การสกัดแยกน้ำมันพืชด้วยกระบวนการ degumming โดยใช้ ceramic membrane

1. การสกัดแยกน้ำมันพืชด้วยกระบวนการdegummingโดยใช้ ceramicmembrane อาจารย์ที่ปรึกษา อ.ดร.ยงยุทธ เฉลิมชาติ

2. บทนำ 1. กระบวนการสกัดแบบดั้งเดิม • น้ำมันพืชได้มาจากการสกัดเอาน้ำมันออกจากเมล็ดกับ hexane ซึ่งสารละลายผสมนี้เรียกว่า miscella • degumming process คือขั้นตอนแรกในการทำน้ำมันพืชโดยทำการเอา phospholipids ออกโดยเติม hydrating agents (water/acid) หลังจากนั้นนำมาทำให้ตกตะกอนโดยเครื่องหมุนเหวี่ยง

3. บทนำ ต่อ 2. กระบวนการสกัดโดยใช้ membrane • การใช้ membrane ในการสกัดทำได้ 2 วิธี คือ • การสกัดแยก phospholipidออกจาก miscella • การสกัดแยกโดยใช้ตัวทำละลาย - กระบวนการ degumming ได้ถูกพัฒนาขึ้น เช่นในกระบวนการ Enzymatic phospholipase A1 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของ phospholipid ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและดำเนินไปอยู่ในสภาวะปกติ อย่างไรก็ตามในการทดลองกระบวนการนี้มีข้อเสียเพราะเอนไซม์มีราคาแพง

4. บทนำ ต่อ Membrane แบ่งออกเป็น 4 ชนิด - MF : Microfiltration >0.1µm - UF : Ultrafiltration > 0.01µm - NF : Nanofiltration > 0.001µm - RO : Reverse Osmosis > 0.0002µm

5. บทนำ ต่อ - กระบวนการ ultrafiltrationมีความยุ่งยากในการแยก triacylglycerols(มีน้ำหนักโมกุล 900 Da) จาก phospholipids (น้ำหนักโมเลกุล 800 Da) เพราะว่ามีมวลโมเลกุลที่แตกต่างกันน้อย อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่สร้างได้ง่าย เพราะ phospholipids จะมีการสร้าง micelles

6. บทนำ ต่อ • กระบวนการเกิด micelles • เป็นสารจำพวก amphoteric molecules ที่มีการรวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อน ความเข้มข้นที่น้อยที่สุดที่จะทำให้เกิด micelle เรียกว่า ความเข้มข้นวิกฤตที่เกิด micelle (CMC) มวลโมเลกุลมีผลต่อขนาดของ micelle เชื่อว่ามวลโมเลกุลของ phospholipids และจำนวน monomers มีส่วนในการเกิด micelle สภาพการมีขั้วของตัวทำละลายมีผลต่อการเกิด micelle ใน phospholipids ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ phospholipid micelle

7. ความแตกต่างระหว่างการสกัดแบบดั้งเดิมและความแตกต่างการสกัดโดยใช้ membrane • membrane ในกระบวนการแยกน้ำมันพืชมีส่วนช่วยในการลดการสูญเสียน้ำ พลังงาน และผลิตผลทางเคมีความแตกต่างกับการสกัดโดยใช้ • membrane จะทำการสกัดที่อุณหภูมิต่ำ สามารถรักษาคุณค่าทางอาหารในน้ำมันไว้ได้และยังเป็นเทคโนโลยีที่มีประโยชน์ ตัวอย่างเช่น เป็นตัวยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาการสูญเสียอิเล็กตรอนทำให้ผลิตภัณฑ์มีความคงทน ด้วยเหตุนี้การใช้ membrane จะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีกว่าการสกัดแบบดั้งเดิม

8. วัสดุและอุปกรณ์ • น้ำมันถั่วเหลือง • อ่างต้มน้ำร้อนแบบหมุนเวียนพลังงาน • rotary evaporator • Thermocouple • Spectrophotometer • HPLC with a UV–VIS detector • HPLC with a Shimadzu RF-10 AXL fluorescence detector

9. แบบการทดลอง

10. การตรวจสอบสอบทางกายภาพการตรวจสอบสอบทางกายภาพ -สี ด้วยวิธี AOCS method Cc 13e-02 -ความเป็นกรด-ด่าง(% FFA) ด้วยวิธี AOCS methodCa 5a-40 -ปริมาณวิตามิน ด้วยวิธี AOCS methodCe8-89,ตรวจสอบ HPLC โดยใช้ฟลูออเรสเซนต์เป็น detector(Shimadzu RF-10 AXL) -ปริมาณคลอโรฟิลล์ ด้วยวิธี AOCS method Ch 4-91 -ปริมาณฟอสฟอรัส ด้วยวิธี AOCS method Ca 19 – 86(AOCS,2004) สำหรับปริมาณฟอสฟอรัสต่ำๆ ให้เริ่มอ่านค่าที่ 830 nm ตามวิธีของrecommendation of Antoniassiและ Esteves(1995) - ทดสอบค่า peroxide index ด้วยวิธี AOCS methodCd 8b – 90 (AOCS,2004)

11. การทำความสะอาดmembrane ultrafiltration ล้างเครื่องด้วย เฮกเซนปริมาณ 2L re-circulating ด้วยสารละลายเฮกเซน 10 L เป็นเวลา 1 ชั่วโมง

12. ปัจจัยที่มีผลในกระบวนการทำความสะอาดmembraneปัจจัยที่มีผลในกระบวนการทำความสะอาดmembrane • ความดัน • ความเร็ว • อุณหภูมิ

13. ผลลัพธ์และการอภิปรายผลผลลัพธ์และการอภิปรายผล สภาวะทั่วไปของMembrane Membrane มีคุณลักษณะเฉพาะตัวในการให้สารละลายซึมผ่านที่ 40 °C การเกิด Permeate flux จะเกิดได้ดีที่อัตราการซึมผ่าน255 kg m‾²h‾¹ที่ 1 bar และ615 kg m‾² h‾¹ที่ 2 bar Permeate fluxนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกับความดันในแต่ละช่วง ของการกรอง Permeate flux ขึ้นอยู่กับความพรุนและความชอบน้ำของ Membrane ความมีขั้วของตัวทำละลายมีอิทธิพลอย่างมากซึ่งส่งผลต่ออัตราการไหลของตัวทำละลาย การกรองที่สมบูรณ์ และค่าความดันในแต่ละช่วงของการกรอง จากผลการทดลองล่าสุดที่ได้พบว่า Permeate flux ของ Pure Ethanol มีค่า 198 kg m‾² h‾¹และของ PureHexane มีค่า และ 215 kg m‾² h‾¹ดังนั้นกำหนดให้ใช้ Hexane ในการล้าง Membrane จึงจะดีที่สุด

14. ผลลัพธ์และการอภิปรายผลผลลัพธ์และการอภิปรายผล ลักษณะเฉพาะของ Degumming oil ในการกรอง น้ำมันถั่วเหลือง/Hexane ให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด ไม่เพียงแต่มีความสัมพันธ์กับPermeate flux เท่านั้นแต่ยังสัมพันธ์กับการกักPhospholipidด้วย แสดงรายละเอียดในตารางดังต่อไปนี้

15. ผลลัพธ์และการอภิปรายผลผลลัพธ์และการอภิปรายผล ลักษณะเฉพาะของน้ำมันก่อนและหลังนำไปผ่านกระบวนการ Degumming โดย Ultrafiltration

16. บทสรุป ในการทดลองการสกัดแยกน้ำมันพืชด้วย Ceramic Membrane โดยใช้น้ำ EthanolและHexane ด้วยกระบวนการ Degumming พบว่า Ceramic Membrane ที่ใช้ในการศึกษา มีขนาดของรูที่ใช้ในการกรองเท่ากับ 0.01μm ค่า Permeate fluxที่ดีและผลรวมของการกักPhospholipids ที่ดีควรได้ปริมาณPhosphorous สุดท้ายเท่ากับ 2.2 mg kg‾¹ การที่มีค่า Phosphorousต่ำแสดงให้เห็นว่าตัวทำละลายนั้นมีประสิทธิภาพที่จะใช้ในการสกัดสูง การทดลองนี้เป็นการพิสูจน์ให้เห็นถึงอิทธิพลของความดันคร่อม Membrane ว่าทำให้เกิดการลดลงของปริมาณ Phosphorous อย่างไร เพื่อใช้ในการปรับปรุง Permeate flux ต่อไป