การทำน้ำส้มเข้มข้นด้วยวิธีออสโมซิสแบบย้อนกลับ

Abstract

เนื่องจากปัจจุบัน การทำน้ำผลไม้เข้มข้นขึ้นนั้นมักใช้กระบวนการที่ผ่านการให้ความร้อน ทำให้ผลิตภัณฑ์น้ำผลไม้ที่ได้สูญเสียคุณลักษณะทางเคมีและกายภาพ โครงงานนี้จึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อประเมินความเป็นไปได้ในการใช้กระบวนการออสโมซิสแบบย้อนกลับ (Reverse osmosis) ซึ่งเป็นกระบวนการทำเข้มข้นน้ำผลไม้โดยไม่ใช้ความร้อน ในการทดลองใช้น้ำส้มเป็นตัวแทนของน้ำผลไม้ กระบวนการกรองด้วยวิธีออสโมซิสแบบย้อนกลับในโครงงานนี้เป็นเครื่องกรองระบบหมุนเวียน รูปแบบการกรองเป็นแบบไหลขวาง (Cross flow filtration) ซึ่งกรองผ่านเมมเบรนท่อกลวงซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.15 เซนติเมตร (พื้นที่หน้าตัดขวางการไหลของกระแสรีเทนเทท (Retentate) เป็น 1.04 ตารางเซนติเมตร) เมมเบรนทำขึ้นจากอะเซทิลเซลลูโลส มีพื้นที่การกรองเท่ากับ 110 ตารางเซนติเมตร และใช้ความดันในการกรองเท่ากับ 2.5 เมกะปาสคาล และอัตราเร็วไหลผ่านขวางผิวหน้าเมมเบรนของรีเทนเททที่ไหลผ่านขวางหน้าเมมเบรนเท่ากับ 1.6 เมตรต่อวินาที ควบคุมอุณหภูมิของรีเทนเททตลอดเวลากรองให้ต่ำกว่า 30 องศาเซลเซียส จากการติดตามอัตราเร็วการซึมผ่านของฟิลเตรท (Filtrate) และร้อยละรีเจคชั่น (%Rejection) ตลอดระยะเวลาทดลองเป็นเวลา 180 นาที พบว่า อัตราเร็วการซึมผ่านได้ลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงแรกและจะค่อย ๆ ลดลง ด้วยอัตราที่ต่ำลง โดยที่ช่วงเวลา 150 ถึง 180 นาทีมีอัตราเร็วการซึมผ่านเป็น 0.0009 มิลลิเมตรต่อวินาที ในขณะที่ %Rejection มีค่าอยู่ในช่วงร้อยละ 91 ถึง 95 ในช่วงแรก และมีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่อเวลาการกรองนานขึ้นเป็นร้อยละ 96 ถึง 97 ที่ระยะเวลาการซึมผ่านที่เวลาการกรอง 90 นาที แสดงให้เห็นว่า กระบวนการนี้สามารถทำเข้มข้นได้ สำหรับการวิเคราะห์ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก (TPC) ของน้ำส้มหลังกรองมีค่าเป็นร้อยละ 56.3 และสารที่ให้ฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี DPPH และ FRAP ของน้ำส้มหลังกรองมีค่าเป็นร้อยละ 33.0 และ 49.7 ตามลำดับเมื่อเทียบกับก่อนกรอง นอกจากนี้ เพื่อจุดประสงค์ในการกำจัดชั้นความต้านทานการกรองที่คาดว่าได้ก่อสะสมตัวมากขึ้นที่ผิวหน้าเมมเบรนในระหว่างการกรองซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้อัตราเร็วการซึมผ่านลดลง ได้ปรับภาวะที่ใช้ในภายหลังจากกรองเป็นระยะเวลา 60 นาที โดยปรับลดความดันในการกรองให้เป็น 0 เมกะปาสคาล ในขณะที่เพิ่มอัตราเร็วของรีเทนเททที่ไหลผ่านหน้าเมมเบรนมีค่าเป็น 1.8 เมตรต่อวินาทีเป็นระยะเวลา 5 นาที พบว่าสามารถเพิ่มอัตราเร็วการซึมผ่านขึ้นได้ร้อยละ 35.4 เมื่อเทียบกับอัตราเร็วการซึมผ่านสุดท้ายก่อนการกำจัดชั้นความต้านทานการกรองบนผิวเมมเบรน แสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้สามารถยืดประสิทธิภาพการกรองด้วยวิธีออสโมซิสแบบย้อนกลับนี้ได้