การผลิตน้ำเชื่อมกลูโคสจากการย่อยกากมันสำปะหลัง

Abstract

กากมันสำปะหลังเป็นผลพลอยได้ของการผลิตแป้งมันสำปะหลัง มีราคาถูกและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแป้งที่เหลือตกค้างจากกระบวนการผลิตประมาณร้อยละ 50 ของน้ำหนักแห้ง จึงมีความเป็นไปได้สูงในการจะนำมาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตน้ำเชื่อมกลูโคส งานวิจัยนี้ได้ศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตน้ำเชื่อมกลูโคสโดยเน้นถึงการย่อยแป้งที่มีอยู่ในกากมันไปเป็นกลูโคสด้วยวิธีการต่างๆ ทั้งโดยการใช้กรดและใช้เอนไซม์ จากการเปรียบเทียบประสิทธิภาพการผลิตของการย่อยกากมันสำปะหลังด้วยกรด 3 ชนิด คือ กรดซัลฟิวรัส กรดออกซาลิก และกรดซัลฟิวริก พบว่าประสิทธิภาพสูงสุดได้จากการย่อยกากมันสดที่มีมวลแห้ง 5 กรัม ด้วยกรดซัลฟิวริวเข้มข้น 1 โมลาร์ ปริมาตร 10 มล. ปรับสภาพความเป็นกรด-ด่างของสารละลายที่ได้ด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต หลังการปั่นแยกตะกอนแคลเซียมซัลเฟตออกจากน้ำเชื่อมทำการล้างตะกอน 4 ครั้งด้วยน้ำขจัดไอออน ก็เพียงพอแก่การนำกลูโคสส่วนที่จะสูญเสียไปกับตะกอนนั้นกลับคืนมา เมื่อนำสภาวะดังกล่าวไปใช้ในการย่อยที่มีการแปรอุณหภูมิและระยะเวลาที่ใช้ตามจนลพลศาสตร์การย่อยอันดับที่ 1 พบว่า ค่าคงที่อัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 100 , 110 และ 115 องศาเซลเซียส มีค่า 0.0485 , 0.0581 และ 0.0599 (นาที)-1 ตามลำดับ โดยมีค่าพลังงานกระตุ้นของการเกิดปฏิกิริยาเท่ากับ 22.55 กิโลจูลต่อโมล ซึ่งสภาวะที่ให้ประสิทธิภาพการผลิตด้วยกรดที่ดีที่สุด เกิดจากการย่อยภายใต้อุณหภูมิ 115 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที เกิดการเปลี่ยนแปลงได้ร้อยละ 52.67 ของน้ำหนักกากมันเริ่มต้น และน้ำเชื่อมกลูโคสที่เกิดขึ้นมีความเข้มข้น 158.55 กรัมต่อลิตร ส่วนการย่อยกากมันสำปะหลังด้วยเอนไซม์มีสภาวะที่เหมาะสมของการย่อย เกิดจากการใช้กากมันสำปะหลัง 5 กรัมโดยน้ำหนักแห้ง ทำให้เกิดลิเคอแฟคชั่นด้วยเอนไซม์แอลฟา-อะไมเลส (เอนไซม์ BAN) 500 หน่วย เป็นเวลา 40 นาที จากนั้นทำให้เกิดแซคคาริฟิเคชั่นต่อด้วยเอนไซม์อะไมโลกลูโคสิเดส (เอนไซม์ SPEZYME) 300 หน่วย เป็นเวลา 24 ชั่วโมง และสามารถลดปริมาณการใช้เอนไซม์ลงได้โดยทำให้เกิดลิเคอแฟคชั่นด้วยเอนไซม์ BAN 500 หน่วย เป็นเวลา 24 ชั่วโมง นำเฉพาะส่วนสารละลายที่ได้โดยแยกส่วนกากทิ้งไป มาย่อยให้เกิดแซคคาริฟิเคชั่นต่ออัตราส่วนสารละลาย 50 มล.ต่อเอนไซม์ SPEZYME 75 หน่วย เป็นเวลา 12 ชั่วโมง เกิดการเปลี่ยนแปลงได้ร้อยละ 50.14 ของน้ำหนักกากเริ่มต้น และน้ำเชื่อมกลูโคสที่เกิดขึ้นมีความเข้มข้น 40.44 กรัมต่อลิตร จากผลการศึกษาในงานวิจัยนี้ เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการผลิตน้ำเชื่อมกลูโคสด้วยวิธีต่าง ๆ พบว่า การย่อยกากมันสำปะหลังด้วยกรดมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าการใช้เอนไซม์ เนื่องจากน้ำเชื่อมกลูโคสที่ได้มีความเข้มข้นที่สูงกว่า โดยสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตได้จากการย่อยมีอัตราส่วนกากมันสำปะหลัง 5 กรัมโดยน้ำหนักแห้ง ต่อกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 1 โมลาร์ ปริมาตร 10 มล. ไปทำการย่อยภายใต้อุณหภูมิ 115 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที