TPA Writer Where The new ideas begin

ชนิตพล
ผู้เขียน
ชนิตพล
อัพเดท
18 เม.ย. 2010 12.15 น.

E THANOL ……….energy of THAILAND

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

(Ethanol Production) ETHANOL.....energy of THAILAND

ตอนที่ 4

 

บทที่ 2  เอทานอล (Ethanol)

           2.1 บทกล่าวนำ เอทานอล ( ethanol ) หรือ เอทิลแอลกอฮอล์ (ethyl alcohol) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีหมู่ ไฮดรอกซิล (-OH) ต่ออยู่กับสายโซ่ของไฮโดรคาร์บอน (ดังแสดงในรูปที่ 2) มีสูตรทางเคมี CHOH   กระบวนการผลิตเอทานอล มี 2 วิธี  คือ การผลิตจากกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี  จากเอทิลีน (ethylene) เราเรียกว่า …เอทานอลสังเคราะห์ (synthetic ethanol)   และการผลิตจากกระบวนการ ทางชีวเคมี โดยใช้ ผลิตผลจากพืช หรือวัสดุทางการเกษตร จำพวก น้ำตาล แป้ง และเซลลูโลส เป็นวัตถุดิบ เราเรียก เอทานอลนี้ว่า….ไบโอเอทานอล (bio – ethanol)                                                                               

           วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิต ไบโอเอทานอล นั้นได้จาก จัดได้ 2 กลุ่ม คือ 1. พืชที่มีสารประเภท น้ำตาล และแป้ง ได้แก่ อ้อย  บีทรูท (beetroot) ข้าวฟ่างหวาน (sweet sorghum) ข้าวโพด ข้าวเจ้า ข้าวเหนียว ข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ ข้าวฟ่าง มันสำปะหลัง  มันฝรั่ง มันเทศ   และ 2. จำพวกเซลลูโลส หรือ ลิกโนเซลลูโลส (Lignocellulosic Material) เป็นสารประกอบอินทรีย์ประเภทคาร์โบไฮเดรตที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของเซลล์พืช ส่วนมากเป็นเส้นใย หรือเป็นผลพลอยได้จากผลผลิตทางการเกษตร เช่น เศษเหลือใช้จากการทำสวนปาล์ม ต้นปาล์ม  เส้นใยปาล์ม ทางใบปาล์ม ทะลายปาล์ม  จากพืชไร่และนาข้าวได้แก่  ฟางข้าว ชานอ้อย ซังข้าวโพด รำข้าว และจากอุตสาหกรรมแปรรูป ไม้ และกระดาษ เช่น เศษไม้ เศษกระดาษ ขี้เลื่อย วัชพืช และเศษจากโรงกระดาษ เป็นต้น                                             

90275_ethanol-1.png

 

 

 

 


รูปที่
2 แสดง  Ethanol straight-chain ประกอบด้วยโมเลกุลของ

                                                                                  Hydroxyl (-OH) ที่ยึดเหนี่ยวกับอะตอมของคาร์บอน (C)

           2.2  การผลิตเอทานอล   (Ethanol Production)  กระบวนการผลิต เอทานอล (เอทิลแอลกอฮอล์) ประกอบด้วย กระบวนการเตรียมวัตถุดิบ ( raw material preparation ) ที่ใช้ผลิตเอทานอล…..กระบวนการหมัก ( Fermentation ) น้ำที่ได้จากการหมักจะมีแอลกอฮอล์ผสมอยู่ เรียกว่าน้ำส่า หรือ  เบียร์ (beer) หรือแมช (mash)…..และในการแยกแอลกอฮอล์ ออกจากน้ำส่า (fermented mash)…..ต้องผ่านกระบวนการกลั่น ( Distillation ) เพื่อให้ได้ความบริสุทธิ์ตามที่ต้องการ…..ตามกระบวนการกลั่นที่ดีที่สุดจะได้ความบริสุทธิ์ถึง 95-96% ……ย้อนมาที่ขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ… ในกรณีที่ใช้วัตถุดิบหลักจำพวกแป้ง หรือเซลลูโลส เช่นมันสำปะหลัง ข้าวโพด หรือเส้นใยปาล์ม …จะต้องนำไปผ่านกระบวนการย่อยแป้ง หรือเซลลูโลสก่อน….เพื่อให้เปลี่ยนจากแป้ง หรือเซลลูโลสให้ เป็นน้ำตาล  ด้วยการจัดสภาพให้เป็นส่วนผสมของเหลวแล้วใช้ กรดหรือเอนไซม์ (enzyme) เป็นตัวช่วยย่อย…..แต่ถ้าเป็นวัตถุดิบจำพวกน้ำตาลเช่น น้ำอ้อย กากน้ำตาล* ( molasses)  เมื่อปรับความเข้มข้นให้เหมาะสมแล้วสามารถนำไปหมักได้เลย ในถังหมักจะต้องเป็นถังปลอดเชื้อ  ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญ เพราะต้องใช้ความพิถีพิถันในการผสมและเลี้ยงจุลินทรีย์ (yeast ) และต้องไม่ให้มีเชื้ออื่นๆปลอมปนโดยเด็ดขาด  เพื่อให้ยีสต์ย่อยสลายน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์ได้ทั้งหมด ดังแสดงตามรูปที่ 3 


90275_Picture21.png
                                                                                                                                           

รูปที่ 3 แสดงสมการการย่อยสลายแป้งและการหมักแอลกอฮอล์

                                                                                                                                                                       

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*กากน้ำตาล (Molasses)  เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการผลิตน้ำตาลทรายจากอ้อย…กระบวนการเริ่มจากการนำอ้อย       เข้าหีบ ได้น้ำอ้อย ออกมา แล้วนำมา กรองกากออก ส่งเข้า หม้อต้มเพื่อไล่น้ำออก และเข้าหม้อเคี่ยว จนน้ำอ้อยตกผลึก และนำมา แยกผลึกโดยผ่านหม้อปั่น (centrifuge)  ผลพลอยได้จาก การผลิตน้ำตาลทรายด้วยวิธีนี้ก็คือ กากน้ำตาล  ขี้ตะกอน (filter cake) และกากอ้อย (bagasses)    กากน้ำตาล เป็นของเหลวสีน้ำตาลดำ ข้นและเหนียว ประกอบด้วยน้ำตาลซูโครสที่ไม่ตกผลึก ในการผลิตน้ำตาลทรายแต่ละครั้งจะได้กากน้ำตาลประมาณ 4 - 6% ของปริมาณอ้อยที่ใช้ในการผลิต  กากน้ำตาลแบ่งได้ตามกรรมวิธีการผลิตน้ำตาลได้  3 ชนิด คือ…..1. กากน้ำตาลที่ได้จากการผลิตน้ำตาลทรายขาว (plantation white sugar) ที่เรียกว่า black–strap molasses  ซึ่งมีน้ำตาลปนอยู่ประมาณ 50–60%.....2. กากน้ำตาลที่ได้จากการผลิตน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์ (refine sugar) เราเรียกว่า refinery molasses มีน้ำตาลปนอยู่ประมาณ 48%.....และ 3. กากน้ำตาลที่ได้จากการแปรสภาพน้ำอ้อยบางส่วนให้เข้มข้นโดยการระเหย (inverted can juice) เรียกว่า  invert molasses  / highest molasses  เป็นกระบวนการผลิตกากน้ำตาลโดยตรง  และเนื่องจากกากน้ำตาลมีน้ำตาลซูโครส ผสมอยู่ประมาณ 50–60%  รวมทั้งมีแร่ธาตุอยู่หลายชนิด  เช่น ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม  เราจึงนำมาใช้เป็น อาหารสัตว์ ใช้ทำปุ๋ยหมัก และปุยชีวภาพ   ใช้ในเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต แอลกอฮอล์  ใช้ทำกรดน้ำส้ม กรดมะนาว ทำผงชูรส และใช้ในอุตสาหกรรมอาหารอื่นๆอีกมาก


           ระยะเวลาในเตรียมเชื้อและการหมักเพื่อให้น้ำตาลเปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์ได้ทั้งหมด ที่ความเข้มข้นประมาณ 8 – 12 % v/v ใช้เวลารวมประมาณ 72 ชั่วโมง  และในกระบวนการหมัก จะเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์โดยใช้ยีสต์  ที่มีความเหมาะสมกับวัตถุดิบที่นำมาหมัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ และลดเวลาในการหมักลง  ส่วนมากนิยมใช้ยีสต์ สายพันธุ์ Saccharomyces cerevisiae…..น้ำหมักที่ได้จากกระบวนการหมักนี้  เรียกว่า น้ำส่า หรือแมช (fermented mash)…..จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการกลั่น แบบลำดับส่วน (fractional distillation) เพื่อแยกแอลกอฮอล์ออกมา ที่ความบริสุทธิ์ประมาณ 95 -96% v/v  และในการทำให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น จะต้องนำมาผ่านกรรมวิธีในการแยกน้ำโดยการใช้โมเลคูลาซีฟ (molecular sieve separation)  โดยส่งแอลกอฮอล์ เข้าไปในหอดูดซับที่มีสารซีโอไลต์ ( Zeolite)  ที่มีคุณสมบัติยอมให้โมเลกุลของแอลกอฮอล์ไหลผ่านช่องว่างของซีโอไลต์ไปได้ แต่จะดักหรือดูดซับ โมเลกุลของน้ำเอาไว้ ซึ่งทำให้ได้ แอลกอฮอล์บริสุทธิ์ถึง 99.5%  และน้ำที่ถูกดูดซับไว้นั้นจะรีเจนเนอเรต (regenerate ) คือถูกกำจัดออกไป แอลกอฮอล์ที่ได้นี้เหมาะสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิง ใช้ผสมกับน้ำมันเบนซิได้เป็น แก๊สโซฮอล์ (gasohol) ซึ่งใช้ในรถยนต์ในปัจจุบัน

 

โหวตให้คะแนนบทความ


facebook