Production of low trans-fatty acid margarine by Plasma Hydrogenation

Kunlanan Puprasit

dc.contributor.advisor	Doonyapong Wongsawaeng
dc.contributor.author	Kunlanan Puprasit
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned	2022-07-23T05:01:20Z
dc.date.available	2022-07-23T05:01:20Z
dc.date.issued	2021
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/79982
dc.description	Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2021
dc.description.abstract	Margarine is a widely used raw material in the food and bakery industry. A successfully novel technique for refined palm olein hydrogenation to free trans-fat margarine production using non-thermal dielectric barrier discharge (DBD) plasma has been demonstrated. The new green method does not use chemicals as a catalyst, thus making it extremely environmentally friendly. This also performs well at room temperature and atmospheric pressure making it easier to manage. Two-electrode arrangement patterns were studied in this research: parallel plate and needle-in-tube. The results showed that using the parallel plate electrodes, 1.44% trans-fat (was detected) and a trans-fat generation rate of only 0.07% per percent reduction in iodine, 6.12 times lower than conventional margarine production methods use chemicals as a catalyst, operated at high temperature and pressure. At the same time, the needle-in-tube electrode arrangement did not detect trans-fats and had a higher reaction rate than the parallel-plate configuration. Zero trans-fat is the main objective of this research study. Thus, the needle-in-tube was more suitable for margarine production by hydrogenation than the parallel-plate configuration. Production estimates were made considering only the cost of raw materials, electricity and H2 gas. The parallel-plate DBD plasma costed 1.56 USD per liter, which was 8.25 times cheaper than the needle-in-tube DBD plasma, which costed 12.87 USD per liter. Consequently, the majority of the cost was electricity. This method was compared to commercially available margarine in Thailand priced at 2.40 – 4.50 USD per liter, demonstrating cost effectiveness. Moreover, the production efficiency can be improved by designing a high voltage, high-frequency power supply with lower power consumption.
dc.description.abstractalternative	มาการีนเป็นวัตถุดิบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารและเบเกอรี่ จึงได้ทำการศึกษาโดยใช้เทคโนโลยีพลาสมาอุณหภูมิต่ำแบบไดอิเลคทริคแบริเออร์ดิสชาร์จพลาสมาในการผลิดมาการีนเพื่อไม่ก่อเกิดไขมันทรานส์ได้ประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี ด้วยกระบวนการการผลิตแบบใหม่นี้ ไม่ใช้สารเคมีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาก อีกทั้งยังสามารถผลิตมาการีนได้ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศจึงง่ายต่อการจัดการทำให้มีต้นทุนสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตต่ำลง งานวิจัยนี้ได้ศึกษารูปแบบกการจัดเรียงขั้วอิเล็กโทรดซึ่งแบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่ แบบแผ่นคู่ขนานและแบบเข็มครอบด้วยท่อแก้ว จากการทดลองพบว่าการใช้อิเล็กโทรดแบบแผ่นคู่ขนานพบไขมันทรานส์ 1.44% และอัตราการเกิดไขมันทรานส์อยู่ที่ 0.07% ต่อเปอเซนต์การลดลงของค่าไอโอดีน ซึ่งต่ำกว่าวิธีการผลิตมาการีนโดยทั่วไปที่ใช้สารเคมีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและผลิตที่อุณหภูมิสูง ความดันสูงอยู่ถึง 6.12 เท่า ในขณะที่การเรียงอิเล็กโทรดแบบเข็มครอบด้วยท่อแก้วมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาไวกว่าแบบแผ่นคู่ขนานและไม่ก่อให้เกิดไขมันทรานส์ ซึ่งเป็นจุดประสงค์หลักในการศึกษาวิจัยครั้งนี้ ดังนั้นการจัดเรียงขั้วอิเล็กโทรดแบบเข็มครอบด้วยท่อจึงเป็นรูปแบบที่เหมาะสมในการผลิตมาการีนมากว่าแบบแผ่นคู่ขนาน จากผลการวิเคราะห์เศษฐศาสาตร์โดยพิจารณาเฉพาะค่าน้ำมันปาล์ม, ค่าไฟฟ้าที่ใช้ในการผลิตพลาสมา และก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันนั่น ทำให้ต้นทุนในการผลิตมาการีนในแบบแผ่นคู่ขนานมีต้นทุน 1.56 ดอลลาร์สหรัฐต่อลิตร ซึ่งต่ำกว่าแบบเข็มที่ครอบด้วยท่อแก้วอยู่ถึง 8.25 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับราคามาการีนที่มีขายทั่วไปในประเทศไทยจะมีราคาที่ 2.40 – 4.50 ดอลลาร์สหรัฐต่อลิตรจึงถือว่ามีความคุ้มทุนในการผลิต ทั้งนี้ ต้นทุนการผลิตส่วนใหญ่มาจากค่าไฟที่ใช้ในการสร้างสถานะพลาสมา หากต้องการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตสามารถทำได้โดยการออกแบบระบบการจ่ายไฟให้ได้ผลรวมของกำลังไฟฟ้าที่ใช้ต่ำลงก็จะลดต้นทุนการผลิตได้อีกด้วย
dc.language.iso	en
dc.publisher	Chulalongkorn University
dc.relation.uri	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2021.277
dc.rights	Chulalongkorn University
dc.subject.classification	Engineering
dc.title	Production of low trans-fatty acid margarine by Plasma Hydrogenation
dc.title.alternative	การผลิตมาการีนที่มีกรดไขมันทรานส์ต่ำด้วยพลาสมาไฮโดรจีเนชัน
dc.type	Thesis
dc.degree.name	Doctor of Philosophy
dc.degree.level	Doctoral Degree
dc.degree.discipline	Nuclear Engineering
dc.degree.grantor	Chulalongkorn University
dc.identifier.DOI	10.58837/CHULA.THE.2021.277