ชนิตพล

ผู้เขียน : ชนิตพล

อัพเดท: 18 เม.ย. 2010 12.15 น. บทความนี้มีผู้ชม: 237368 ครั้ง

E THANOL ……….energy of THAILAND

Biofuels:….เป็นแหล่งพลังงานที่มนุษย์สามารถผลิตขึ้นมา….แล้วใช้ไป….และผลิตขึ้นมาใหม่ เป็นวัฏจักรที่ไม่มีวันสิ้นสุด…เปรียบเสมือนเป็น…renewable or sustainable energy…biofuels ….ที่ใช้กันอย่างกว้างขวางคือ…..biodiesel…ethanol


(Fermentation-1 ) ETHANOL.....energy of THAILAND

ตอนที่ 6

 

2.) ขั้นตอนการหมัก (Fermentation)  เมื่อวัตถุดิบที่เป็นแป้งถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาล หรือในกรณีที่ใช้น้ำตาลโดยตรง(Molasses) ตามสมการในรูปที่ 6  เป็นกระบวนการเปลี่ยนจากน้ำตาลกลูโคส (Glucose) ไปเป็นเอทานอล โดยใช้เชื้อจุลินทรีย์ จำพวก ยีสต์ (Yeast) อยู่ในกลุ่ม Saccharomyces ที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนน้ำตาลกลูโคสไปเป็นเอทานอล   ยีสต์จะใช้น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวหรือกลูโคสเป็นอาหารและเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นเอทานอล ที่ความเข้มข้นประมาณ 9-12% โดยต้องให้เชื้อยีสต์มีความแข็งแรง จัดสารอาหารและสภาพแวดล้อมให้เหมาะสม ให้มีค่า pH  อยู่ระหว่าง 3.0 -5.0  และอุณหภูมิระหว่าง 26-32°C  และมีความเข้มข้นของน้ำตาลในช่วง 16 – 22% โดยปริมาตร ทั้งนี้ระยะเวลาในการผลิตเอทานอล จะขึ้นอยู่กับปริมาณและชนิดของยีสต์ที่ใช้                                                                                                                                         

90275_Picture0010.png

 


รูปที่ 6  แสดงกระบวนการหมักแอลกอฮอล์ด้วยวัตถุดิบประเภทแป้งและน้ำตาล

                                                                                                                                                                              

ในกระบวนการหมักนอกจากได้ผลผลิตเป็นเอทานอลแล้ว ยังมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO) เป็นผลพลอยได้ โดยน้ำตาลกลูโคส 100 กรัม จะผลิตเอทานอลเฉลี่ย ได้ 51.1 กรัม และคาร์บอนไดออกไซด์ 48.9 กรัม กระบวนการหมักได้กล่าวไว้ในหัวข้อ 2.2                                                                                                      

           2.1)  คาร์โบไฮเดรต (carbohydrates) หรือ แซ็กคาไรด์ (saccharide) เป็นสารอาหารจำพวกแป้งและน้ำตาล คาร์โบไฮเดรตมีความสำคัญต่อโครงสร้างของสิ่งมีชีวิต เป็นสารชีวโมเลกุลที่ให้พลังงานแก่ร่างกาย และเป็นองค์ประกอบของเซลล์ คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยธาตุหลักคือ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน โดยมีอัตราส่วนของอะตอมไฮโดรเยน 2 ส่วนและออกซิเจน 1 ส่วน เช่น C6H12O6 , C3H6O3  เป็นต้น             คาร์โบไฮเดรตมีอยู่ในธัญพืชจำพวกแป้ง ได้แก่ ข้าว  มันสำปะหลัง มันเทศ และน้ำตาล                                            คาร์โบไฮเดรตแบ่งได้เป็น 3 กลุ่ม ดังนี้                                                                                                               


1.
น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว/เชิงเดี่ยว (simple sugar) หรือโมโนแซ็กคาไรด์(monosaccharide)  อยู่ในกลุ่มของคาร์โบไฮเดรตที่ให้รสหวานเมื่อรับประทานเข้าสู่กระเพาะอาหารสามารถดูดซึมได้โดยตรง   เป็นน้ำตาลที่เกิดจากการรวมตัวของคาร์บอนตั้งแต่ 3 - 6 ตัว มีสูตรโมเลกุลคือ CnH2nOn มีขนาดโมเลกุลเล็กที่สุด เช่นเพนโทส (pentose) เป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 ตัว และเฮกโซส (hexose) มีคาร์บอน 6 อะตอม…น้ำตาลกลูโคส (glucose) ในธรรมชาติมีอยู่ใน พืช ผัก ผลไม้ น้ำหวานจากผลไม้และน้ำผึ้ง เป็นน้ำตาลที่ย่อยสลายแล้วให้พลังงานในสิ่งมีชีวิต ได้โดยตรงและรวดเร็ว ทางการแพทย์ใช้ช่วยผู้ป่วยที่ขาดน้ำตาล ซึ่งสามารถซึมเข้ากระแสเลือดได้ดี (blood sugar)…น้ำตาลฟรุกโทส (fructose) เป็นน้ำตาลที่มีความหวานมากที่สุด ได้จากธรรมชาติคือ น้ำผึ้ง น้ำหวานจากเกสรดอกไม้ และผลไม้ ที่มีรสหวาน…น้ำตาลกาแล็กโตส (galactose) เป็นน้ำตาลที่พบรวมอยู่กับน้ำตาลกลูโคสเป็นไดแซ็กคาไรด์ชื่อแล็กโตสที่มีพบในนม และผลิตผลจากนม                 

                                                                                                                                                                          

2. น้ำตาลโมเลกุลคู่/เชิงคู่ (double sugar)  หรือเรียกว่าไดแซ็กคาไรด์(disaccharide)  เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ให้รสหวานที่เกิดจาก การรวมตัวของ โมโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุล  เมื่อเข้าสู่ร่างกายก่อนการดูดซึมจะต้องถูกย่อยเพื่อให้ได้น้ำตาลเชิงเดี่ยวก่อนที่รู้จักกันทั่วไปได้แก่ น้ำตาลทราย น้ำตาลอ้อย มอลโทส และน้ำตาลแล็กโทส ไดแซ็กคาไรด์เป็นสารอาหารประเภทคาร์โบไฮเดรตชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุลมารวมตัวกัน เช่น ซูโครส ประกอบด้วยกลูโคส 1 โมเลกุลรวมกับฟรักโทส 1 โมเลกุล  ดังรูปที่ 7  

H₂O

1 Sucrose

1 Glucose  +  1 Fructose

 

90275_Picture0011.png


           รูปที่ 7  แสดงการไฮโดรไลซ์(Hydrolyzed)น้ำตาลกลูโครส

มีความสามารถในการละลายน้ำต่างกันไป คือ น้ำตาลซูโครสละลายน้ำได้ดี น้ำตาลมอลโทสละลายน้ำได้ค่อนข้างดี ส่วนน้ำตาลแล็กโทสละลายน้ำได้เล็กน้อย …น้ำตาลมอลโทส (moltose) เป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ที่เกิดจาการรวมตัวของกลูโคส 2 โมเลกุล…น้ำตาลแล็กโทส (lactose) เป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ที่เกิดจาการรวมตัวของกลูโคส 1 โมเลกุล กับกาแลกโตส 1 โมเลกุล มีอยู่ในน้ำนม ละลายน้ำได้น้อยกว่าซูโครส และมอลโทส                                                                                                                                                                  

3. น้ำตาลโมเลกุลใหญ่ (Multi sugar) หรือ พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) เป็นกลุ่มคาร์โบไฮเดรตจำพวกพอลิเมอร์ ไม่มีรสหวาน และไม่ละลายน้ำ มีโมเลกุลใหญ่ที่ซับซ้อนมาก เกิดจากโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์ (Glucose) มาต่อกันเป็นจำนวนมากหลายโมเลกุล  เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่ในธรรมชาติเป็นจำนวนมาก เช่น  เช่น แป้ง ไกลโคเจน และ เซลลูโลส…แป้ง (starch) เป็นสารอาหารที่สำคัญต่อมนุษย์ มีอยู่ในส่วนต่างๆของพืช เช่นใน เมล็ด หัว ลำต้นราก  และใบ ได้แก่  ข้าวชนิดต่างๆ  มัน  และเผือก   มีโมเลกุลต่อกันเป็นเส้นตรงจำนวนมากเรียกว่า อะมิโลส (amylose) และมีกิ่งก้านเรียกว่า อะมิโลเพกทิน (amylopectin) ซึ่งเมื่อถูกย่อยในขั้นสุดท้ายจะได้น้ำตาลกลูโคส....ไกลโคเจน (glycogen) เป็นน้ำตาลหลายชั้น พบเฉพาะในสัตว์ ไม่มีรสหวาน และไม่ละลายน้ำ มักจะสะสมอยู่บริเวณกล้ามเนื้อและตับของสัตว์  มีโมเลกุลที่มีกิ่งก้านมากกว่าแป้ง เมื่อแตกตัวออก จะได้กลูโคส …เฮปาริน …(heparin) เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ที่พบในผนังเลือดแดง  ตับ และปอด  มีคุณสมบัติทำให้เลือดไม่แข็งตัว…ไคติน (chitin) เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ที่พบ ในสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง  มีเปลือก กระดอง เป็นส่วนแข็งที่หุ้มตัวอยู่  เช่น กุ้ง ปู และแมลง …เซลลูโลส (cellulose) เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ของกลูโคส  ต่อกันเป็นโซ่ยาว ไม่ละลายน้ำ มีอยู่ในพืช ในส่วนของลำต้น กิ่งก้านและใบ เป็นส่วนที่ทำให้พืชแข็งแรง มีประโยชน์ต่อร่างกายมนุษย์คือเป็นเส้นใยที่ช่วยทำให้ระบบขับถ่ายของมนุษย์ เป็นปกติ มีอยู่ในพืชประเภทผัก  ผลไม้ ….เซลลูโลสสามารถถูกย่อยให้ แตกตัวออกเป็นน้ำตาลกลูโคสได้….ในกระเพาะของสัตว์ที่กินหญ้าจะใช้แบคทีเรียช่วยย่อยเซลลูโลส เมื่อย่อยแล้วจะได้น้ำตาลกลูโคส  ซึ่งการย่อยสลายถ้าไม่สมบูรณ์ จะได้เป็นน้ำตาลเซลโลไบโอส…ลิกนิน(lignin) เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ที่สะสมอยู่ในผนังเซลล์ของพืช ที่ช่วยให้เนื้อเยื่อของพืชแข็งแรง ...อินนูลิน(inulin) เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลของน้ำตาลฟรุกโทสมาต่อกันหลายๆโมเลกุล มีพบในพืชเช่น หัวหอม และกระเทียม …เพกติน (pectin) เป็นคาร์โบไฮเดรตที่พบใน ผลไม้ มีลักษณะคล้ายวุ้นเกิดจากการรวมตัวของกาแล็กโทส(galactose) หลายๆ โมเลกุล                                                                                      

      2.2)  กระบวนการหมัก (Fermentation Process) นอกจากได้ผลผลิตเป็นเอทานอลแล้ว ยังมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO) เป็นผลพลอยได้ โดยน้ำตาลกลูโคส 100 กรัม จะผลิตเอทานอลเฉลี่ย ได้ 51.1 กรัม และคาร์บอนไดออกไซด์ 48.9 กรัม       ขั้นตอนกรรมวิธีของกระบวนการหมักแบ่งได้ เป็น 3 ขั้นตอนคือ….1. การเตรียมหัวเชื้อ / การเลี้ยงเชื้อ (seeding / inoculum )…2. การหมัก (fermentation) …3. การกรองกากส่า (screen filtering)                                                                                                                                 

 

                                                        

บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที