำกลั่น กรดไฮโดรคลอริกร้อยละ 0.1 ปริมาตรโดยปริมาตร และโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 0.1 น้ำหนักโดยปริมาตร ณ อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส พบว่าการแปรสภาพที่อุณหภูมิสูงและใช้ระยะเวลานานช่วยเพิ่มปริมาณเซลลูโลสได้ โดยเฉพาะการแปรสภาพด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ ร้อยละ 0.1 น้ำหนักต่อปริมาตร ที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 15 นาที สามารถเพิ่มปริมาณเซลลูโลสได้สูงสุดถึง ร้อยละ 83.77 และลดปริมาณลิกนินและเฮมิเซลลูโลสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการแปรสภาพดังกล่าวแสดงถึงความสามารถกำจัดเฮมิเซลลูโลสและลิกนินได้ ส่งผลให้โครงสร้างของชานอ้อยเปลี่ยนแปลงไปอย่างชัดเจนและสามารถทำสกัดเซลลูโลสบริสุทธิ์มากยิ่งขึ้น เมื่อนำตัวอย่างชานอ้อยที่ไม่ผ่านและผ่านกระบวนการแปรสภาพที่คัดเลือกได้นำมาส่องลักษณะโครงสร้างโมเลกุลของชานอ้อยที่ผ่านกระบวนการแปรสภาพที่คัดเลือกได้ด้วยเทคนิคจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าลักษณะโครงสร้างของชานอ้อยก่อนมีโครงสร้างของชานอ้อยที่ยังไม่ได้แปรสภาพมีลักษณะไม่มีการแตกหัก และเป็นแผ่นซ้อนทับกันหลายชั้น เมื่อผ่านการแปรสภาพด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์พบว่าโครงสร้างเกิดการฉีกขาดและการแตกหักได้อย่างชัดเจน มีช่องว่างระหว่างชั้นของเส้นใยเพิ่มมากขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการกำจัดเฮมิเซลลูโลสและลิกนินมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เซลลูโลสที่ได้มีความเหมาะสมและบริสุทธสามารถการนำไปใช้งานต่อไป
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาและข่อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ เทคโนโลยี พลังงาน และสิ่งแวดล้อม บัณฑิตวิทยาลัย วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง ซึ่งกองบรรณาธิการวารสารไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือว่าร่วมรับผิดชอบใด ๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ เทคโนโลยี พลังงาน และสิ่งแวดล้อม บัณฑิตวิทยาลัย วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารวิชาการ เทคโนโลยี พลังงาน และสิ่งแวดล้อม บัณฑิตวิทยาลัย วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม หากบุคคล หรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมด หรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อ หรือเพื่อกระทำการใด ๆ จะต้องได้รับอนุญาต เป็นลายลักษณ์อักษรจากวารสารวิชาการ เทคโนโลยี พลังงาน และสิ่งแวดล้อม บัณฑิตวิทยาลัย วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม เท่านั้น
References
W. Li, J. Ye, Z. Jia, H. Yu, L. Li, H. Wang, E. Jiang, Y. Sun, and X. Xu, “The full utilization of bagasse via deep eutectic solvent pretreatment for low-condensed lignin and cellulose smart indicator film”, Chemical Engineering Journal, 492, (2024). pp. 151-162.
G. Torres da Silva, L.M. Chiarello, E.M. Lima, and L.P. Ramos, “Sono-assisted alkaline pretreatment of sugarcane bagasse for cellulosic ethanol production”, Catalysis Today, 269, (2016). pp. 21-28.
L.H.d.S. Martins, S.C. Rabelo, and A.C.d. Costa, “Effects of the pretreatment method on high solids enzymatic hydrolysis and ethanol fermentation of the cellulosic fraction of sugarcane bagasse”, Bioresource Technology, 191, (2015). pp. 312-321.
P. Tao, Y. Zhang, Z. Wu, X. Liao, and S. Nie, “Enzymatic pretreatment for cellulose nanofibrils isolation from bagasse pulp: Transition of cellulose crystal structure”, Carbohydrate Polymers, 214, (2019). pp. 1-7.
อดุลย์สมาน สุขแก้ว ปรีดา จันทวงศ์ และปานทิพย์ บุญส่ง (2558) “ผลของอุณหภูมิและเวลาสำหรับการอบแห้งผักตบชวา (Eichhornia crassipes) ด้วยเครื่องอบลมร้อน.” การประชุมวิชาการระดับชาติ ครั้งที่ 4 เรื่อง “การวิจัยและนวัตกรรมเพื่อพัฒนาท้องถิ่นสู่ประชาคมอาเซียน. มหาวิทยาลัยนราธิวาสราชนครินทร์ จังหวัดนราธิวาส, pp. 125-135.
C.E. de Araújo Padilha, C. da Costa Nogueira, M.A. Oliveira Filho, D.F. de Santana Souza, J.A. de Oliveira, and E.S. dos Santos, “Valorization of cashew apple bagasse using acetic acid pretreatment: Production of cellulosic ethanol and lignin for their use as sunscreen ingredients”, Process Biochemistry, 91, (2020). pp. 23-33.
X. Zhao, J. Wen, H. Chen, and D. Liu, “The fate of lignin during atmospheric acetic acid pretreatment of sugarcane bagasse and the impacts on cellulose enzymatic hydrolyzability for bioethanol production”, Renewable Energy, 128, (2018). pp. 200-209.
C. Sriwong, and P. Sukyai, “Simulated elephant colon for cellulose extraction from sugarcane bagasse: An effective pretreatment to reduce chemical use”, Science of The Total Environment, 835, (2022). pp. 155-164.
J. Zeng, Z. Tong, L. Wang, J.Y. Zhu, and L. Ingram, “Isolation and structural characterization of sugarcane bagasse lignin after dilute phosphoric acid plus steam explosion pretreatment and its effect on cellulose hydrolysis”, Bioresource Technology, 154 (2014). pp. 274-281.
Z. Qiu, X. Han, A. Fu, Y. Jiang, W. Zhang, C. Jin, D. Li, J. Xia, J. He, Y. Deng, N. Xu, X. Liu, A. He, H. Gu, and J. Xu, “Enhanced cellulosic d-lactic acid production from sugarcane bagasse by pre-fermentation of water-soluble carbohydrates before acid pretreatment”, Bioresource Technology, 368, (2023). pp. 128-140.
Y. Fu, H. Gao, H. Yu, Q. Yang, H. Peng, P. Liu, Y. Li, Z. Hu, R. Zhang, J. Li, Z. Qi, L. Wang, L. Peng, and Y. Wang, “Specific lignin and cellulose depolymerization of sugarcane bagasse for maximum bioethanol production under optimal chemical fertilizer pretreatment with hemicellulose retention and liquid recycling”, Renewable Energy, 200, (2022). pp. 1371-1381.
S. Nie, C. Zhang, Q. Zhang, K. Zhang, Y. Zhang, P. Tao, and S. Wang, “Enzymatic and cold alkaline pretreatments of sugarcane bagasse pulp to produce cellulose nanofibrils using a mechanical method”, Industrial Crops and Products, 124, (2018). pp. 435-441.
Y. Liu, X. Zheng, S. Tao, L. Hu, X. Zhang, and X. Lin, “Process optimization for deep eutectic solvent pretreatment and enzymatic hydrolysis of sugar cane bagasse for cellulosic ethanol fermentation”, Renewable Energy, 177, (2021). pp. 259-267.
G. Shen, X. Yuan, S. Chen, S. Liu, M. Jin, “High titer cellulosic ethanol production from sugarcane bagasse via DLCA pretreatment and process development without washing/detoxifying pretreated biomass”, Renewable Energy, 186, (2022). pp 904-913.
K. Saelee, N. Yingkamhaeng, T. Nimchua, and P. Sukyai, “An environmentally friendly xylanase-assisted pretreatment for cellulose nanofibrils isolation from sugarcane bagasse by high-pressure homogenization”, Industrial Crops and Products, 82, (2016). pp 149-160.
T.Q. Lan, S.R. Wang, H. Li, Y.Y. Qin, and G.J. Yue, “Effect of lignin isolated from p-toluenesulfonic acid pretreatment liquid of sugarcane bagasse on enzymatic hydrolysis of cellulose and cellulase adsorption”, Industrial Crops and Products, 155, (2020). pp. 112-121.
R. Ling, W. Wei, and Y. Jin, “Pretreatment of sugarcane bagasse with acid catalyzed ethylene glycol–water to improve the cellulose enzymatic conversion”, Bioresource Technology, 361 (2022). pp. 127-133.
Y., Sun, and J.C., Cheng, “Dilute acid pretreatment of rye straw and bermudagrass for ethanol production”. Bioresource Technology, 96 (14), (2005). pp. 1599-1606.
อดุลย์สมาน สุขแก้ว และมูฮำมัดคอยรี หะยีบากา (2564) "กระบวนการแปรสภาพชานอ้อยที่เหมาะสมด้วยวิธีการทางกายภาพร่วมกับเคมีเพื่อเป็นสับเสรทในการผลิตเอทานอล". วารสารวิชาการพลังงานทดแทนสู่ชุมชน, pp. 97-103.