การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตกลูโคสจากใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยของเหลวไอออนิกภายใต้การให้ความร้อนที่มีกรรมวิธีที่แตกต่าง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ของเหลวไอออนิกชนิด 1-เมทิล-3-อิมิดาโซเลียมอะซิเตต ([EMIM]OAc) เป็นของเหลวที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่นิยมใช้ใยการปรับสภาพชีวมวล ดังนั้นกระบวนการปรับสภาพชีวมวลด้วยของเหลวไอออนิก ([EMIM]OAc) จึงมีความจำเป็นที่ได้รับการพัฒนา โดยวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาวิธีที่เหมาะสมในการปรับสภาพใบสับปะรดด้วยของเหลวไอออนิกชนิด [EMIM]OAc เพื่อเพิ่มศักยภาพในการแยกเซลลูโลสให้มีความบริสุทธิ์สูง ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส นาน 3 ชั่วโมง โดยใช้เตาอบลมร้อน ไมโครเวฟ และเตาไฟฟ้าเพลตร้อน จากการทดลองพบว่าใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยของเหลวไอออนิก [EMIM]OAc โดยการให้ความร้อนจากไมโครเวฟสามารถกำจัดลิกนินได้มากกว่า ใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วย [EMIM]OAc จากเตาอบลมร้อนและเตาไฟฟ้าเพลตร้อน 0.98 และ 2.25 เท่าตามลำดับ ยิ่งไปกว่านั้นการปรับสภาพใบสับปะรดจาก
ของเหลวไอออนิกชนิด ([EMIM]OAc) ด้วยวิธีการให้ความร้อนโดยใช้ไมโครเวฟมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาของโครงสร้างพื้นผิวจากการวิเคราะห์โดยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนชนิดส่องกราด (Scanning electron microscope; SEM) มีลักษณะ
ทางพื้นผิวที่มีความเป็นรูพรุนของผลึกที่มากกว่าใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยของเหลวไอออนิกชนิด ([EMIM]OAc) โดยการให้ความร้อนโดยเตาอบลมร้อนและเตาไฟฟ้าเพลตร้อนสอดคล้องกับผลการพิจารณาลักษณะทางกายภาพด้วยเทคนิคการกระเจิงรังสีเอ็กซ์ (X-ray diffraction; XRD) ที่แสดงค่าความเป็นผลึก (crystallinity index; CI) ของใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยของเหลวไอออนิกชนิด ([EMIM]OAc) โดยการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ (25.82 ± 0.03 CI value) น้อยกว่าใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยของเหลวไอออนิกชนิด ([EMIM]OAc) จากการให้ความร้อนโดยเตาอบลมร้อนและเตาไฟฟ้าเพลตร้อน (28.51 ± 0.01 และ 31.29 ± 0.05 CI value) ตามลำดับ นอกจากนี้เมื่อพิจารณาการย่อยสลายด้วยเอนไซม์พบว่าใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยของเหลวไอออนิกชนิด ([EMIM]OAc) โดยการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟค่าร้อยละ 98.06 ± 0.10 การคำนวณย้อนกลับของเซลลูโลส (Cellulose conversion) มากกว่า ร้อยละ 80.01 ± 0.05 และ 63.92 ± 0.13 การคำนวณกลับของเซลลูโลสของใบสับปะรดที่ผ่านการปรับสภาพด้วย ([EMIM]OAc) โดยการให้ความร้อนจากเตาอบลมร้อนและเตาไฟฟ้าเพลตร้อนอย่างมีนัยสำคัญ
Article Details
เอกสารอ้างอิง
แก้วกัลยา โสตถิสวัสดิ์, อรสา จันทร์ลือชัย, และรัศมี คะมุง. (2562). การปรับสภาพเปลือกข้าวโพดและกาบมะพร้าวเพื่อเพิ่มผลผลิตน้ำตาลรีดิวซ์ [Pretreatment of corn husk and coconut husk to enhance reducing sugar yield]. วารสารมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, 9(1), 1–9.
รัชพล พะวงศ์รัตน์. (2558). กระบวนการปรับสภาพเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเอทานอลจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรประเภทลิกโนเซลลูโลส [Pretreatment processes for enhancing ethanol production efficiency from lignocellulosic agricultural residues]. Veridian E-Journal, Science and Technology Silpakorn University, 2(1), 143–157.
วรวุฒิ จุฬาลักษณานุกูล. (2558). เชื้อเพลิงชีวภาพด้วยตัวเร่งชีวภาพ [Biofuel by biocatalyst]. โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.
สุขสันต์ อมรรักษา, และแอ๊ปเปิ้ล แจ่มจำรัส. (2556). การประยุกต์ใช้ไมโครเวฟไพโรไลซิสสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเคมี [Application of microwave pyrolysis for the petrochemical industry]. วารสารมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ, 23(2), 480–488.
da Costa Lopes, A. M., Lins, R. M., Rebelo, R. A., & Lukasik, R. M. (2018). Biorefinery approach for lignocellulosic biomass valorisation with an acidic ionic liquid. Green Chemistry, 20, 4043–4057.
Fernańdez, Y., Arenillas, A., & Menéndez, J. A. (2011). Microwave heating applied to pyrolysis. In Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic Materials (pp. 723–752). InTech.
Fukushima, R. S., & Kerley, M. S. (2011). Use of lignin extracted from different plant sources as standards in the spectrophotometric acetyl bromide lignin method. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 3505–3509.
Ha, S. H., Mai, N. L., An, G., & Koo, Y. M. (2011). Microwave-assisted pretreatment of cellulose in ionic liquid for accelerated enzymatic hydrolysis. Bioresource Technology, 102, 1214–1219.
Hurtubise, F. G., & Krassig, H. (1960). Classification of fine structural characteristics in cellulose by infrared spectroscopy. Use of potassium bromide pellet technique. Analytical Chemistry, 32, 177–181.
Kuntapa, M., Sudapraseart, K., & Tachaapaikoon, C. (2021). Pretreatment of corn cobs using 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and dimethyl sulfoxide to enhance enzymatic saccharification. Biomass Conversion and Biorefinery, 1–12.
Kuntapa, M., Sudapraseart, K., & Tachaapaikoon, C. (2022). Effects on delignification of reusing 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate and dimethyl sulfoxide in the pretreatment of corn cob for the enhancement of enzymatic hydrolysis in ethanol production. Biomass Conversion and Biorefinery, 1–14.
Mai, N. L., Nguyen, N. T., Kim, J. I., Park, H. M., Lee, S. K., & Koo, Y. M. (2012). Recovery of ionic liquid and sugars from hydrolyzed biomass using ion exclusion simulated moving bed chromatography. Journal of Chromatography A, 1227, 67–72.
Saini, J. K., Saini, R., & Tewari, L. (2019). Lignocellulosic agriculture wastes as biomass feedstocks for second-generation bioethanol production: Concepts and recent developments. Science and Technology RMUTT Journal, 9(1), 9.
Sindhu, R., Binod, P., & Pandey, A. (2016). Biological pretreatment of lignocellulosic biomass — An overview. Bioresource Technology, 199, 76–82.
Sluiter, A., Hames, B., Ruiz, R., Scarlata, C., Sluiter, J., Templeton, D., & Crocker, D. (2008). Determination of structural carbohydrates and lignin in biomass (NREL/TP-510-42618). National Renewable Energy Laboratory.
Sun, Y. C., Xu, J. K., Xu, F., & Sun, R. C. (2013). Structural comparison and enhanced enzymatic hydrolysis of eucalyptus cellulose via pretreatment with different ionic liquids and catalysts. Process Biochemistry, 48, 844–852.
Zhang, J., Feng, L., Wang, D., Zhang, R., Liu, G., & Cheng, G. (2014). Thermogravimetric analysis of lignocellulosic biomass with ionic liquid pretreatment. Bioresource Technology, 153, 379–382.
