การผลิตน้ำตาลรีดิวซ์ จากซางข้าวฟ่างหวาน …lib.ku.ac.th/KU/2554/kejv024n075a002.pdf · การผลิตน้ำตาลรีดิวซ์

91

ฉบบท 75 ปท 24 มกราคม - มนาคม 2554

การผลตนำตาลรดวซ จากซางขาวฟางหวาน โดยกระบวนการไฮโดรไลซสดวยกรด

Reducing Sugar Production from Sweet Sorghum Bagasse by Acid Hydrolysis

นนทกา คลายชม, เพญจตร ศรนพคณ * และ อนสษฐ ธนะพมพเมธา* Nuntika Klaichom, Penjit Srinophakun* and Anusith Thanapimmetha*

ศนยความเปนเลศแหงชาตดานปโตรเลยมปโตรเคมและวสดขนสง ภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตบางเขน

บทคดยอ

โครงงานวจยนศกษาการผลตนำตาลรดวซจากซางขาวฟางหวานโดยกระบวนการไฮโดรไลซส ดวยกรดพบวาองคประกอบสำคญ ไดแก เฮมเซลลโลส 25.42 เซลลโลส 58.23 และลกนน 14.95เปอรเซนตนำหนกแหง จากนนทำการปรบสภาพซางขาวฟางหวานดวยโซเดยมไฮดรอกไซด 10เปอรเซนตโดยนำหนก เพอกำจดลกนนพบวามปรมาณของเซลลโลสเพมขนเปน 90.37 และมปรมาณของเฮมเซลลโลส และลกนน ลดลงเปน 5.97 และ 3.56 เปอรเซนตนำหนกแหง ตามลำดบ จากนน นำซางขาวฟางหวานทผานการปรบสภาพแลวมาหาสภาวะทเหมาะสมตอการผลตนำตาลรดวซโดย กระบวนการไฮโดรไลซสดวยกรดทอณหภม 121 องศาเซลเซยส และทำการออกแบบการทดลองดวยวธ Box-Behnken เพอหาสภาวะทเหมาะสมในการไฮโดรไลซสและสมการความสมพนธของปจจยตางๆทมผลตอปรมาณนำตาลรดวซ โดยปจจยทศกษา ไดแก ความเขมขนกรดซลฟวรก เวลาทใชในการไฮโดรไลซส และสดสวนซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรดซลฟวรกพบวา สภาวะทเหมาะสมตอการผลตนำตาล รดวซคอ ความเขมขนของกรดซลฟวรกท 21.44 เปอรเซนตนำหนกโดยปรมาตร เวลาทใชในการ ไฮโดรไลซส 72.34 นาท และสดสวนของซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรดซลฟวรกเทากบ 1:19.3 กรมตอมลลลตร จะไดปรมาณนำตาลรดวซเทากบ 34.97 เปอรเซนตกรมตอกรมนำหนกแหง และเมอ ทำการเปรยบเทยบปรมาณนำตาลรดวซจากสมการทไดจากการออกแบบการทดลองกบการทดลองจรง พบวานำตาลรดวซทไดจากการทดลองมคานอยกวาคาจากสมการเทากบ4.23เปอรเซนต

* Corresponding author. Tel.: +66942-8555 ext. 1234; fax: +66561-4621

E-mail address: [email protected] (A. Thanapimmetha) [email protected] (P. Srinophakun)

วศวกรรมสาร มก. 92

คำนำ (Introduction)

เชอเพลงชวภาพเปนอกทางเลอกหนงของ

พลงงานทดแทน โดยเฉพาะเอทานอล ทไดจาก

กระบวนการเทคโนโลยชวภาพ โดยใชนำตาลรดวซ

ทไดจากการเปลยนแปง หรอเซลลโลสทเปนองค-

ประกอบหลกอยในโครงสรางของพช เขาสกระบวน-

การหมกไดเปนเอทานอล

ขาวฟางหวาน (Sweet Sorghum หรอ

Sorgo) มชอวทยาศาสตรวา Sorghum bicolor

(Linn) Moench เปนพชทใชประโยชนไดหลาก

หลาย เชน ผลตเอทานอล นำเชอม และอาหารสตว

จดเปนพชทมอายการเกบเกยวสนจงปลกไดปละ

หลายครง มปรมาณนำตาลในลำตนใกลเคยงกบ

ออย จดเปนพชทมคณสมบตทนแลงไดดและให

ผลผลตชวมวลสง (ประสทธ, 2549)

ในแตละปมวสดเหลอทงจากการเกษตรเปน

จำนวนมาก ซางขาวฟางหวานกเปนพชอกชนดหนง

ทเหลอในปรมาณมากเชนกน ซงปจจบนยงไมม

การนำซางขาวฟางหวานไปใชประโยชนเทาทควร

จงมการคดนำซางขาวฟางหวานมาเพมมลคาโดย

ใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมผลตเอทานอล

การไฮโดรไลซส (Hydrolysis) เปนการยอย-

สลายโพลเมอรของนำตาล หรอโมโนแซคคาไรค

ใหสนลง สามารถทำได 2 วธ โดยวธแรกคอ การ

ไฮโดรไลซสดวยสารเคม ซงแบงไดเปนการไฮโดร-

ไลซสดวยกรด และการไฮโดรไลซสดวยดาง ในงาน

Key words

Sweet Sorghum Bagasse, Acid Hydrolysis, Reducing Sugars, Box-Behnken Design

Abstract

The production of reducing sugars from sweet sorghum bagasse by acid hydrolysis was investigated. Sweet sorghum bagasse used in this study contained 25.42%hemicelluloses, 58.23% celluloses and 14.95% lignin. A chemical pretreatment processwas applied to remove lignin using 10% (w/v)NaOH. The results show that after thepretreatment bagasse composes of 90.37% cellulose, 5.97% hemicellulose and 3.56%lignin.ThenthestudyemployedtheresponsesurfaceBox-Behnkendesignstooptimizethe hydrolysis conditions. Thematerialwas hydrolyzedwith sulfuric acid at differentconcentration,hydrolysistimeandtheratioofbagassetosulfuricacidsolutionat121 C in an autoclave to obtain reducing sugar. The optimal conditions,which obtained thehighestreducingsugaryieldof34.97%g/gdryweight,wereperformedat21.44%(w/v)H2SO4 , 72.34minutes and 1:19.3 (g/ml) bagasse and sulfuric acid ratio. The deviationvaluebetweenmodelpredictedandtheexperimentalresultswas4.23%.

การผลตนำตาลรดวซจากซางขาวฟางหวาน โดยกระบวนการไฮโดรไลซสดวยกรด 93


วจยของ Dawson และ Boopathy (2006) ได

ทำการเปรยบเทยบปรมาณเอทานอลทไดจาก

การไฮโดรไลซสดวยกรดและดาง พบวาปรมาณ

เอทานอลทไดจากการไฮโดรไลซสดวยกรดมปรมาณ

สงกวาดางเกอบประมาณ 3 เทา และยงพบวาม

การใชดางเปนสารเคมในการปรบสภาพวตถดบ

มากกวา อกทงในงานวจยสวนมากนยมใชกรดใน

การไฮโดรไลซส เนองจากทำไดงาย และเวลาทใช

ทำปฏกรยาสน (Chandel และคณะ, 2006) เชน

Tellez-Luis และคณะ ป ค.ศ. 2002 ไดทำการ

ศกษากระบวนการไฮโดรไลซสซางขาวฟางหวาน

ดวยกรดซลฟวรก เพอทจะผลตไซลทอล พบวา ท

ความเขมขนของกรดซลฟวรก 2 เปอรเซนตโดย

ปรมาตรอณหภม 122 องศาเซลเซยส เปนเวลา 71

นาท จะไดปรมาณผลผลตเปนนำตาลไซโลส 18.17

กรมตอลตร นำตาลกลโคส 6.73 กรมตอลตร

เฟอรฟวรอล 0.9 กรมตอลตร และกรดอะซตก

1.51 กรมตอลตร วธทสองคอ การไฮโดรไลซสดวย

เอนไซม Jingyang และคณะ ป ค.ศ. 2008 ได

ทำการเปรยบเทยบปรมาณเอทานอลทผลตได

จากซางขาวฟางหวานทผานการไฮโดรไลซสดวย

กรดฟอสฟอรกกบการไฮโดรไลซสดวยเอนไซม

พบวาปรมาณเอทานอลทไดจากการหมกนำตาล

รดวซทผานการไฮโดรไลซสดวยกรดมคา 14.5 กรม

ตอลตร ในขณะทปรมาณเอทานอลทไดจากการ

ไฮโดรไลซสดวยเอนไซม จะใหปรมาณเอทานอล

เพยง 5.4 กรมตอลตรเทานน

การปรบสภาพวตถดบ มวตถประสงคเพอ

กำจดลกนน และเปนการปรบโครงสรางของเซลลโลส

ใหอยในสภาพทเหมาะสมตอการไฮโดรไลซส โดย

ในงานวจยของ Krishna และ Chowdary (2000)

พบวาในการปรบสภาพจะชวยกำจดลกนน อกทง

เปนการลดโครงสรางทมลกษณะเปนผลกของ

เซลลโลสและชวยเพมพนทผวในการเขาทำปฏกรยา

ดงนนวตถประสงคของงานวจยนกเพอทจะ

ศกษาความเปนไปไดในการผลต เอทานอลจากซาง

ขาวฟางหวาน รวมทงศกษาหาสภาวะทเหมาะสม

ตอการผลตนำตาลรดวซ โดยการใชวธทางสถต

มาชวยในการวเคราะหผล ซงปจจยทศกษาไดแก

ความเขมขนของกรด เวลาทใชในการทำปฏกรยา

และสดสวนของของซางขาวฟางหวานตอสารละลาย

กรด เปนตน

วสดและวธการ (Materials and Methods)

>> วสด

ซางขาวฟางหวานทนำมาศกษาไดรบความ

อนเคราะหจากศนยวจยขาวโพดและขาวฟาง

แหงชาต (ไรสวรรณ) อ.ปากชอง จ.นครราชสมา

การเตรยมวตถดบทำโดยนำซางขาวฟางหวานมา

หนเปนชนขนาดเลก แลวนำไปอบทอณหภม 65

องศาเซลเซยส เปนเวลา 2 วน จนนำหนกคงท

จากนนนำมาลดขนาดดวยเครองบด และทำการ

ศกษาองคประกอบของซางขาวฟางหวาน ดงน

เฮมเซลลโลส เซลลโลส ลกนน และเถา ดวยเครอง

วเคราะหปรมาณเยอใย ตามวธของ Romero และ

คณะ (2009)

>> วธการปรบสภาพซางขาวฟางหวาน ดวยดางทความเขมขนตางๆ

นำซางขาวฟางหวานทผานการลดขนาดมา

ทำการปรบสภาพดวยโซเดยมไฮดรอกไซดทความ

เขมขนตางๆ ดงน 5 10 และ 15 เปอรเซนตโดย

นำหนก ทอณหภม 121 องศาเซลเซยส เปนเวลา

25 นาท จากนนนำซางขาวฟางหวานมาลางดวย

นำกลนใหไดคาความเปนกรด - ดางเทากบ 7 แลว


นำไปอบทอณหภม 65 องศาเซลเซยส จนกระทง

นำหนกคงท จากนนนำซางขาวฟางหวานทผานการ

ปรบสภาพมาวเคราะหองคประกอบ และทำการ

เปรยบเทยบองคประกอบของซางขาวฟางหวานกอน

และหลงการปรบสภาพดวยโซเดยมไฮดรอกไซดท

ความเขมขนตางๆ

>> วธการไฮโดรไลซส เพอศกษาหาสภาวะ ทเหมาะสมตอการผลตนำตาลรดวซ โดยทำการออกแบบการทดลองดวยวธ Box-Behnken

ในงานวจยของขวญสดา (2549) กบรตตยาพร

และศตาภา (2553) กลาววาอณหภมเปนปจจย

ทมผลมากทสดตอการผลตนำตาลรดวซ โดยเมอ

อณหภมเพมขนจะสงผลใหปรมาณนำตาลรดวซ

เพมขนดวย แตเนองจากขอจำกดของเครองมอ

ทใชในงานวจยจงไมสามารถเพมอณหภมในการ

ไฮโดรไลซสได ดงนนในงานวจยนจงใชอณหภม

121 องศาเซลเซยสในการทดลอง จากนนทำการ

ออกแบบการทดลองโดยวธ Box-Behnken ในการ

ไฮโดรไลซสดวยกรดเพอหาสภาวะทเหมาะสมตอ

การผลตนำตาลรดวซ โดยปจจยททำการศกษาไดแก

ความเขมขนของกรดซลฟวรก 15-55 เปอรเซนต

นำหนกตอปรมาตร เวลาทใชในการไฮโดรไลซส 40-

120 นาท และสดสวนของซางขาวฟางหวานตอสาร

ละลายกรดซลฟวรก 1:10-1:30 กรมตอมลลลตร

จากนนวเคราะหปรมาณนำตาลรดวซดวยวธ DNS

ตามวธของ Miller (1959) นำคาทไดมาวเคราะห

ผลทางสถต สรางกราฟพนผวการตอบสนอง และ

หาสมการเพอทำนายปรมาณนำตาลรดวซจาก

การไฮโดรไลซส ทำการทดลองเพอเปรยบเทยบผล

โดยนำคาท ไดจากสมการทางคณตศาสตรมา

เปรยบเทยบกบคาทไดจากการทดลอง

ผลการทดลองและวจารณ (Results and Discussion)

>> องคประกอบของซางขาวฟางหวาน

จากการว เคราะหองคประกอบของซาง

ขาวฟางหวานกอนการปรบสภาพดวยโซเดยม-

ไฮดรอกไซด พบวาซางขาวฟางหวาน กอนปรบสภาพ

ดงแสดงในตารางท 1 มปรมาณของเซลลโลส

เฮมเซลลโลส ลกนน และเถา เทากบ 58.23, 25.42,

14.95 และ 1.40 เปอรเซนตนำหนกแหง ตามลำดบ

เมอพจารณาเปรยบเทยบองคประกอบของซาง

ขาวฟางหวานกบวสดในกลมทนยมใชในการผลต

เอทานอล เชน ชานออย ฟางขาว ซงขาวโพด พบวา

มปรมาณของเซลลโลสทใกลเคยงกน ดงนนจง

เหนวาซางขาวฟางหวานมความเหมาะสมทจะนำ

มาใชในการผลตเอทานอลได

>> การปรบสภาพซางขาวฟางหวานให เหมาะสมตอการไฮโดรไลซสดวยดาง ทความเขมขนตางๆ

จากงานวจยกอนหนานของนนทกา (2552)

ไดศกษากระบวนการไฮโดรไลซสดวยกรดของ

ซางขาวฟางหวานทไมไดผานการปรบสภาพ พบวา

ปรมาณนำตาลรดวซเมอผานการไฮโดรไลซสเทากบ

19.67 เปอรเซนตกรมตอกรมนำหนกแหง ซงผวจย

เสนอวาควรทำการปรบสภาพวตถดบกอนไฮโดร-

ไลซส เพอเพมพนทผวในการทำปฏกรยาไฮโดรไลซส

ของเซลลโลส โดยคาดวาปรมาณนำตาลรดวซทได

นาจะมคาทมากขน ทำใหซางขาวฟางหวานมความ

เปนไปไดสงทจะนำไปผลตเอทานอล ซงผลการ

ทดลองแสดงในตารางท 1



เซลลโลส 58.23 86.18 90.37 91.10

เฮมเซลลโลส 25.42 9.70 5.97 5.82

ลกนน 14.95 3.97 3.56 2.97

เถา 1.40 0.15 0.10 0.11 จากรปท 1 (ก) จะเหนวาซางขาวฟางหวาน

จะมลกษณะพนผวท เรยบ มโครงสรางท เรยง

ตวอยางหนาแนนและแขงแรง แตเมอพจารณา

รปท 1 (ข) โครงสรางเรมจดเรยงตวไมเปนระเบยบ

เนองจากโซเดยมไฮดรอกไซดเขาไปทำลายโครงสราง

ของลกนนทปกคลมอยภายนอกดงนนการปรบ

สภาพจงชวยใหวตถดบอยในสภาพทงายตอการ

ไฮโดรไลซส

>> การไฮโดรไลซส

1. ผลการศกษาหาสภาวะทเหมาะสมตอ การผลตนำตาลรดวซโดยออกแบบ การทดลองดวยวธBox-Behnken

ทำการออกแบบการทดลองโดยวธ Box-

Behnken เพอหาสภาวะทเหมาะสม ตอการผลต

นำตาลรดวซ โดยใชอณหภมท 121 องศาเซลเซยส

ในการทดลอง จากนนทำการศกษาความเขมขน

ของกรดซลฟวรกระหวาง 15-55 เปอรเซนตโดย

ปรมาตร เวลาในการไฮโดรไลซส 40-120 นาท และ

สดสวนของซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรด

ซลฟวรก 1:10-1:30 กรมตอมลลลตร ผลการศกษา

แสดงในตารางท 2

ผลการปรบสภาพซางขาวฟางหวานดวย

โซเดยมไฮดรอกไซดทความเขมขน 5 10 และ 15

เปอรเซนตโดยนำหนก พบวาทความเขมขนตางกน

สงผลใหองคประกอบซางขาวฟางหวานตางกนดวย

คอเมอเพมความเขมขนของโซเดยมไฮดรอกไซด

จะทำใหปรมาณของเซลลโลสเพมขน ในขณะท

ปรมาณของเฮมเซลลโลส และลกนนลดลง

เมอเปรยบเทยบซางขาวฟางหวานทผานการ

ปรบสภาพดวยโซเดยมไฮดรอกไซดความเขมขน 10

และ 15 เปอรเซนตโดยนำหนก พบวาปรมาณของ

เซลลโลสจะเพมขนเพยง 0.73 เปอรเซนตเทานน

ดงนนจงเลอกซางขาวฟางหวานทถกปรบสภาพดวย

โซเดยมไฮดรอกไซด 10 เปอรเซนตโดยนำหนกไป

ใชในกระบวนการไฮโดรไลซสตอไป โดยโครงสราง

และพนผวของซางขาวฟางหวานทปรบสภาพดวย

โซเดยมไฮดรอกไซด 10 เปอรเซนตโดยนำหนก

แสดงดงรปท 1 (ก) และ 1 (ข)

กอน ปรบ 5 10 15 สภาพ

ตารางท 1 องคประกอบของซางขาวฟางหวานท ผานการปรบสภาพดวยดางทความ เขมขนตางๆ

(ก) (ข)

รปท 1 โครงสราง และพนผวของซางขาวฟางหวาน

เมอสองดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอน

(SEM) กำลงขยาย 2,000 เทา (ก) กอน

ปรบสภาพ (ข) หลงปรบสภาพ

องค ประกอบ

ความเขมขนของ โซเดยมไฮดรอกไซด

(เปอรเซนตโดยนำหนก)


2.ผลการวเคราะหอทธพลของตวแปรอสระ ตอปรมาณนำตาลรดวซ

การวเคราะหอทธพลของตวแปรอสระตอ

ปรมาณนำตาลรดวซ สามารถวเคราะหความสมพนธ

ของตวแปรตางๆ ไดในรปของ Surface Plot และ

Contour Plot ดงรปท 2 ถง 4 ดงน

เมอพจารณารปท 2 (ก) และ (ข) แลวนน

จะเหนไดวา อทธพลของความเขมขนกรดซลฟวรก

มผลตอปรมาณนำตาลรดวซ โดยพบวาปรมาณ

ตารางท 2 ปรมาณนำตาลรดวซทไดจากการทดลองศกษาสภาวะทเหมาะสมของการไฮโดรไลซสดวยกรด ซลฟวรก โดยวธ Box-Behnken

1 15 1:10 80 26.57 29 29.81 28.46 1.69 2 55 1:10 80 15.39 16.53 18.79 16.9 1.73 3 15 1:30 80 26.03 23.28 25.65 24.99 1.49 4 55 1:30 80 7.24 5.78 6.59 6.53 0.73 5 15 1:20 40 22.6 23.82 22.76 23.06 0.66 6 55 1:20 40 12.56 14.42 12.07 13.01 1.24 7 15 1:20 120 26.89 28.03 27.14 27.35 0.6 8 55 1:20 120 6.56 8.42 8.26 7.75 1.03 9 35 1:10 40 25.76 27.22 24.46 25.81 1.38 10 35 1:30 40 18.85 17.88 17.55 18.09 0.67 11 35 1:10 120 19.44 21.22 20.41 20.36 0.89 12 35 1:30 120 12.21 12.8 11.72 12.24 0.54 13 35 1:20 80 31.92 28.84 32.56 31.11 1.99 14 35 1:20 80 30.30 27.87 31.27 29.81 1.75 15 35 1:20 80 31.27 29 29.49 29.92 1.19

Run H R T ปรมาณนำตาลรดวซ*

SD 1 2 3 เฉลย

หมายเหต * เปอรเซนตกรมตอกรมนำหนกแหง

H = ความเขมขนของกรดซลฟวรก (เปอรเซนตโดยปรมาตร)

T = เวลาทใชในการไฮโดรไลซส (นาท)

R = สดสวนซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรดซลฟวรก (กรมตอมลลลตร)

นำตาลรดวซจะมคาเพมขนเมอความเขมขนของกรด

ซลฟวรกเพมขนจาก 15 ถง 35 เปอรเซนตนำหนก

โดยปรมาตร ในทางกลบกนหากเพมความเขมขน

กรดซลฟวรกมากกวา 35 เปอรเซนตนำหนกโดย

ปรมาตร พบวาปรมาณนำตาลรดวซมคาลดลง

เนองจากปรมาณความเขมขนของกรดทมากเกนไป

จะไปทำลายโครงสรางของนำตาลรดวซเกดเปนสาร

ประกอบทเปนพษเชน อนพนธของฟแรน เฟอร-

ฟวรอล 5-ไฮดรอกซเมทธลเฟอรฟวรอล และสาร

ประกอบฟโนลก (Palmqvist และ Hahn-Hagerdal,



(ก) (ข)

(ก) (ข)

(ก) (ข)

รปท 2 อทธพลของความเขมขนของกรดซลฟวรกกบสดสวนซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรดซลฟวรก

ตอปรมาณนำตาลรดวซ

รปท 3 อทธพลของความเขมขนของกรดซลฟวรกกบเวลาทใชในการไฮโดรไลซสตอปรมาณนำตาลรดวซ

รปท 4 อทธพลของเวลาในการไฮโดรไลซสกบสดสวนซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรดซลฟวรกตอ

ปรมาณนำตาลรดวซ


Term Coef p-value

Constant -24.5581 0.027

%H2SO4 (H) 1.1226 0.003

Solid-liquid Ratio (R) 1.1375 0.007

Time (T) 0.7000 0.001

%H2SO4*%H2SO4 (H2) -0.0155 0.001

Solid-liquid Ratio*Solid-liquid

Ratio (R2) -0.0175 0.003

Time*Time (T2) -0.0039 0.001

%H2SO4*Solid-liquid Ratio (HR) -0.0052 0.102

%H2SO4*Time (HT) -0.0030 0.039

Solid-liquid Ratio*Time (RT) -0.0001 0.913

1999) โดยดงโมเลกลของไฮโดรเจน และออกซเจน

ออกจากโมเลกลของนำตาล จงทำใหปรมาณนำตาล

รดวซลดลง (ดษฎ, 2550)

เมอพจารณารปท 3 (ก) และ (ข) ประกอบกน

จะเหนไดวา อทธพลของเวลาทใชในการไฮโดรไลซส

มผลตอปรมาณนำตาลรดวซ คอปรมาณนำตาล

รดวซจะเพมขนเมอเวลาในการไฮโดรไลซสเพมขน

ตงแตในชวง 40 ถง 80 นาท แตถาเพมเวลาในการ

ไฮโดรไลซสมากกวา 80 นาท พบวาปรมาณนำตาล

รดวซมคาลดลง เปนเพราะเกดสารประกอบทเปน

พษคอ เฟอรฟวรอล และสารประกอบฟโนลก โดย

ปรมาณของสารประกอบดงกลาวจะเพมสงขนตาม

ระยะเวลาในการไฮโดรไลซส ซงในงานวจยของ

Aguilar และคณะ ป ค.ศ. 2002 ไดกลาวไววา

ความเขมขนของกรดกบระยะเวลาในการไฮโดรไลซส

มผลตอการเกดสารประกอบดงกลาว

เมอพจารณารปท 4 (ก) และ (ข) พบวา

ปรมาณนำตาลรดวซจะเพมขนเมอสดสวนของ

ซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรดเพมขนจาก

1:10 ถง 1:20 แตหากเพมสดสวนของซางขาว-

ฟางหวานตอสารละลายกรดมากกวา 1:20 กรมตอ

มลลลตร พบวาปรมาณนำตาลรดวซมคาลดลง

3.ผลการวเคราะหความเหมาะสมของ แบบจำลอง

3.1 การวเคราะหหาคาสมประสทธ

การถดถอย (βi) ของตวแบบ

การทดลอง full quadratic model สามารถ

สรางสมการแบบการทดลองไดดงน

ตารางท 3 คาสมประสทธการถดถอยของการหา สภาวะทเหมาะสมตอการผลตนำตาล รดวซโดยกระบวนการไฮโดรไลซส

หมายเหต

Coef คอ คาสมประสทธการถดถอยของแตละ

ตวแปรในสมการ full quadratic

p-value คอ ตวสถตทใชในการทดสอบสมมตฐานและ

ความนาจะเปน

โดยท β คอ คาสมประสทธการถดถอย

ของแตละตวแปรในสมการ

ซงสามารถนำแบบจำลองมาอธบายความ

สมพนธระหวางปรมาณนำตาลรดวซกบตวแปร

อสระตางๆ ได

แบบจำลอง full quadratic สามารถแสดง

คาสมประสทธการถดถอยไดดงตารางท 3 ดงน

จากตารางท 3 นำคาสมประสทธของแตละ

ตวแปรอสระมาเขยนเปนสมการท (2) เพอแสดง

ความสมพนธระหวางปรมาณนำตาลรดวซ (เปอรเซนต

กรมตอกรมนำหนกแหง) และตวแปรอสระตางๆ ได

ดงน

(1)



Source DF SS MS F p

Regression 9 2024.63 224.959 38.49 0.000

Residual 5 29.22 5.844

Error

Total 14 2053.85

R-Sq = 98.6% R-Sq(adj) = 96.0%

3.2 การวเคราะหความแปรปรวน

(ANOVA) และคาสมประสทธ

การตดสนใจ (R2)

H0 : β1, β2,.., β9 = 0 ตวแปรอสระ

ทกตวไมมอทธพลตอตวแปรตาม

H1 : β1, β2,.., β9 ≠ 0 มตวแปรอสระ

อยางนอยหนงตวทมอทธพลตอตวแปรตาม

จะปฏเสธ H0 กตอเมอคา p-value ของ

ตวแปรอสระมคานอยกวาระดบนยสำคญทกำหนด

โดยไดกำหนดใหคานยสำคญมคาเทากบ 0.05 เมอ

พจารณาสวนของ Interaction terms ไดแก HR

HT และ RT จากตารางท 3 พบวาคา p-value ของ

HR และ RT มคามากกวา 0.05 แสดงวาความ

สมพนธระหวางปรมาณนำตาลรดวซกบตวแปร

อสระ HR และ RT มคานยสำคญทระดบความ

เชอมนตำกวา 95 เปอรเซนต ดงนนเมอพจารณา

ความสำคญของตวแปรในแตละเทอม จะสามารถ

ลดรปสมการไดดงน

ปรมาณนำตาลรดวซ = -24.5581+1.1226H

+1.1375R +0.7000T-0.0155H2-0.0175R2-

0.0039T2-0.0052HR-0.0030HT-0.0001RT (2)

การวเคราะหคาความแปรปรวนจะใชอธบาย

แบบจำลอง full quadratic วามความเชอถอไดและ

มความเหมาะสมหรอไม โดยจากตารางท 4 พบวา

คาแจกแจงปกต (F-test) ของแบบจำลองมคา

เทากบ 38.49 (p<0.05) และมคาสมประสทธการ

ตดสนใจททำการปรบคาแลวสงถง 96 เปอรเซนต

ดงนนแสดงวาแบบจำลองมความเหมาะสมใน

การนำมาเปนตวแบบอธบายผลการทดลอง

3.3 การวเคราะหนยสำคญของ

คาสมประสทธการถดถอย (βi)

ของแตละตวแปรอสระ

เปนการทดสอบสมมตฐานเกยวกบคา

สมประสทธการถดถอยของตวแปรอสระทไดจาก

ตารางท 3 เพอเปนการทดสอบวาตวแปรอสระ

แตละตวในสมการท (2) นนมอทธพลตอปรมาณ

นำตาลรดวซหรอไม

ทำการกำหนดสมมตฐานโดย

ตารางท 4 ตารางวเคราะหความแปรปรวน

ปรมาณนำตาลรดวซ = -24.5581+1.1226H+

1.1375R+0.7000T-0.0155H2-0.0175R2-

0.0039T2-0.0030HT (3)

4. ผลการวเคราะหหาสภาวะทเหมาะสม สำหรบการทดลอง

เปนการนำเอาเทคนคทเรยกวา Simultaneous

Optimization Technique มาใชในการวเคราะห

หาสภาวะทเหมาะสม ซงจะแสดงผลออกมาดงรป

ท 5 โดยการหาสภาวะทเหมาะสมกเพอเปนการ

ยนยนวาสามารถนำสมการมาใชในการพยากรณ

ปรมาณนำตาลรดวซไดหรอไม

สภาวะทเหมาะสมในการไฮโดรไลซสตอ

การผลตนำตาลรดวซทไดจากวธ Box-Behnken

แสดงในรปท 5 พบวาสภาวะทเหมาะสมคอ ทความ

เขมขนของกรดซลฟวรก 21.44 เปอรเซนตนำหนก

โดยปรมาตร เวลาทใชในการไฮโดรไลซส 72.34 นาท


และสดสวนของซางขาวฟางหวานตอสารละลายกรด

เปน 1:19.3 กรมตอมลลลตร จากนนนำคาสภาวะ

ทเหมาะสมนไปทำการทดลอง และเปรยบเทยบ

คาปรมาณนำตาลรดวซทไดกบสมการท (3) พบวา

จะไดปรมาณนำตาลรดวซจากการทดลองเทากบ

33.49±0.92 เปอรเซนตกรมตอกรมนำหนกแหง

สวนปรมาณนำตาลรดวซทไดจากการคำนวณตาม

สมการจะมคาเทากบ 34.97 เปอรเซนตกรมตอกรม

นำหนกแหง และเมอทำการเปรยบเทยบคาปรมาณ

นำตาลรดวซทได พบวาคาความคลาดเคลอนจาก

การคำนวณตามสมการและผลการทดลองจรงจะม

คาเทากบ 4.23 เปอรเซนต ซงคาความคลาดเคลอน

ทยอมรบไดไมควรมากเกน 5 เปอรเซนต ดงนน

จงอนมานไดวาสมการท (3) สามารถนำมาใชเปน

สมการตวแบบในการพยากรณปรมาณนำตาล

รดวซได

สรปผลการทดลอง (Conclusions)

ทำการเปรยบเทยบองคประกอบของซาง

ขาวฟางหวาน ไดแก เฮมเซลลโลส เซลลโลส และ

ลกนน กอนและหลงการปรบสภาพดวยโซเดยม-

ไฮดรอกไซด ผลจากการวเคราะหพบวาหลงการ

ปรบสภาพ ปรมาณของเซลลโลสเพมขนเปน 2 เทา

ของปรมาณเซลลโลสเรมตน และในสวนของปรมาณ

ลกนนจะลดลง 3 เทาของปรมาณลกนนเรมตน

ทำใหสรปไดวาการปรบสภาพวตถดบจะชวยกำจด

ลกนนทหมเซลลโลส มผลใหปรมาณเซลลโลสเพมขน

และจากปรมาณเซลลโลสทสงถง 90 เปอรเซนต

ทำใหมความเปนไปไดในการนำไปเปนวตถดบเพอ

ผลตนำตาลรดวซ และใชเปนสารตงตนในการผลต

เอทานอลตอไป จากการนำซางขาวฟางหวานทผาน

การปรบสภาพมาศกษาหาสภาวะทเหมาะสมในการ

ผลตนำตาลรดวซในกระบวนการไฮโดรไลซสดวย

กรดซลฟรก โดยออกแบบการทดลองดวยวธ Box-

Behnken พบวาสภาวะทเหมาะสมตอการผลต

นำตาลรดวซ คอ ทความเขมขนของกรดซลฟวรก

21.44 เปอรเซนตนำหนกโดยปรมาตร เวลาทใช

ในการไฮโดรไลซส 72.34 นาท และสดสวนของซาง

ขาวฟางหวานตอสารละลายกรดซลฟวรก 1:19.3

กรมตอมลลลตร จะไดปรมาณนำตาลรดวซเทากบ

34.97 เปอรเซนตกรมตอกรมนำหนกแหง ผลจากการ

วเคราะหทางสถตสามารถสรางสมการแสดงความ

สมพนธระหวางปรมาณนำตาลรดวซ (เปอรเซนต

กรมตอกรมนำหนกแหง) กบตวแปรอสระตางๆ ได

ดงสมการดงน

รปท 5 สภาวะทเหมาะสมตอการผลตนำตาลรดวซ

ปรมาณนำตาลรดวซ = -24.5581+1.1226H+

1.1375R+0.7000T-0.0155H2-0.0175R2-

0.0039T2-0.0030HT

เมอเปรยบเทยบองคประกอบของซางขาว-

ฟางหวานหลงการปรบสภาพ และปรมาณนำตาล

รดวซทไดจากการไฮโดรไลซสกบวสดทางการเกษตร

ชนดอนทใชในการผลตเอทานอลแลว ทำใหซางขาว-

ฟางหวานมความเปนไปไดในการใชเปนวตถดบ

ในการผลตเอทานอล



กตตกรรมประกาศ (Acknowledgement)

ขอขอบคณสถาบนวจย และพฒนาแหง

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร (KURDI) ศนยความ

เปนเลศแหงชาตดานปโตรเลยม ปโตรเคม และวสด

ขนสง และบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยเกษตร-

ศาสตร ทใหการสนบสนนทนวจย ขอขอบคณ

ศนยวจยขาวโพดและขาวฟางแหงชาต (ไรสวรรณ)

ทใหความอนเคราะหซางขางฟางหวานมาใชใน

งานวจย ขอขอบคณหองปฏบตการวศวกรรมชว

กระบวนการ และภาควชาวศวกรรมเคม มหาวทยาลย

เกษตรศาสตร ท เออเฟอสถานท เครองมอและ

อปกรณตางๆ

เอกสารอางอง (References)

1. ขวญสดา อนอน. (2549). การยอยชานออยดวยวธทางเคมเพอการผลตเอทานอล. วทยานพนธ

มหาวทยาลยขอนแกน.

2. ดษฎ อตภาพ. (2550). Carbohydrate technology. Division of biochemical technology, School

of bioresources and technology, King Mongkut’s University of Technology.

3. นนทกา คลายชม, อนสษฐ ธนะพมพเมธาและเพญจตร ศรนพคณ. (2552). การผลตนำตาลรดวซจาก

ซางขาวฟางหวานโดยกระบวนการไฮโดรไลซสดวยกรด. การประชมวชาการมหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตกำแพงแสนครงท 6, 8-9 ธนวาคม 2552.

4. ประสทธ ใจศล. (2549). ขาวฟางหวานพนธ มข.40 เพอผลตเอทานอล. ศนยวจยปรบปรงพนธพช

เพอการเกษตรทยงยน. คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน.

5. รตตยาพร รอดเจรญ และศตาภา พรหมศร. (2553). การผลตนำตาลรดวซจากซางขาวฟางหวานโดย

กระบวนการไฮโดร ไลซสดวยกรด. วศวกรรมเคม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตบางเขน

กรงเทพฯ.

6. Aguilar, R., Ramirez, J.A., Garrote, G. and Vazquez, M. (2002). Kinetic Study of The Acid

Hydrolysis of Sugarcane Bagasse. J. Food Eng V. 55: 309-318.

7. Chandel, A.M., Kapoor, R.K., Singh, A. and Kuhad, R.C. (2006). Detoxi-fication of Sugarcane

Bagasse Hydrolysate Improves Ethanol Production by Candida shehatae NCIM 3501.

Bioresource Tech V. 98: 1947-1950.

8. Dawson, L. and Boopathy, R. (2006). Use of Post-Harvest Sugarcane Residue for Ethanol

Production. Bioresource Tech V. 98: 1695-1699.


9. Jingyang, B., Jianliang, Y., Zhang, X. and Tianwei, T. (2008). Ethanol Production from Sweet

Sorghum Residual. College of Life Science and Technology V. 4: 452-455.

10. Krishna S.H. and Chowdary G.V. (2000). Optimization of Simultaneous Saccharification and

Fermentation for Production of Ethanol from Lignocellulosic Biomass. J. Agri and Food Chem

V. 48: 1971-1976.

11. Miller G.L. (1959). Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugars.

Anal Chem V. 31: 426-429.

12. Palmqvist, E. and Hahn-Hagerdal, B. (2002). Fermentation of Lignocel-lulosic Hydrolysates.

I: Inhibition and Detoxification. Bioresource Tech V. 74: 17-24.

13. Romero, I., Ruiz, E., Castro, E. and Moya, M. (2009). Acid Hydrolysis of Olive Tree Biomass.

J. Chem Eng Res and Des,doi: 10.1016/j.cherd. 2009.10.007.

14. Tellez-Luis, S.J., Ramirez, J.A. and Vazquez, M. (2002). Mathematical Modeling of Hemicellulosic

Sugar Production from Sorghum Straw. J. Food Eng V. 52: 285-291.

Documents

การผลิตน้ำตาลรีดิวซ์ จากซางข้าวฟ่างหวาน …lib.ku.ac.th/KU/2554/kejv024n075a002.pdf · การผลิตน้ำตาลรีดิวซ์