(1)

ปจจยท�มผลตอการมอยของอะคลเลตสเตอรอลกลโคไซนและสเตอรอลกลโคไซนใน

กระบวนการผลตไบโอดเซลจากน%ามนปาลม Effecting Factors of Existing Acylated Sterol Glucosides and Sterol Glucosides on

Biodiesel Production Process from Palm Oil

เจษฎาจารย แกวชะฎา

Jessadajan Kaewchada

วทยานพนธน%เปนสวนหน�งของการศกษาตามหลกสตรปรญญา วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมเคม

มหาวทยาลยสงขลานครนทร A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of

Master of Engineering in Chemical Engineering Prince of Songkla University

2556 ลขสทธของมหาวทยาลยสงขลานครนทร

(2)

ช�อวทยานพนธ ปจจยท�มผลตอการมอยของอะคลเลตสเตอรอลกลโคไซน และสเตอรอลกล-โคไซนในกระบวนการผลตไบโอดเซลจากน&ามนปาลม

ผเขยน นางสาวเจษฎาจารย แกวชะฎา สาขาวชา วศวกรรมเคม

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยสงขลานครนทร อนมตใหนบวทยานพนธฉบบน&

เปนสวนหน� งของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชา วศวกรรมเคม ..………………………..…….………… (รองศาสตราจารย ดร.ธระพล ศรชนะ) คณบดบณฑตวทยาลย

อาจารยท�ปรกษาวทยานพนธหลก

……………………………………………… (ผชวยศาสตราจารย ดร.สกฤทธรา รตนวไล)

คณะกรรมการสอบ

……………………………………ประธานกรรมการ (รองศาสตราจารย ดร. เพญจตร ศรนพคณ) ……………………………………..….......กรรมการ(ผชวยศาสตราจารย ดร.สกฤทธรา รตนวไล) ……………………………………..….......กรรมการ (รองศาสตราจารย ดร.ชาครต ทองอไร) ……………………………………..….......กรรมการ (รองศาสตราจารย ดร.ลอพงศ แกวศรจนทร) ……………………………………..….......กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.กลชนาฐ ประเสรฐสทธ= )

อาจารยท�ปรกษาวทยานพนธรวม

……………………………………………… (รองศาสตราจารย ดร.ชาครต ทองอไร)

(3)

ขอรบรองวา ผลงานวจยน�มาจากการศกษาวจยของนกศกษาเอง และไดแสดงความขอบคณบคคลท&มสวนชวยเหลอแลว

ลงช&อ…………………………………………... (ผชวยศาสตราจารย ดร.สกฤทธรา รตนวไล) อาจารยท&ปรกษาวทยานพนธ ลงช&อ…………………………………………… (นางสาวเจษฎาจารย แกวชะฎา) นกศกษา

(4)

ขาพเจาขอรบรองวา ผลงานวจยน�ไมเคยเปนสวนหน&งในการอนมตปรญญาในระดบใดมากอน และไมไดถกใชในการย&นขออนมตปรญญาในขณะน�

ลงช&อ……………………………………… (นางสาวเจษฎาจารย แกวชะฎา) นกศกษา

(5)

ช�อวทยานพนธ ปจจยท�มผลตอการมอยของอะคลเลตสเตอรอลกลโคไซน และสเตอรอลกล-โคไซนในกระบวนการผลตไบโอดเซลจากน(ามนปาลม

ผเขยน นางสาวเจษฎาจารย แกวชะฎา สาขาวชา วศวกรรมเคม ปการศกษา 2556

บทคดยอ

วทยานพนธน( เปนการศกษาวธการวเคราะห Acylated Sterol Glucosides (ASG)

จากการเตรยมตวอยางดวยเทคนค Solid Phase Extraction (SPE) ควบคกบการวเคราะหดวยเทคนค

High Performance Liquid Chromatography-Evaporative Light Scattering Detector (HPLC-ELSD)

โดยศกษาความเขมขนของ ASG และ Sterol Glucosides (SG) ในวตถดบต(งตน คอ น( ามนปาลมดบ

น(ามนปาลมดบท�ผานกระบวนการกาจดยางเหนยว น(ามนปาลมดบท�ผานกระบวนการลดกรดไขมน

อสระ น(ามนสเตยรน น(ามนโอลอน และน(ามนพชใชแลว กอนและหลงกระบวนการปรบสภาพเพ�อ

ใชเปนวตถดบในกระบวนการผลตไบโอดเซล และศกษาความเขมขนของ ASG และ SG ใน

น( ามนไบโอดเซล รวมไปถงศกษาปจจยของชนดของวตถดบ ชนดของตวเรงปฏกรยา ชนดของ

แอลกอฮอล อตราสวนของแอลกอฮอลท�ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซล และระยะเวลาในการ

เกบรกษาน(ามนไบโอดเซล ซ� งอาจสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน(ามนไบโอดเซล ซ� ง

เปนสาเหตทาใหเกดการรวมกลมของตะกอน และเกดการอดตนของตวกรองเช(อเพลงได ผลจาก

การทดลองพบวา เทคนค HPLC-ELSD สามารถวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ไดในการ

ทาการวเคราะหเพยงคร( งเดยว และพบวา ชนดของวตถดบมผลตอความเขมขนของ ASG โดยใน

กลมวตถดบท�มปรมาณกรดไขมนอสระสง ความเขมขนของ ASG กสงตามไปดวย สวนความ

เขมขนของ SG พบมากท�สดในน( ามนปาลมดบท�ผานกระบวนการปรบสภาพแลว ในกระบวนการ

ผลตไบโอดเซล ชนดของตวเรงปฏกรยา ชนดของแอลกอฮอล อตราสวนของแอลกอฮอลท�ใชใน

กระบวนการผลตไบโอดเซล และระยะเวลาในการเกบรกษาน( ามนไบโอดเซล มผลตอความเขมขน

ของ SG ท�วเคราะหได แตปจจยท�กลาวมาสงผลตอความเขมขนของ ASG นอยมากเม�อเทยบกบ SG

คาสาคญ Acylated sterol glucosides, Sterol glucosides, HPLC-ELSD, Biodiesel

(6)

Thesis Title Effecting factors of existing Acylated Sterol Glucosides and Sterol

Glucosides on biodiesel production process from palm oil

Author Miss Jessadajan Kaewchada Major Program Chemical Engineering Academic Year 2013

Abstract

The objective of this thesis was studied the conditions for ASG analysis by Solid Phase Extraction (SPE) for preparation sample combined with High Performance Liquid Chromatography-Evaporative Light Scattering Detector (HPLC-ELSD). Concentrations of ASG and SG in raw materials including Crude Palm Oil (CPO), degummed CPO, esterified CPO, stearin, olein, and used cooking oil, before and after refining process for biodiesel production and concentrations of ASG and SG in biodiesel were studied. The factors of raw materials, catalyst, alcohol, molar ratio between alcohols for biodiesel production and storage time of biodiesel were investigated since concentration of ASG and SG in biodiesel may cause of filter plugging problem in vehicles that using biodiesel for fuel. Experimental results have shown that, technique HPLC-ELSD can analyze the concentration of ASG and SG in one analysis. In addition, the concentration of ASG depended on type and free fatty acid (FFA) content in raw materials. The raw materials which have high FFA content can be found high concentration of ASG. Moreover, high SG concentration was found in CPO after refining process. For the other results, the factors of catalyst, alcohol, molar ratio between alcohols for biodiesel production and storage time of biodiesel were effect to the concentration of SG in biodiesel, but there was effect a little to ASG concentration when comparable with SG concentration in biodiesel.

Keywords: Acylated sterol glucosides, Sterol glucosides, HPLC-ELSD, Biodiesel

(7)

กตตกรรมประกาศ

ขอขอบพระคณ ผชวยศาสตราจารย ดร.สกฤทธรา รตนวไล อาจารยท'ปรกษาวทยานพนธหลก และ รองศาสตราจารย ดร.ชาครต ทองอไร อาจารยท'ปรกษาวทยานพนธรวม ท'กรณาใหคาปรกษา แนะนาความรในการทางานวจย เอกสารขอมลท'เก'ยวของตางๆ รวมท3งแนะแนวทางในการแกปญหา กระบวนการคด ตลอดจนตรวจทานแกไขรายงานวทยานพนธใหดาเนนไปอยางสมบรณ

ขอขอบพระคณ รองศาสตราจารย ดร.เพญจตร ศรนพคณ รองศาสตราจารย ดร. ลอพงศ แกวศรจนทร และผชวยศาสตราจารย ดร.กลชนาฐ ประเสรฐสทธ8 คณะกรรมการสอบวทยานพนธ ท'สละเวลาและใหคาแนะนา เพ'อใชในการแกไขรายงานวทยานพนธฉบบน3 ใหมความสมบรณถกตองมากข3น

ขอขอบพระคณ สถานวจยและพฒนาพลงงานทดแทนจากน3 ามนปาลมและพชน3 ามน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ท'ใหขอมลสาหรบการแกไขปญหาในการทางานวจย และอนเคราะหวตถดบ และสารเคมท'ใชสาหรบงานวจยน3

ขอขอบพระคณ โรงงานนวไบโอดเซล จงหวดสราษฎรธาน ท'อนเคราะหวตถดบในงานวจยน3

ขอขอบพระคณ บณฑตวทยาลย และคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลา- นครนทร ท'ไดจดสรรทนอดหนนวทยานพนธสนบสนนการทาวจยและทนสนบสนนการศกษาในระหวางการทางานวจยน3

ขอขอบพระคณ เจาหนาท'และบคลากรภายในศนยเคร' องมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ท'ใหคาปรกษา ชวยเหลอ และอานวยความสะดวกในการทางานวจยน3

ขอขอบพระคณบคลากรทกทานในภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตรท'ใหความชวยเหลออานวยความสะดวกในดานตางๆ

สดทายน3 ขอขอบพระคณ บดา มารดา และครอบครวท'ใหการสนบสนนและเปนกาลงใจในการศกษามาโดยตลอด ตลอดจนขอขอบคณทกทานท'มไดกลาวมา ณ ท'น3 ดวย ท'มสวนชวยเปนกาลงใจในการทาวจยและใหคาแนะนาทาใหวทยานพนธฉบบน3 เสรจสมบรณดวยด

เจษฎาจารย แกวชะฎา

(8)

สารบญ

เร�อง หนา

สารบญ (8) รายการตาราง (10) รายการภาพประกอบ (12) คายอ (15) บทท� 1 บทนา 1.1 บทนาตนเร�อง 1 1.2 วตถประสงค 2 1.3 ประโยชนท�ไดจากงานวจย 3 1.4 เปาหมายของงานวจย 3 1.5 ผลกระทบเชงเศรษฐศาสตร 3 บทท� 2 การตรวจเอกสาร 2.1 น7ามนและไขมน 4 2.2 น7ามนปาลม 5 2.3 กระบวนการผลตน7ามนปาลมดบ 8 2.4 น7ามนทอดใชแลวหรอน7ามนหมนเวยนกลบมาใชใหม 13 2.5 เมทานอล 14 2.6 เอทานอล 15 2.7 ตวเรงปฏกรยา (Catalyst) 17 2.8 การผลตไบโอดเซล 24 2.9 กลโคไซน 26

2.10 อะคลเลตสเตอรอลกลโคไซน และสเตอรอลกลโคไซน 27 (Acylated sterol glucosides and Sterol glucosides)

2.11 งานวจยท�เก�ยวของ 29 2.12 High Performance Liquid Chromatography (HPLC) 33 2.13 Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) 34 2.14 การสกดดวยตวดดซบของแขง (Solid Phase Extraction: SPE) 36

(9)

สารบญ (ตอ)

เร�อง หนา

บทท� 3 วสด อปกรณ และวธการ 3.1 วสด 40 3.2 อปกรณและเคร�องมอ 42 3.3 ข7นตอนดาเนนการศกษา 43 บทท� 4 ผลและวจารณผลการทดลอง 57 บทท� 5 สรปและขอเสนอแนะ 83 ภาคผนวก ภาคผนวก ก วธวเคราะหปรมาณกรดไขมนอสระ 96 ภาคผนวก ข การตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณ (Proximate analysis) 97

โดยใชไมโครเวฟ ภาคผนวก ฃ วธคานวณวตถดบและสารเคมท�ตองใชในกระบวนการ 101

ทรานสเอสเตอรฟเคชน ภาคผนวก ค การวเคราะหความเขมขน ASG และ SG ดวยเทคนค HPLC 103 ภาคผนวก ฆ โครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน SG 119 ภาคผนวก ง วธเลอก SPE 121 ภาคผนวก จ คณสมบตขงตวทาละลาย 126 ภาคผนวก ฉ บทความท�เผยแพรในงานประชมวชาการระดบนานาชาต 128 ประวตผเขยน 134

(10)

รายการตาราง

ตาราง หนา

2-1 ระดบคลอเรสเตอรอลในน�ามนดบ และไขมน 7 2-2 แสดงองคประกอบสเตอรอลของน�ามนปาลมดบ น�ามนรไฟรน และผลผลต 7 2-3 แสดงคณสมบตตามธรรมชาตของน�ามนปาลมมาเลเซย 7 2-4 องคประกอบกรดไขมนของน�ามนปาลมดบ และน�ามนเมลดในปาลม 10 2-5 แสดงคณสมบตของเมทานอล และเอทานอล 16 2-6 แสดงภาพรวมของตวเรงปฏกรยาท6เปนดางแบบเอกพนธซ6 งใชเปนสวนมาก 22

ในปฏกรยาแอลกอฮอลไลซส (Alcoholysis) 2-7 แสดงการเปรยบเทยบขอดและขอดอยของตวเรงปฏกรยาแอลคาไลนแบบเอกพนธ 23

และแบบววธพนธ 2-8 แสดงขอดและขอดอยของเทคนคการสกดดวยตวดดซบของแขง 38 3-1 แสดงการทดลองการหาสภาวะท6เหมาะสมในการวเคราะหความเขมขนของ ASG 45 3-2 แสดง Gradient Program ท6ใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท6 1 46 3-3 แสดง Gradient Program ท6ใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท6 2 46 4-1 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนวตถดบท6ใชข �นตอน 58

SPE สภาวะท6 1 และข�นตอน HPLC สภาวะท6 1 4-2 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนวตถดบท6ใชข �นตอน 60

SPE สภาวะท6 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท6 1 4-3 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนวตถดบท6ใชข �นตอน 64

SPE สภาวะท6 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท6 2 4-4 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนปาลมดบท6ปรมาณ 67

ตวทาละลายในข�นตอน eluting ท6แตกตางกน 4-5 แสดงปรมาณกรดไขมนอสระในวตถดบต�งตนท6ใชสาหรบผลตไบโอดเซล 69 4-6 แสดงรอยละปรมาณผลได และรอยละความบรสทธX ของไบโอดเซลท6ใช 71

ตวเรงปฏกรยาเปน KOH และผลตจากวตถดบต�งตนท6แตกตางกน 4-7 แสดง Gradient Program ท6ศนยวจย ARS ใชวเคราะห 73

ดวยเทคนค HPLC

(11)

รายการตาราง (ตอ)

ตาราง หนา

4-8 แสดงการเปรยบเทยบความเขมขนของ ASG และ SG ท6วเคราะหดวย 73 เทคนค HPLC จากศนยบรการ SEC และจากศนยวจย ARS

5-1 แสดง Gradient Program ท6ใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC 84 ข-1 แสดผลการตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณโดยใชไมโครเวฟ 98

ท6มปรมาณกลเซอรอลแตกตางกน ข-2 แสดงความสมพนธระหวางปรมาณกลเซอรอลท6เกดข�นกบปรมาณกลเซอรอล 99

ท6เหลอในไบโอดเซล ค-1 แสดงพ�นท6ใตกราฟของสารมาตรฐาน ASG 105 ค-2 แสดงพ�นท6ใตกราฟของสารมาตรฐาน SG 106

ค-3 คา t ท6ระดบความเช6อม6นตางๆ 110 ค-4 แสดงผลของการวเคราะหความเขมขน ASG ท6วเคราะหตวอยางละ 5 ซ� า 112 ค-5 แสดงผลของการวเคราะหความเขมขน SG ท6วเคราะหตวอยางละ 5 ซ� า 113 ค-6 แสดงคา % Relative Standard Deviation ของการวเคราะหความเขมขน 116

ASG และ SG ท6วเคราะหในตวอยาง CPO 5 ซ� า ง-1 ตารางแนะนาการเลอกใช Sep-Park Cartridges 121 จ-1 แสดงคณสมบตของตวทาละลาย 126

(12)

รายการภาพประกอบ

ภาพประกอบ หนา

2-1 โครงสรางไตรกลเซอไรด 4 2-2 กระบวนการผลตน ามนปาลม โรงงานสกดน ามนแบบมาตรฐาน 11 2-3 แผนภมแสดงกระบวนการเตรยมและปรบสภาพน ามนปาลมดบ 12 2-4 แสดงพลงงานกอกมมนตเคมของปฏกรยาเคม 17 2-5 ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนของไตรกลเซอไรดกบแอลกอฮอล 25 2-6 แสดงโครงสรางของ β-sitosteryl glucoside ซB งเปนโครงสรางหลกของ 28 Acylated sterol glucosides และ Sterol glucosides 2-7 องคประกอบของเครBอง HPLC 33 2-8 แสดงหลกการทางานของ ELSD 35 2-9 ลกษณะของแทง SPE 37 2-10 แสดงแผนภาพของการสกดโดยใช SPE 37 3-1 ชดเครBองดดอากาศ (Suction pump set) 43 3-2 HPLC-ELSD 43 3-3 แสดงข นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE 44 3-4 แสดงกระบวนการเอสเตอรฟเคชน 49 3-5 แสดงกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน 52 3-6 แสดงกระบวนการผลตไบโอดเซลแบบตอเนBองโดยใชสภาวะการผลต 56 ของโรงงานนวไบโอดเซล จ.สราษฏรธาน 3-7 แสดงกระบวนการกรองไบโอดเซลทBผลตโดยใชสภาวะของโรงงาน 56 นวไบโอดเซล จ.สราษฏรธาน ดวยกระดาษกรองความละเอยด 1.2 ไมครอน 4-1 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยางน ามน CPO 59 และ olein ทBใชข นตอน SPE สภาวะทB 1 และข นตอน HPLC สภาวะทB 1 4-2 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยางน ามน CPO 61 และ used cooking oil ทBใชข นตอน SPE สภาวะทB 2 และข นตอน HPLC สภาวะทB 1

(13)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

ภาพประกอบ หนา

4-3 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยางน ามน CPO 63 และ esterified CPO ทBใชข นตอน SPE สภาวะทB 2 และข นตอน HPLC สภาวะทB 2 4-4 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยาง CPO ทBใช 66 ปรมาณตวทาละลายในข นตอน eluting ทB 2, 4 และ 6 มลลลตร 4-5 แสดงวตถดบต งตน คอ CPO, degummed CPO, esterified CPO, stearin, olein 68 และ used cooking oil 4-6 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน ามนวตถดบต งตน 69 4-7 แสดงเมทลเอสเตอรทBผลตจากวตถดบต งตนทBแตกตางกน คอ CPO, degummed, 71 CPO, esterified CPO, stearin, olein และ used cooking oil 4-8 แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน ามนเมทลเอสเตอรทBผลตจากวตถดบต งตน 71 ทBแตกตางกน 4-9 แสดงเมทลเอสเตอรทBใชตวเรงปฏกรยาทBแตกตางกน คอ KOH, NaOH, KOCH3 76 และ NaOCH3 4-10 แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน ามนเมทลเอสเตอรทBผลตจากตวเรง 76 ปฏกรยาทBแตกตางกน 4-11 แสดงเอทลเอสเตอรทBใชตวเรงปฏกรยาทBแตกตางกน คอ KOCH3 และ NaOCH3 77 4-12 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน ามนเอทลเอสเตอรทBผลตจาก 77 ตวเรงปฏกรยาทBแตกตางกน

4-13 แสดงตวอยางน ามนเอทลเอสเตอรทBอตราสวนระหวาง EtOH : MeOH : Oil 78 คอ 6:0:1, 4:2:1, 3:3:1 และ 2:4:1 4-14 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน ามนเอทลเอสเตอรทBใช 79 อตราสวนระหวาง EtOH : MeOH : Oil ทBแตกตางกน 4-15 แสดงความเขมขนของ ASG ในตวอยางน ามนเมทลเอสเตอรทBใชตวเรง 80 ปฏกรยาเปน KOCH3 ทBระยะเวลาในการแยกช นทBแตกตางกน

(14)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

ภาพประกอบ หนา

4-16 แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน ามนเมทลเอสเตอรทBใชตวเรงปฏกรยา 82 และระยะเวลาในการแยกช นทBแตกตางกน ข-1 แสดงกระบวนการตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณ 98 ข-2 แสดงกราฟมาตรฐานจากการตรวจสอบคณภาพไบดเซลแบบประมาณโดย 99

ใชไมโครเวฟ ค-1 แสดงโครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน ASG ทBความเขมขน 1000 ppm 104 ค-2 แสดงโครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน SG ทBความเขมขน 400 ppm 104 ค-3 แสดงกราฟมาตรฐานของสารมาตรฐาน ASG 105ค-4 แสดงกราฟมาตรฐานของสารมาตรฐาน SG 106 ค-5 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ ASG ความเขมขน 500 ppm ดวยเทคนค 111

HPLC ทBการวเคราะห 5 ซ า ค-6 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ SG ความเขมขน 500 ppm ดวยเทคนค 111

HPLC ทBการวเคราะห 5 ซ า ค-7 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ ASG ใน CPO ดวยเทคนค 115

HPLC ทBการวเคราะห5 ซ า ค-8 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ SG ใน CPO ดวยเทคนค 115

HPLC ทBการวเคราะห5 ซ า ฆ-1 แสดงโครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน SG ทBความเขมขน (a) 0 ppm,

(b) 200 ppm, (c) 400 ppm, (d) 600 ppm, (e) 800 ppm และ (f) 1,000 ppm 119 ง-1 แสดงข นตอนการใช Sep-Pak สาหรบสารตวอยางปรมาณตBา 125

(15)

คายอ

ASG = Acylated Sterol Glucosides

SG = Sterol Glucosides

SPE = Solid Phase Extraction

GC-FID = Gas Chromatography-Flame Ionization Detector

HPLC = High Performance Liquid Chromatography

ELSD = Evaporative Light Scattering Detector

CPO = Crude Palm Oil

RBDPO = Refined Bleached Deodorized Palm Oil

ARS = Agricultural Research Service

SEC = Scientific Equipment Center

RSD = Relative Standard Deviation

1

บทท� 1

บทนา

1.1 บทนาตนเร�อง

ปรมาณการผลต และความตองการใชน� ามนปาลมดบในประเทศ เพ"อการบรโภค และอตสาหกรรมมปรมาณเพ"มสงข�นอยางตอเน"องในแตละป เน"องจากน�ามนปาลมเปนพชท"มความไดเปรยบทางดานราคาจาหนายเม"อเปรยบเทยบกบพชน� ามนประเภท อ"น เชน น� ามนถ"วเหลอง น�ามนราขาว น�ามนเมลดทานตะวน โดยเฉพาะในปท"มปรมาณผลผลตมาก และราคาต"าจะจงใจใหมการบรโภคมากตามไปดวย ประกอบกบอตสาหกรรมตางๆ เชน บะหม"สาเรจรป ขนมทอดกรอบ ไอศกรม ฯ มการเจรญเตบโตอยางตอเน"อง ในป 2549 ความตองการใชน� ามนปาลมดบในประเทศจงมปรมาณเพ"มมากข�น เน"องจากมการนาน� ามนปาลมดบ และน� ามนปาลมบรสทธ; ไปใชผลต ไบโอดเซลเพ"อใชเปนพลงงานทดแทนมากข�น และแนวโนมในป 2551 ความตองการใชน� ามนปาลมเพ"อผลตไบโอดเซลเพ"มมากข�น เน"องจากกระทรวงพลงงานมนโยบายสงเสรมการใช ไบโอดเซลอยางจรงจง โดยบงคบใชไบโอดเซล 2 % หรอ B2 ในสถานบรการน� ามนเช�อเพลงท"วประเทศ ต�งแต 1 เมษายน 2551 เปนตนไป ซ" งในปจจบนสถานบรการน� ามนเช�อเพลงไดมการใหบรการน� ามนไบโอดเซล 5% หรอ B5 และบางสถานอาจจะใหบรการน� ามนไบโอดเซล 100% หรอ B100 ดวยข�นอยกบความตองการการใชไบโอดเซล (ศนยวจยปาลมน�ามนสราษฎรธาน, 2555)

ไบโอดเซล เปนอกทางเลอกหน"งของเช�อเพลงพลงงานทดแทน ซ" งไบโอดเซลจากปาลม คอหน"งในเช�อเพลงท"มสวนผสมของสารเมทลเอสเตอร (Mthyl esters) หรอ เอทลเอสเทอร (Ethyl esters) ซ" งไดจากกระบวนการท"น� ามนปาลมทาปฏกรยากบแอลกอฮอล เชน เมทานอล หรอ เอทานอล มตวเรงปฏกรยาซ" งเปนกรดหรอดาง โดยผานขบวนการท"ทาใหโมเลกลเลกลง ซ" งจาเปนตองผานกระบวนการตางๆเพ"อเปล"ยนโครงสรางใหเปนสายโซตรง และหน"งในกระบวนน�น คอ ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชน (หรอปฏกรยา Alcoholysis) จะไดผลตภณฑเปนเอทลเอสเตอร หรอ เมทลเอสเตอร และผลตผลพลอยไดเปนกลเซอรน (Glycerine หรอ Glycerol) ซ" งใหคา ซเทนสง และใชกบเคร"องยนตดเซลไดโดยไมตองปรบแตงเคร"องยนตแตอยางใด ปจจบนมการใชสารเมทลเอสเตอรเพ"อทดแทนน�ามนดเซลกนอยางแพรหลาย และเปนท"ยอมรบกนมากข�น

2

เม"อไบโอดเซลถกใชเปนน� ามนเช�อเพลงมากข� น ภาคอตสาหกรรมการผลต ไบโอดเซลแบบตอเน"องในประเทศไทย กพบกบปญหาการเกดตะกอนขาว ซ" งเกดจากการรวมกลมของตะกอนและอนภาคขนาดเลกของ sterol glucosudes (SG) ในไบโอดเซล สวนหน"งอาจมาจากกระบวนการท"ใชเทคโนโลยการผลต วตถดบ หรอสารเคมท"แตกตางกน โดยท"กลมตะกอนจะไปอดตนตวกรองเช�อเพลง (Filterplugging) ทาใหเช�อเพลงไหลผานไดลาบาก สงผลตอการกระจายตวของเช�อเพลงภายในเคร"องยนต โดย SG สวนใหญจะเกดจาก acylated sterol glucosides (ASG) เม"อผานกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน (Transesterification) ASG จะเปล"ยนรปเปน SG เม"อใชดางเปนตวเรงปฏกรยา (Tang และคณะ, 2010) ดงน�น ASG จงเปนสาเหตสาคญท"ทาใหเกดปญหาการอดตนตวกรอง ซ" ง ASG จะมความเขมขนมากกวา SG อย 2 ถง 10 เทา พบไดท"วไปในพชและน� ามนพช โดยเฉพาะในน� ามนปาลมและน� ามนถ"วเหลอง ซ" งอาจจะมความเขมขนสงถง 100 ppm (Lacoste และคณะ, 2009) ซ" งปจจบนยงไมมการศกษาถงผลของกระบวนการผลตไบโอดเซลท"มตอปรมาณของ ASG อยางจรงจง

ดงน�นในงานวจยน� จงสนใจศกษาวธการวเคราะห ASG รวมไปถงปจจยท"สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ท�งในวตถดบต�งตน และในน�ามนไบโอดเซล เชน ชนดของวตถดบ ชนดของแอลกอฮอล ชนดของตวเรงปฏกรยา และอตราสวนของแอลกอฮอลท"ใช โดยจะทาการศกษา และวเคราะหปรมาณของ ASG ท�งกอนและหลงผานกระบวนการปรบสภาพน� ามนปาลมดบ เพ"อใชเปนว ตถดบข�นตนในกระบวนการผลตไบโอดเซลตอไป หลงจากน� นจะทาการศกษา และวเคราะหปรมาณของ ASG และ SG ท�งกอนและหลงกระบวนการผลตน� ามน ไบโอดเซล ซ" งเปนแนวทางหน"งในการศกษาการลดปรมาณ SG โดยต�งอยบนสมมตฐานท"วา ASG สามารถเปล"ยนรปไปเปน SG ได (Hoed และคณะ, 2008) และถาปรมาณของ ASG ลดลง ปรมาณการเกดข�นของกลมตะกอนและอนภาคขนาดเลกของ SG ในไบโอดเซลกจะลดลงตามไปดวย ซ" งจะชวยแกไข และพฒนาใหน� ามนไบโอดเซลมคณสมบตท"ดเหมาะสมตอการใชงานในเคร"องยนต ลดปญหาการอดตนท"มผลตอการกระจายตวของน�ามนเช�อเพลงได

1.2 วตถประสงค

(1) เพ"อหาวธวเคราะหความเขมขนของ ASG ดวยเคร"อง High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

(2) เพ"อศกษาปจจยท"สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในกระบวนการผลตไบโอดเซล

3

1.3 ประโยชนท�ไดรบจากงานวจย

(1) ทราบวธการวเคราะหความเขมขนของ ASG ดวยเคร"อง High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

(2) ทราบถงข�นตอนของกระบวนการผลตไบโอดเซลท"มผลตอความเขมขนของ ASG และ SG

(3) ทราบถงปจจยท"สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในกระบวนการผลต ไบโอดเซล

1.4 เปาหมายงานวจย

วธวเคราะหความเขมขนของ ASG ในน� ามนวตถดบ และปจจยท"สงผลตอความเขมขนของ ASG ในกระบวนการผลตไบโอดเซล เพ"อประเมนความเปนไปไดในการเกด SG ซ" งเปนปญหา และอปสรรคตออตสาหกรรมการผลตไบโอดเซล และสรางองคความรเพ"อใชเปนแนวทางในการแกไข และพฒนาใหน�ามนไบโอดเซลมคณสมบตท"ดเหมาะสมตอตอไป

1.5 ผลกระทบเชงเศรษฐศาสตร

วทยานพนธฉบบน� เปนสวนหน"งของแนวทางการวเคราะห และแกไขปญหาใหกบโรงงานผลตไบโอดเซล ซ" งอาจจะนาไปสการลดตนทนการผลต และเพ"มคณภาพไบโอดเซลใหดข�น

4

บทท� 2

การตรวจเอกสาร

2.1 น�ามนและไขมน

น� ามนและไขมนมองคประกอบหลกเปนสารประกอบท�เรยกวาไตรกลเซอไรด (Triglyceride, TAG) ซ� งเปนเอสเตอรท�ไดมาจากกลเซอรอลและกรดไขมน ไตรกลเซอไรดในน� ามนพชมอยมากมายหลายชนด ซ� งข�นอยกบแหลงท�มาของน� ามนพชแตละชนด บางชนดมความไมอ�มตวสง (Highly unsaturated) บางชนดกมนอยกวาน�น

สารประกอบอ�มตวหมายถงการอ�มตวดวยธาตไฮโดรเจน สารประกอบอ�มตวจะมพนธะเด�ยว (C-C) ระหวางอะตอมคารบอน โดยพนธะอ�นๆ ของคารบอนจะตอเขากบอะตอมไฮโดรเจน (-CH2-CH2-) สวนสารประกอบไมอ�มตวจะมพนธะค (C=C) ระหวางอะตอมคารบอน และพนธะท�เหลอจะตอเขากบไฮโดรเจนเชนกน

น� ามนพชจะประกอบดวยสารประกอบไมอ�มตวจานวนมาก ในขณะท�ไขมนสตวจะมองคประกอบเปนสารประกอบอ�มตวในจานวนสงกวา

ภาพประกอบท� 2-1 โครงสรางไตรกลเซอไรด (ท�มา: ชาครต และคณะ, 2555)

โมเลกลของไตรกลเซอไรดประกอบดวยโซของกรดไขมน 3 โซ ซ� งปกตจะเปน

คนละชนดกน ความยาวของโซกรดไขมนโดยท�วไปจะอยในชวง 16, 18 และ 20 อะตอมคารบอน กรดไขมนท�พบในธรรมชาตท�งในพชและสตวจะประกอบดวยจานวนคารบอนท�เปนเลขค ซ� งมาจากวถทาง (Pathway) ของการสงเคราะหจากบลอกการสราง (Building-block) จานวน 2 คารบอนของ acetyl CoA โดยแบคทเรยสามารถสงเคราะหกรดไขมนท�มอะตอมคารบอนเปนเลขค�ได ดงน�นในไขมนสตวจงมกรดไขมนเปนเลขค�ได (อทธพลจากแบคทเรยท�อยในตวสตว) สามารถวเคราะห

5

ชนดของกรดไขมนท�ประกอบเปนน� ามนหรอไขมนได ดวยการเปล�ยนไตรกลเซอไรดใหเปน เอสเตอรใหหมด แลววเคราะหชนดของเอสเตอรท�ไดดวยเทคนคแกสโครมาโตกราฟฟ เพราะน�ามนจะไมระเหยเปนไอไดโดยงาย จงตองลดขนาดโมเลกลใหเปนเอสเตอรกอนนาไปวเคราะห

ดงน�นคณสมบตของไบโอดเซลจงข�นอยกบชนดของกรดไขมนท�มอยในวตถดบต�งตน เชน จานวนอะตอมคารบอนท�ประกอบเปนกรดไขมน จานวนพนธะคซ� งอยในโซกรดไขมน ซ� งสงผลตอคณสมบตเชงกายภาพคอ จดหลอมเหลว นอกจากน�นพนธะคท�มอยในกรดไขมนยงสมพนธกบเสถยรภาพเชงเคมดวย กลาวคอ การมพนธะคถอวามเสถยรภาพนอย เพราะปฏกรยาเคมสามารถเกดข�นไดงายท�ตาแหนงพนธะค เชนปฏกรยาไฮโดรจเนชน ซ� งจะเปล�ยนกรดไขมนไมอ�มตวเปนกรดไขมนอ�มตวดวยการเตมไฮโดรเจน เขาไปในโซของกรดไขมน

นอกจากน�ในน�ามนพชหรอไขมนสตวยงมองคประกอบอ�นท�ไมใชไตรกลเซอไรดอกจานวนหน�งดวย เชน ไดกลเซอไรด โมโนกลเซอไรด กรดไขมนอสระ ฟอสโฟไลปด (Phospho-lipids) ข�ผ�ง (Wax) สเตอรอล (Sterols) วตามน โลหะ และอ�น ๆ สารปนเป� อนเหลาน� กอใหเกดปญหาใหญหรอนอยน�น ข�นอยกบคณสมบต และปรมาณสารปนเป� อนท�มอย ปญหาใหมๆ ท�ยงตองศกษากนอยในขณะน�อนเน�องมาจากสารปนเป� อนในน� ามนพช คอ ปญหาท�เกดจากสเตอรอลกลโคไซด (Sterol glucosides) โดยสรางปญหาในการอดตนตวกรองเช�อเพลงในรถยนต และมการตกตะกอนเกดข�นในกระบวนการผลตไบโอดเซลอยในปจจบน (ชาครต และคณะ, 2555)

2.2 น�ามนปาลม

ปาลมน� ามน (Elaeis guineensis Jacq) มบทบาทสาคญมากสาหรบการผลต ไบโอดเซลในเอเชยตะวนออกเฉยงใต หลายสวนของผลปาลมสามารถใชประโยชนเพ�อการผลตน�ามนสาหรบการบรโภคของมนษย และใชประโยชนในเชงอตสาหกรรมได เปลอกผล (Mesocarp) ของปาลมน�ามนจะใหน� ามนปาลม ซ� งจาแนกโดยกรดไขมนอ�มตวโซยาวปานกลาง (กรดปาลมตก) และกรดไขมนไมอ�มตวพนธะเด�ยว (กรดโอเลอก)ในสดสวนท�สงมาก น� ามนปาลมมสแดงสมจากแคโรทนอยด ซ� งเปนสวนประกอบสวนนอย สามารถนาไปใชไดในอตสาหกรรมท�หลากหลาย เชน สารเตมแตงอาหาร และเม�อเปล�ยนน� ามนปาลมใหเปนเอสเตอรแลวการแยกคนกลบ (Recovery) สวนประกอบสวนนอยเหลาน�กจะงายข�น โดยท�วไปน� ามนปาลมสามารถแยกออกเปน 2 สวน คอ ปาลมสเตยรนซ� งแขง และปาลมโอลอนในสวนเหลว น� ามนปาลม และปาลมสเตยรนไดรบความสนใจในการใชเปนวตถดบสาหรบการผลตไบโอดเซลเปนอยางมาก

จดเดนของน� ามนปาลม กคอ ปาลมน� ามนใหผลผลตตอพ�นท�ตอปสงอยางเหนไดชดเจน และมราคาปานกลางในตลาดโลกเม�อเปรยบเทยบกบน� ามนพชสาหรบการบรโภคชนด

6

อ�นๆ การจะทาใหเช�อเพลงไบโอดเซลสามารถแขงขนในเชงเศรษฐศาสตรกบน� ามนปโตรเลยมดเซล โดยไมมมาตรการการสนบสนนดานภาษน�น คาใชจายในการผลตไบโอดเซลตองมราคาต�า ซ� งจะเกดข�นไดยากกบน� ามนพชรไฟนชนดอ�นๆ ซ� งอาจจะตองใชประโยชนเปนอาหารเทาน�น อยางไรกตาม ปาลมน� ามนเปนพชท�มคาใชจายในการดแลสวนต�า ดงน�นการผลตไบโอดเซลจากน�ามนปาลมจงเหมาะสมในเชงเศรษฐศาสตร แมวามปรมาณกรดไขมนอ�มตวอยมาก ซ� งทาใหมจดอดตนไสกรองท�อณหภมต�า (Cold Filter Plugging Point) ท�มคาประมาณ 11 องศาเซลเซยส และมจดขน (Cloud Point) ท� 13 องศาเซลเซยส สงผลใหไมสามารถใชเมทลเอสเตอรจากน� ามนปาลมดบบรสทธk ในฤดหนาวของประเทศท�มภมอากาศในเขตอบอน (Temperate climate) ได ย�งกวาน�น ปรมาณกรดไขมนอสระท�มอยมากในสารเขาทาปฏกรยากอใหเกดปญหาในการผลตไบโอดเซลท�ใชดางเปนตวเรงปฏกรยา ดงน�นจงจาเปนตองมข�นตอนกาจดกรดไขมนอสระ (Deacidification) หรอการทาเอสเตอรฟเคชน (Esterification)โดยใชกรดเปนตวเรงปฏกรยากอน (ชาครต และคณะ, 2555) 2.2.1 องคประกอบของน�ามนปาลมดบ

ในน� ามนปาลมดบมองคประกอบ และกรดไขมนจะเปนสารประกอบอ�มตว และสารประกอบไมอ�มตวในสดสวนเทาๆ กนคอ 50% สงผลใหมคาไอโอดนประมาณ 53 และมเสถยรภาพตอการเกดออกซเดชนสงเม�อเทยบกบน� ามนพชอ�นๆ สวนประกอบสวนนอย เชน แคโรทนอยด โทโคเฟอรอล สเตอรอล ฟอสฟาไทด ไตรเตอเพนก และแอลกอฮอลอะลฟาตก มรวมกนนอยกวา 1% ในน� ามนปาลมดบ อยางไรกตามกมบทบาทอยางสงในดานเสถยรภาพออกซเดชน และการทาบรสทธk รวมท�งการเพ�มคณคาทางโภชนาการของน�ามนอกดวย แคโรทนอยดท�อยในระดบ 500 ถง 700 ppm อยในรปของ α และ β แคโรทน ซ� งเปน precursor ของวตามน A แคโรทนอยดจะถกทาลายดวยความรอนในระหวางการกาจดกล�น แคโรทนอยดจะชวยลดการเกดออกซเดชนโดยจะชวยทาปฏกรยาออกซเดชนกอนไตรกลเซอไรด น� ามนปาลมดบยงประกอบดวย โทโคเฟอรอล (Tocopherols) และโทโคไตรอ-นอล (Tocotrienols) ในระดบ 600 ถง 1,000 ppm ท�งคเปนสารแอนตออกซแดนท และปองกนการเกดออกซเดชนของน�ามนปาลม เชนกน

การรวมกนของแคโรทนอยด โทโคเฟอรอล โทโคไตรอนอล และกรดไขมนอ�มตวในสดสวนคร� งหน� งของน� ามนท�งหมด ทาใหน� ามนปาลมจดอยในประเภทมเสถยรภาพเชงออกซเดชนสงกวาน�ามนพชอ�นๆ

เม�อพจารณาดปรมาณสเตอรอล จะพบวาน� ามนปาลมมคลอเรสเตอรอลนอยกวาน�ามนพชสวนใหญดงขอมลในตารางตอไปน�

7

ตารางท� 2-1 ระดบคลอเรสเตอรอลในน�ามนดบ และไขมน (ชาครต และคณะ, 2555)

Oil Type Average (ppm) Range (ppm) Coconut oil 14 5-24 Cocoa butter 59 n.a. Palm kernel oil 17 9-40 Palm oil 18 13-19 Sunflower oil 17 8-44 Soybean oil 28 20-35 Rapeseed oil 49 25-80 Maize oil 50 18-95

ตารางท� 2-2 แสดงองคประกอบสเตอรอลของน�ามนปาลมดบ น�ามนรไฟรน และผลผลต (ชาครต และคณะ, 2555)

Sample Cholesterol Campesterol Stigmasterol Sitosterol Unknown Crude palm oil 7-13 90-151 44-66 218-370 2-18 Degummed, bleached 5-10 49-116 22-51 113-286 Trace-8 RBD 1-5 15-16 8-30 45-167 Trace Crude palm olein 6-8 57-104 30-51 149-253 24-28 Degummed, bleached 3-4 36-43 21-25 99-123 Trace-5 RBD 2 26-30 12-23 68-114 -

ตารางท� 2-3 แสดงคณสมบตตามธรรมชาตของน�ามนปาลมมาเลเซย (ชาครต และคณะ, 2555)

Chemical Characteristics Mean Range Saponification value (mg KOH/g oil) 195.7 190.1-201.7 Unsaponifiable matter (%) 0.51 0.15-0.99 Iodine value (Wijs) 52.9 50.6-55.1 Slip melting point (°C) 34.2 30.8-37.6

8

โดยท�วไป น�ามนปาลมดบมองคประกอบดงตอไปน� คอ 1. Glycerides ประมาณ 95 % โดยน�าหนกน�ามนปาลมดบ 2. Fatty acids ประมาณ 3 - 5 % โดยน�าหนกน�ามนปาลมดบ 3. Minor & Trace component ประมาณ 1% โดยน� าหนกน� ามนปาลมดบ ซ� ง

ประกอบไปดวย phytonutrient ท�มคณคาทางอาหารสง และสารอ�น ๆ เชน ca-rotenoid, tocopherols, tocotrienols, sterols, triterperpene alcohols, phospho-lipids, glycolipids, terpenic hydrocarbons, waxes และ impurities จากกระบวนการสกดปาลมน� ามน สามารถแบงน� ามนปาลมตามวตถดบท�ใชสกดเปน 2 ชนด คอ น� ามนปาลมดบ และน� ามนเมลดในปาลมดบ ซ� งมองคประกอบกรดไขมนท�แตกตางกน โดยน� ามนปาลมดบ และน� ามนเมลดในปาลม มองคประกอบของกรดไขมนอ�มตว:กรดไขมนไมอ�มตวในสดสวนประมาณ 50:50 และ 82:18 ตามลาดบ (ตารางท� 2-4)

2.3 กระบวนการผลตน�ามนปาลมดบ

กระบวนการผลตน�ามนปาลม ประกอบดวย 2 กระบวนการหลก คอ 2.3.1 กระบวนการสกดน�ามนปาลม (Mill processing)

หลงการเกบเก�ยวทะลายปาลมน� ามน จะมการขนสงผลผลตเขาสโรงงานสกดน� ามนปาลม ซ� งมกระบวนการสกดน� ามน 2 แบบ คอ แบบมาตรฐาน (หบน� ามนแยก) และแบบหบน�ามนผสม โดยโรงงานแบบมาตรฐานเปนโรงงานท�มกาลงการผลตสงประมาณ 30 - 80 ตน/ช�วโมง และน�ามนไดจดเปนน�ามนเกรดเอ เน�องจากมการแยกชนดของน�ามนปาลม สาหรบโรงงานแบบหบน� ามนผสมเปนโรงงานท�มกาลงการผลตคอนขางต�า และน� ามนท�สกดไดเปนน� ามนผสมระหวางน� ามนปาลมจากเปลอก และน� ามนเมลดในปาลม ดงน�นในท�น� จะกลาวถงวธการสกดน� ามนแบบท�นยมใชโดยท�วไปมาตรฐาน ดงภาพประกอบท� 2-2

กระบวนการผลตน�ามนปาลมม 4 ข�นตอน คอ 1. การอบทะลายดวยไอน� า (Sterilization) อบท�อณหภม 130 – 135 องศา

เซลเซยส ความดน 2.5 – 3 บาร นาน 50 – 75 นาท การอบทะลายจะชวยหยดปฏกรยาไลโปไลซส ท�ทาใหเกดกรดไขมนอสระในผลปาลม และชวยใหผลปาลมออนนมหลดจากข�วผลไดงาย

9

2. การแยกผล (Stripping) เปนการสงทะลายเขาเคร�องแยกผลปาลมออกจากทะลาย สาหรบทะลายเปลา จะถกแยกออกไป จากน�นนาผลปาลมไปยอยดวยเคร�องยอยผลปาลมเพ�อใหสวนเปลอกแยกออกจากเมลด

3. การสกดน� ามน (Oil extraction) นาสวนเปลอกอบท�อณหภม 90 – 100 องศาเซลเซยส นาน 20 – 30 นาท จากน�นผานเขาเคร�องหบแบบเกลยวอดค จะไดน� ามนปาลมดบท�มองคประกอบคอ น� ามน 66% น� า 24% และของแขง 10% โดยน�าหนกน�ามนปาลมดบ

4. การทาความสะอาดน�ามนปาลมดบ (Clarification) นาน� ามนปาลมดบท�ไดจากการสกด สงเขาถงกรองเพ�อแยกน� าและของแขงออก จากน�นนาเขาเคร�องเหว�ยงเพ�อทาความสะอาดอกคร� ง และไลน� าออกเพ�อทาใหแหง สงเขาถงเกบน� ามนสาหรบรอการกล�นหรอจาหนายตอไป น� ามนปาลมดบท�ไดแยกเปนสองสวนคอ สวนบนมลกษณะเปนของเหลวสสมแดง (Crude palm oil olein) ประมาณ 30 – 50% สวนลางมลกษณะเปนไขสเหลองสม (Crude palm oil stearin) ประมาณ 50 – 70% สาหรบกากผลปาลมจะถกนามาแยกเสนใยออกจากเมลด นาเมลดท�ไดมาอบแหงและทาความสะอาด จากน�นนาเขาเคร�องกะเทาะเพ�อแยกกะลาออก และนาเมลดในมาอบแหงใหมความช�นไมเกน 7% จากน�นบรรจกระสอบเพ�อรอจาหนาย หรอหบน� ามนตอไป น� ามนปาลมดบและน� ามนเมลดในปาลมท�ไดจากกระบวนการการสกด สามารถสงเขาสโรงงานเพ�อทาใหบรสทธk หรอจะนาไปแยกสวน (Fractionation) กอนกได ซ� งจะไดน�ามนปาลมท�มคณสมบตแตกตางกนไป

10

ตารางท� 2-4 องคประกอบกรดไขมนของน�ามนปาลมดบ และน�ามนเมลดในปาลม (ศนยวจยปาลมน�ามนสราษฎรธาน, 2555)

กรดไขมน น�ามนปาลมดบ (%wt) น�ามนเมลดในปาลม (%wt) กรดไขมนอ�มตว C 6:0 (caprotic acid) C 8:0 (caprylic acid) C 10:0 (capric acid) C 12:0 (lauric acid) C 14:0 (myristic acid) C 16:0 (palmitic acid) C 18:0 (stearic acid) C 20:0 (arachidic acid) กรดไขมนไมอ�มตว C 16:1 (palmitoleic acid) C 18:1 (oleic acid) C 18:2 (linoleic acid) C 18:3 (linolenic acid) Others

50 - - -

0.1 - 0.4 1.0 – 1.4 40.9 – 47.5 3.8 – 4.8 0 – 0.8

50

0 – 0.6 36.4 – 41.2 9.2 – 11.6 0 – 0.5 -

82

0.1 – 0.5 3.4 – 5.9 3.3 – 4.4 46.3 – 51.1 14.3 – 16.8 6.5 – 8.9 1.6 – 2.6

- 18 -

13.2 – 16.4 2.2 – 3.4

- tr – 0.9

11

ภาพประกอบท� 2-2 กระบวนการผลตน�ามนปาลม โรงงานสกดน�ามนแบบมาตรฐาน (ท�มา: ศนยวจยปาลมน�ามนสราษฎรธาน, 2555)

Vibrating screen

Heating to 90 °C

Clarification, Washing

Drying

Separators

Waste water

Water 0.1% Crude Palm Oil

Separation

Clarification, Washing

Shredding Pneumatic separation

nuts fibers

Press cake (fibers and nuts)

Cooking Under stirring

Pressing

90 - 100 °C, 20-30 min

Screw presses: residual oil < 7%

Broken kernel < 5%

Sterilization bunch

Bunch stripping (Shaking out fruit)

2.5-3 bars, 130-135 °C, 50-70 min

Autoclaves

Fruit loosened up to 99.5%

Stems, Stalks,

Fruitless parts of bunches

Palm fruit (Bunches)

12

2.3.1 กระบวนการเตรยมและปรบสภาพน�ามนปาลมดบ (Pre-Treatment process) เน�องจากน� ามนปาลมดบท�ไดมาจากโรงงานสกด (Crude Palm Oil: CPO) ประกอบดวยสารไมพงประสงคตอการผลตไบโอดเซล เชน phospholipids, lecithin, กรดไขมนอสระ ฯลฯ อกท�งคณสมบตทางกายภาพตางๆ ของน� ามนปาลมดบ เชน ความช�น ยางเหนยว ไข กล�น และส เปนตน จะเปนปญหา และอปสรรคตอการผลตไบโอดเซล ดงน�นจงจาเปนตองมการกาจดออกและปรบสภาพกอนท�จะนาเขาสกระบวนการผลตไบโอดเซลในลาดบตอไป ยางเหนยว และสของน�ามนปาลมดบจะถกแยกจากน�ามนปาลมดบโดยการเตม phosphoric acid และ bleaching earth เขาไปในกระบวนการ และคดแยกโดยเคร�องแยกแรงเหว�ยงสง หลงจากน�นน� ามนท�ไมมยางเหนยวแลวจะถกนาไปผานกระบวนการแยกกรดไขมนอสระ และน� าท�ปนอยออกไปโดยวธการระเหย และควบแนน เพ�อจะไดกลายเปนวตถดบต�งตนสาหรบกระบวนการผลตไบโอดเซลตอไป (พนส, 2549)

ภาพประกอบท� 2-3 แผนภมแสดงกระบวนการเตรยมและปรบสภาพน�ามนปาลมดบ (ท�มา: พนส, 2549)

แยกกรดไขมนน�ามนปาลมซ� งถก

แยกกรดไขมน

อสระออกแลว กล�นแยกไอน�าออก

วตถดบต�งตนเขาส

กระบวนการ Transes-

terification

น�ามนปาลมดบ

ยางเหนยว และ

สารประกอบอ�นๆ

(CPO)

ระเหยความช�น Phosphoric Acid Bleaching Earth

ยางเหนยว Filter Cake

Dried CPO น�ามนปาลมซ� งถก

กาจดยางเหนยว และ

สารประกอบแลว

13

2.4 น�ามนทอดใชแลวหรอน�ามนหมนเวยนกลบมาใชใหม

น�ามนใชแลวหรอน�ามนท�หมนเวยนกลบมาใชใหมเปนวตถดบท�ใชกนมากสาหรบผลตไบโอดเซลในการผลตขนาดเลกเน�องจากราคาถก และใหประโยชนในเชงรกษาสภาพแวดลอม ซ� งเปนการชวยกาจดมลภาวะ โดยปกตน� ามนใชแลวจะประกอบดวยกรดไขมนอสระและน� าในปรมาณท�สงกวาน�ามนพชใหมสด น�ามนพชใชแลวท�ผานการไลน� าออก และทาใหสะอาดเชงกล (เชน การกรอง) ซ� งน� ามนทอดใชแลวมราคาขายเพยงคร� งหน� งของราคาน� ามนพชใหม ดงน�นการใชวสดเหลาน�มาทาการผลตเปนไบโอดเซลจงมความเปนไปไดในเชงเศรษฐศาสตร ดงน�น เช�อเพลงไบโอดเซลจากวตถดบประเภทน� จงมคณภาพเทยบเทากบเรพซดเมทลเอสเตอร และแสดงใหเหนวาแกสเผาไหมท�ปลอยออกมามสมบตเทยบเทาเอสเตอรท�ผลตจากน�ามนพชใหมอกดวย ในประเทศออสเตรย น� ามนทอดนากลบมาใชใหม เปนแหลงวตถดบไขมนทางเลอกสาหรบผลตเช�อเพลงชวภาพ มการผลตเมทลเอสเตอรจากน� ามนทอดหมนเวยนกลบมาใชใหม (Recycled Frying Oil-ME: RFO-ME) ในเชงพาณชย ต�งแตป 1992 และเมอง Graz ไดใช RFO-ME เปนเช�อเพลงของรถเมลท�ใหบรการในตวเมอง ต�งแตป 1994 และในปจจบนมสายรถเมลจานวน 25 สาย จานวนรถเมล 135 คน ใช RFO-ME ปละ 3.8 ลานลตร ว�งเปนระยะทาง 18.5 ลานกโลเมตรตอป เปนไบโอดเซลคณภาพ EN14214 100% โดยความส�นเปลองของเช�อเพลงสงกวาปโตรเลยมดเซลเพยงรอยละ 5 - 8 ของน� ามนทอดใชแลวรวบรวมมาจากภตตาคาร และบานเรอนผ อยอาศย ยงไมมรายงานปญหาท�เก�ยวของกบเช�อเพลง โดยสมบตเชงกายภาพของ RFO-ME แตกตางจาก RME เพยงเลกนอย โดยคาความหนด และกากคารบอนคงเหลอ (Carbon Residue) ของเมทลเอสเตอรจากน�ามนทอดใชแลวมแนวโนมท�สงกวาเลกนอย และคณสมบตท�อณหภมต�ายงดอยกวาของ RME อกเลกนอยดวย ดงน�น จงตองผสม RFO - ME กบน� ามนดเซลในการใชงานชวงฤดหนาว โดยรวมแลว โครงการรถเมลไบโอดเซลในเมอง Graz ไดรบการยกยองวาไดรบความสาเรจอยางยอดเย�ยม โดยไดรบความรวมมออยางกวางขวางจากทกภาคสวนของเมอง สถานวจยและพฒนาพลงงานทดแทนจากน� ามนปาลมและพชน� ามน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ไดผลตไบโอดเซลจากน� ามนทอดใชแลวมาอยางตอเน�องต�งแตป 2545 - ปจจบน โดยมการผลตไมต�ากวาปละ 72,000 ลตร ใชกบรถยนตดเซลเกอบทกประเภท ท�งภาคเอกชน และรถราชการ (ชาครต และคณะ, 2555)

14

2.5 เมทานอล

แอลกอฮอลท�ใชมากท�สดสาหรบการทรานสเอสเตอรฟเคชนกคอเมทานอล เน�องจากมราคาถกและมกมมนตภาพการเกดปฏกรยาท�สง เม�อเปรยบเทยบกบแอลกอฮอลโซยาวตวอ�นๆ ปฏกรยาเมทาโนไลซส (Methanolysis) ท�มดางเปนตวเรงปฏกรยาสามารถเกดข�นไดท�อณหภมหอง และใหรอยละการเปล�ยนเปนเอสเตอรมากกวา 80 แมวาจะใชเวลาในการทาปฏกรยาเพยงส�นๆ เพยงแค 5 นาท การแยกเฟสเอสเตอรและกลเซอรอลกระทาไดอยางรวดเรวและสมบรณ และท�สาคญมากกคอ เมทานอลสามารถผลตใหมความบรสทธk สงไดงายกวาเอทานอล โดยการมน� าในจานวนนอยจะลดปฏกรยาไฮโดรไลซสซ� งจะเกดเปนสบในข�นตอนตอไป (เม�อใชดางเปนตวเรงปฏกรยา) อตราสวนโดยโมลท�เหมาะสมระหวางเมทานอลกบน� ามนข�นอยกบชนดตวเรงปฏกรยาท�เลอกใช โดยจากปรมาณสมพนธ (Stoichiometry) ของการเกดปฏกรยาท�สมบรณจะตองการเมทานอล 3 โมลตอไตรกลเซอไรด 1 โมล อยางไรกตาม เพ�อตองการเล�อนสมดลของปฏกรยาใหไปทางขวา (เกดผลผลตมากข�น) จาเปนตองเตมแอลกอฮอลซ� งเปนสารต�งตนใหมากเกนพอ (Excess) โดยเมทานอลมราคาถกกวา และแยกคนกลบไดงายกวามาก Freedman และคณะ (1986) เสนอแนะอตราสวนเชงโมลท�เหมาะสมของเมทานอลตอน� ามนถ�วเหลองเปน 6:1 สาหรบกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�ใชดางเปนตวเรงปฏกรยา เพ�อใหไดรอยละการเปล�ยนเปน เอสเตอรสงมากพอ และเหมาะสมกบคาใชจายเชงเศรษฐศาสตร อกท�งเมทานอลท�ใชมากเกนไปอาจสงผลตอการแยกเฟสกลเซอรอลออกจากเฟสเอสเตอร ซ� งการแยกเฟสน�นเปนผลมาจากปจจยความแตกตางของสภาพข�วของแตละเฟสรวมถงไมเซลลท�มอยดวย และความแตกตางของความหนาแนนในแตละเฟส ซ� งเปนความหนาแนนปรากฏ (Apparent density) แตละเฟสจะมองคประกอบท�หลากหลายสวนประกอบ เชน ในเฟสกลเซอรอล จะประกอบดวยกลเซอรอล แอลกอฮอล สบ ตวเรงปฏกรยา เอสเตอร กลเซอไรด (โมโน-ได-ไตร-) และน� า เปนตน อยางไรกตามในปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนท�ใชกรดเปนตวเรงปฏกรยา อตราสวนเชงโมลของแอลกอฮอลตอน�ามนจะมคาสงกวามากซ�งอาจจะสงถง 30 : 1 ถงแมวาในปจจบนเมทานอลจะผลตจากวตถดบต�งตนท�มาจากปโตรเลยมเปนหลกกตาม แตทางเลอกการเปนพลงงานหมนเวยน คอ เมทานอลชวภาพ (Biomethanol) กไดรบการศกษาวจยเพ�อผลตเชงอตสาหกรรมแลวเชนกน Branson ไดเสนอแนะไวในสทธบตรฉบบหน�งเม�อไมนานมาน� (2002) กลาวถงวธปฏบตสาหรบการยอยของเสยทางการเกษตรแบบไมใชอากาศ (Anaerobic) โดยเฉพาะปยคอกจากสกร เพ�อใหเกดคารบอนไดออกไซดและมเทน (Methane) ซ� งตอมาจะเปล�ยนไปเปน CO และ H2 ซ� งถกใชในการผลตเปนเมทานอลตามสมการ

15

CO + 2H2 ↔ CH3OH (1) ดงน�นในเชงเทคนค เราอาจผลตเมทลเอสเตอรจากไตรกลเซอไรดได เพราะ เมทานอลกสามารถผลตไดจากวตถดบต�งตนกลเซอรอลเชนกน โดยแนวทางการผลตอาจผานเปน syngas (แกสผสมระหวางคารบอนมอนอกไซดกบไฮโดรเจน) กอนแลวจงผลตเปนเมทานอล การเปล�ยนกลเซอรอลเปน syngas กทาไดหลายกรรมวธ เชนไพโรไลซส (Pyrolysis) ออกซเดชนบางสวน (Partial Oxidation) หรอ กลเซอรอลแกสซฟเคชน (Glycerol Gasification) เปนตน อยางไรกตาม เมทานอลชวภาพ ย งไมอาจจะแขงขนเชงเศรษฐศาสตรกบปโตรเลยมเมทานอลไดในขณะน� (ชาครต และคณะ, 2555) 2.6 เอทานอล

ปฏกรยาเอทาโนไลซส (Ethanolysis) มกจะถกพจารณาอยเสมอ ๆ ในฐานะท�เปนทางเลอกท�เปนมตรกบส�งแวดลอม ซ� งกอใหเกดการผลตเช�อเพลงไบโอดเซลจากธรรมชาตจรงๆ ท�งหมด ถาแอลกอฮอลน�นไดมาจากการหมกเศษเหลอท�งจากการเกบเก�ยว (เอทานอลชวภาพ) ซ� งตรงกนขามกบเมทานอลท�สวนใหญผลตมาจากแกสสงเคราะหท�ไดมาจากวตถดบต�งตนฟอสซล ขอไดเปรยบของเอทานอลท�เหนอกวาเมทานอลกคอ ความเปนพษ (Toxicity) ท�ต �ากวามาก ดงน�นการผลตไบโอดเซลดวยเอทานอลจงปลอดภยกวาสาหรบพนกงานท�ทาการผลตหนางาน และจากขอมลท�วาอะตอมคารบอนท�เพ�มข�นในโมเลกลเอทลเอสเตอรจะมปรมาณความรอนและคาซเทนของเช�อเพลงท�สงเพ�มข�นอกเลกนอยดวย แตในอกดานหน� งของขอดอยน�น ปฏกรยาเอทาโนไลซส จาตองใชพลงงานมากกวาปฏกรยาเมทาโนไลซส เม�อตองใชอณหภมการทาปฏกรยาประมาณ 75 องศาเซลเซยส (ใกลจดเดอดของเอทานอล) เพ�อใหไดอตราการเปล�ยนเปนเอสเตอรท�นาพงพอใจ นอกจากน� ปญหาท�เก�ยวของกบการแยกเฟสเอสเตอร และกลเซอรอลหลงการทาปฏกรยาทรานส-เอสเตอรฟเคชนจะแยกออกจากกนไดยากกวามาก และเอทลเอสเตอรละลายในกลเซอรอลไดมากกวาเมทลเอสเตอร ปรมาณน�าท�มอยเพยงเลกนอยในสารผสมท�ทาปฏกรยาจะมผลตอการเกดปฏกรยาเอทาโนไลซสท�สงกวาปฏกรยาเมทาโนไลซส Fillieres และคณะ (1995) รายงานวา การทรานส-เอสเตอรฟเคชนของน� ามนเรพซดกบเอทานอล 95% (ท�เหลอคอน� า) มรอยละการเปล�ยน (Conver-sion) เพยงรอยละ 30 เทาน�น ซ� งเปรยบเทยบกบรอยละการเปล�ยน 94-95 ภายใตสภาวะท�ปราศจากน� า และตนทนของการผลตเอทานอลบรสทธk (Absolute ethanol) ย งสงกวาการผลต

16

เมทานอลอยมาก ทาใหเช�อเพลงไบโอดเซลท�ผลตดวยเอทานอลยงไมสามารถแขงขนในเชงเศรษฐศาสตรไดกบเมทลเอสเตอร อยางไรกตาม สถานวจยและพฒนาพลงงานทดแทนจากน�ามนปาลมและพชน� ามน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ไดใหความสนใจอยางมากกบการผลต เอทลเอสเตอรเพราะเปนพลงงานหมนเวยนท�ย �งยนอยางแทจรงมากกวาเมทลเอสเตอร และ เอทลเอสเตอรอาจเปนทางเลอกท�เหมาะสมมากกวาในอนาคตได โดยท�งเมทานอลและเอทานอลเปนสารไวไฟ และเมทานอลเปนสารพษ ขอมลท�ควรหาเพ�มเตมอกกคอคาความดนไอซ� งแปรตามอณหภม ซ� งอาจใชประโยชนในการทาปฏกรยาท�สงกวาจดเดอดของแอลกอฮอล หรอใชในการควบแนนท�ดาเนนการภายใตสญญากาศ (ชาครต และคณะ, 2555)

ตารางท� 2-5 แสดงคณสมบตของเมทานอล และเอทานอล (ชาครต และคณะ, 2555)

คณสมบต เมทานอล เอทานอล สตรเคม CH4O C2H6O มวลโมเลกล (กรม/โมล) 32.04 46.07 ลกษณะ ของเหลว ไมมส ของเหลว ไมมส ความหนาแนน (กรม/มลลลตร) 0.7918 0.789 จดเดอด (°C) 65 78 pKa 15.5 15.9 ความหนด (Pa.s) 5.9×10-4 1.2×10-3 ไดโพลโมเมนต (D) 1.69 1.69 จดวาบไฟ (°C) 11-12 13-14 ความดนไอ (kPa: at 20 °C) 13.02 5.95

17

2.7 ตวเรงปฏกรยา (Catalysts)

2.7.1 การเรงปฏกรยา (Catalysis) การเรงปฏกรยาคอการเปล�ยนอตราของปฏกรยาเคมเน�องจากการเขามามสวนรวมของสารท�เรยกวา ตวเรงปฏกรยา ขอท�ตวเรงปฏกรยาแตกตางไปจากสารท�ใชเปนตวทาปฏกรยา (Reagent) กคอตวเรงปฏกรยาไมไดถกใชไปในการเกดปฏกรยา ตวเรงปฏกรยาอาจมบทบาทในปฏกรยาหลายข�นตอนได ตวเรงปฏกรยาท�ทาใหปฏกรยาเกดเรวข�นเรยกเปนตวเรงปฏกรยา (เชงบวก) สารท�ทาใหปฏกรยาเกดชาลงเรยกวาสารยบย �ง (Inhibitor: negative catalyst) ปฏกรยาเชงเรงปฏกรยา (Catalytic reaction) จะมคาต�าสดของพลงงานอสระการกอกมมนตของปฏกรยา (Rate-limiting free energy of activation) ต�ากวาคาต�าสดของพลงงานอสระการกอกมมนตของปฏกรยาท�ไมใชตวเรงปฏกรยา ดงภาพประกอบท� 2-4 สงผลใหอตราการเกดปฏกรยาสงกวาท�อณหภมเดยวกน และกลไกของการเรงปฏกรยามอยหลากหลายรปแบบมาก

ภาพประกอบท� 2-4 แสดงพลงงานกอกมมนตเคมของปฏกรยาเคม (ท�มา: http://hrsbstaff.ednet.ns.ca/benoitn/chem12/kinetics/reaction_progress_curves.htm)

ในมมมองของจลนพลศาสตร ปฏกรยาเชงเรงปฏกรยากคอปฏกรยาเคม ซ� งอตราการเกดปฏกรยาเกดจากความถ�ของการสมผสหรอการชนกนของสารเขาทาปฏกรยาในข�นตอนกาหนดอตรา (Rate-determining step) ซ� งตวเรงปฏกรยาจะเขามามสวนเก�ยวของในข�นตอนท�ชาท�สด และอตราจะถกกาหนดดวยจานวนของตวเรงปฏกรยา และกมมนตภาพของมน ในการเรงปฏกรยาแบบววธพนธ การแพรของสารเขาทาปฏกรยาท�ไปยงพ�นผว (Surface) หรอการแพรของผลผลตออกจากพ�นผวอาจเปนข�นตอนการกาหนดปฏกรยาแทนได ซ� งอาจเทยบเทากบการรวมตว

18

ของสารเขาทาปฏกรยาหรอการแตกตวของผลผลตกบตวเรงปฏกรยาในการใชตวเรงปฏกรยา เอกพนธได 2.7.2 การเรงปฏกรยาดวยดาง (Alkaline catalysis) การเรงปฏกรยาดวยดางเปนประเภทของปฏกรยาโดยท�วไปท�ใชกนมากท�สดสาหรบการผลตไบโอดเซล ขอดของปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนท�เรงปฏกรยาโดยใชดางท�เหนอกวาการใชกรดเปนตวเรงปฏกรยากคอ ใหรอยละการเปล�ยนท�สงภายใตสภาวะท�ไมรนแรง ใชเวลาทาปฏกรยาท�ส� นกวา อาจประมาณไดวาภายใตสภาวะอณหภมและความเขมขนของตวเรงปฏกรยาท�เทากน ปฏกรยาเมทาโนไลซส (Methanolysis) ท�มดางเปนตวเรงปฏกรยาอาจเกดข�นไดเรวกวากรดในปรมาณตวเรงปฏกรยาท�สมมลกนไดถงประมาณ 4,000 เทา นอกจากน� ตวเรงปฏกรยาท�เปนดางมสภาพกดกรอน (Corrosiveness) ตอเคร�องมออตสาหกรรมนอยกวา ดงน�นจงสามารถใชถงปฏกรณท�เปนเหลกคารบอนซ� งมราคาถกกวา สดทาย ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเค-ชน ท�มดางเปนตวเรงปฏกรยาจะใชปรมาณแอลกอฮอลท�นอยกวาปฏกรยาแอลกอฮอไลซส (Alco-holysis) ท�มกรดเปนตวเรงปฏกรยาเชนกน ดงน�น จงสามารถลดขนาดของถงปฏกรณลงได ขอดอยท�สาคญของการใชตวเรงปฏกรยาท�เปนดางคอ มความวองไวของตวเรงปฏกรยาดางตอกรดไขมนอสระท�มอยในสารปอนสง น�นหมายความวาปฏกรยาทรานสเอสเตอร-ฟเคชนท�มดางเปนตวเรงปฏกรยาจะเหมาะสมกบน� ามนพชท�มกรดไขมนอสระอยต �า (น� ามนท�มคณภาพสง) เทาน�น ซ� งราคาน� ามนกจะสงตามคณภาพไปดวย การใชสารปอนท�มราคาถก เชน น� ามนทอดใชแลว ไขมนในน� าเสยซ� งมปรมาณกรดไขมนอสระสง หากจะใชกระบวนการเรงปฏกรยาดวยดางจาเปนท�จะตองผานข�นตอนการปรบสภาพการลดกรดไขมนอสระ หรอใชกระบวนการเอสเตอรฟเคชนมากอน ทาใหมคาใชจายสงข�น 2.7.2.1 การเรงปฏกรยาดวยดางแบบเอกพนธ (Homogeneous alkaline catalysis) ในปจจบนโรงงานผลตไบโอดเซลเชงพาณชยเกอบท�งหมดมการผลตโดยใชตวเรงปฏกรยาท�เปนดางแบบเอกพนธ ชนดของตวเรงปฏกรยา (Species) ท�สาคญคอ แอลคอกไซดแอนไอออน (Alkoxide anion: RO-) จะกอเกดจากวธการใดวธการหน�งของกระบวนการขางลางน�

RONa ↔ RO- + Na+ (2) Na + ROH → RO- + Na+ + ½ H2 (g) (3) NaOH + ROH ↔ RO- + Na+ + H2O (4)

19

นานมาแลวท�การผลตชนดตวเรงปฏกรยาในปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนจะใชแอลคอกไซดเปนตวเรงปฏกรยา ซ� งไดมาจากปฏกรยาแอลคาไลแอลกอฮอเลท (Alkali alcoholate) ปฏกรยาท� (2) หรอโลหะแอลคาไลบรสทธk (3) โดยมการโตแยงกนวาการใชตวเรงปฏกรยา ไฮดรอกไซด (4) อาจจะเรงปฏกรยาสะพอนฟเคชนซ� งเปนปฏกรยาท�ไมสามารถผนกลบได จากท�งสารเขาทาปฏกรยาไตรกลเซอไรดและผลผลตเอสเตอรท�ได ดงสมการการผลตสบโดยปฏกรยาไฮโดรไลซสของเอสเตอร

R1COOR2 + NaOH → R1COONa + R2OH (5)

เอสเตอร แอลคาไลไฮดรอกไซด สบ แอลกอฮอล ในขณะท�เกลอแอลกอฮอล (RONa) และโลหะแอลคาไล ท�ใชเปนตวเรงปฏกรยาสามารถใหรอยละการเปล�ยนท�สงอยางชดเจน แตกมราคาสงและมความเส�ยงตอความปลอดภยสงตามไปดวย จงทาใหมความนาสนใจนอยลงสาหรบการผลตไบโอดเซลในเชงพาณชย แตจากผลการสารวจเบ�องตนของ Wright และคณะ (1944) ทาให Mittelbach นามาแสดงใหเหนวาแอลคาไล-ไฮดรอกไซด (Alkali Hydroxide) อาจเปนทางเลอกท�ใชงานได เพราะมราคาถกกวาและใชงานไดงายกวา โดย Caldin และ Long, (1954) เสนอไววาหากโพแทสเซยมไฮดรอกไซด (KOH) หรอโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) ละลายในแอลกอฮอล จะเกดเปนสารละลายท�ประกอบดวยไฮดรอก-ไซดไอออน (Hydroxide) และ แอลคอกไซดไอออน ในสภาวะท�สมดลกน (ตามสมการท� 6) โดยความเขมขนของแอลคอกไซดไอออนท�เกดข� นแปรตามความเขมขนของตวเรงปฏกรยา คา pKa ตามแอลกอฮอลท�ใช และปรมาณของน� าท�มอย ดงตวอยางของสารละลาย 0.1 โมลารของ NaOH ในเอทานอลความบรสทธk 99% ปรมาณ 96% ของดางท�งหมดจะอยในรปของเอทอกไซดไอออน (Ethoxide ion) และจะเปนเชนเดยวกนสาหรบในเมทานอลบรสทธk ดงน�น การไฮโดรไล-ซสโดยใชดางเปนสารเขาทาปฏกรยาและเกดเปนสบจะเปนปฏกรยาสวนนอยท�เกดในแอลกอฮอลท�ปราศจากน� า แต Tarasov และคณะ รายงานวาคาคงตวสมดลของปฏกรยาน� มคาเพยง 5.5x10-2ซ� งหมายถงจะมการแตกตวเพยงเลกนอยเทาน�น สมการเคมในการละลายโซเดยมไฮดรอกไซดในเมทานอล คอ NaOH + CH3OH ↔ H2O + Na

+ + CH3O- (6)

20

และสมดลท�เกดข�นระหวาง CH3O- และ OH- คอ

CH3O

- + H2O ↔ CH3OH + OH- (7)

เมทอกไซดไดรบการยอมรบวาเปนดางท�แรงมาก และวองไวในการทาปฏกรยากบน�า โดยเมทอกไซดคอตวเรงปฏกรยาท�แทจรง ไมใชไฮดรอกไซดอยางท�คนจานวนมากเขาใจกนผด ซ� งน�าท�มอยในระบบท�งหมดจะชวยเรงปฏกรยาสะพอนฟเคชนใหเกดเรวข�น

RCOOH + Na+ + OH- → RCOONa + H2O (8)

เชนเดยวกบในกรณท�ใชสารละลายเมทอกไซดในเมทานอล (30-32% เมทอกไซด) จานวนน� าเพยงเลกนอยท�อยในระบบจะทาปฏกรยาไฮโดรไลซสกบเอสเตอรท�เปนผลผลตหรอ กลเซอไรดท�เปนสารต�งตน เกดเปนกรดไขมนอสระ และเขาสกระบวนการสะพอนฟเคชนเชนกน และในกรณน� เมทอกไซดจะถกเปล�ยนไปเปนแอลกอฮอล

RCOOH + Na+ + -OCH3 → RCOONa + HOCH3 (9)

โซเดยมเมทอกไซดในเมทานอลเปนพษตอมนษยโดยทาลายระบบประสาท หากสมผสโดยตรงตองลางดวยน� าโดยเรว และตองสงเกตอาการดวยตนเองโดยตองไปพบแพทยเม�อมอาการผดปกตเพยงเลกนอย นอกจากน� การแยกเฟสกลเซอรอลท�เกดข�นอยางรวดเรวในปฏกรยาเมทาโนไล-ซส จะเปนการแยกตวเรงปฏกรยาสวนหน� งออกจากเฟสท�เกดปฏกรยา เพราะในระหวางการเกด กลเซอรอลข�นน�น ตวเรงปฏกรยาสวนหน� งไดกระจายตวไปอยในเฟสกลเซอรอลและสญเสย กมมนตภาพการเกดปฏกรยา และพบวาตวเรงปฏกรยาในเฟสเอสเตอรจะลดลงตามเวลาของการทาปฏกรยาและจะหมดไปหลงจากผานเวลาชวงหน� ง โดยการหมดไปของตวเรงปฏกรยาของสารผสมไฮดรอกไซดกบแอลกอฮอลจะหมดไปเรวกวาการหมดไปของตวเรงปฏกรยาแอลคอกไซด แตในเฟสกลเซอรอลยงคงพบตวเรงปฏกรยาอย อยางไรกตาม เม�อปลอยใหเวลาผานไปนานข�นกจะไมพบตวเรงปฏกรยาในเฟสกลเซอรอลเชนกน เพราะน� าท�เกดข�นสวนใหญแยกมาอยในเฟสกลเซอรอลดวย เน�องจากมสมบตการมข�วท�เหมอนกนทาใหดางท�อยในเฟสกลเซอรอลเกดปฏกรยา สะพอนฟเคชนตอไดอยางชา ๆ

21

การใชโพแทสเซยมเปนตวเรงปฏกรยามขอดตอส� งแวดลอมในการบาบดตวเรงปฏกรยาซ� งหากใชกรดฟอสฟอรกในการทาใหเปนกลางในกลเซอรอลดบหรอในน� าลาง เราจะไดโพแทสเซยมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต ซ� งสามารถใชเปนปยได ดงน�นจงเปนการเพ�มมลคาใหกบผลผลตพลอยไดของการเกดปฏกรยา ในขณะท�เกลอโซเดยมท�เกดข�นน�นนบวาเปนของเสยท�ตองบาบดตอไป อยางไรกตาม ขอไดเปรยบของ NaOH ท�ดกวา KOH ในมมมองของตวเรงปฏกรยากคอปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนท�ใช NaOH เปนตวเรงปฏกรยามแนวโนมท�จะเสรจบรบรณไดเรวกวา (Vicente และคณะ, 2004) และ NaOH มราคาถกกวา การเตรยมตวเรงปฏกรยาดวยการละลาย NaOH หรอ KOH ในตวทาละลายแอลกอฮอลควรตองเตรยมแบบใหมสด เพราะความช�นในอากาศจะเพ�มปรมาณน� าในสารละลายแอลกอฮอล และทาใหการแตกตวเปนเมทอกไซดลดลงได ความเขมขนท�เหมาะสมสาหรบตวเรงปฏกรยาท�ใชดางแบบเอกพนธ จะแปรตามปรมาณกรดไขมนอสระท�มอยในน�ามน ในกรณท�มกรดไขมนอสระต�ามาก เชน นอยกวารอยละ 0.2 อาจใชตวเรงปฏกรยาไฮดรอกไซดเพยงรอยละ 0.3 - 0.4 กเพยงพอ แตในกรณท�มกรดไขมนอสระมคาสงน�น จาเปนตองชดเชยดวยการเตมตวเรงปฏกรยาใหมากข�น เพ�อใหเพยงพอตอปฏกรยาการทาสะเทนระหวางกรดไขมนอสระกบดาง แลวยงคงมปรมาณเหลออยอกจานวนมากพอท�จะเรงปฏกรยาตอไป แตการเพ�มตวเรงปฏกรยาท�มากข�นน�นจะสงผลถงปรมาณของสบท�จะเกดข�นสงตามไปดวย โดยมผลใหมปรมาณเอสเตอรหรอกลเซอไรดในเฟสกลเซอรอลมากข�นเกดการสญเสยผลได (Yield loss) เน�องจากสบจานวนมากท�เกดข�นจะกระจายไปอยในเฟสกลเซอรอลมากกวา แมจะคดจากฐานปรมาณกลเซอรอลท�เกดในปรมาณน� าหนกท�นอยกวาเอสเตอรแลว ดงน�น จงตองมสมการสาหรบการคานวณปรมาณท�เหมาะสมของตวเรงปฏกรยาแอลคาไลน ท�จาเปนตองใชสาหรบปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนของวตถดบต�งตนประเภทหลากหลายคณภาพ (Multiple feedstock) การทาปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชน 2 คร� งหรอมากกวา จะใชในอตสาหกรรมอยางแพรหลาย หลงจากการทาปฏกรยาคร� งแรก กลเซอรอลจะถกแยกออกไปซ� งคาดหมายวาน� า และตวเรงปฏกรยาสวนหน�งรวมถงสบและแอลกอฮอลจะถกแยกออกไปดวย หลงจากน�นจงมการเตมแอลกอฮอลและตวเรงปฏกรยาเพ�มเขามาใหมอกคร� ง ซ� งปรมาณการใชแอลกอฮอลแตละคร� งยงไมชดเจนวาสดสวนใดท�เหมาะสม รวมท�งความเขมขนของตวเรงปฏกรยาในแอลกอฮอลซ� งท�ง 2 คร� งไมจาเปนตองเทากนกได (ชาครต และคณะ, 2555)

22

ตารางท� 2-6 แ

สดงภาพรวมข

องตวเรง

ปฏกรยาท�เปน

ดางแบบ

เอกพน

ธซ�งใชเปน

สวนม

ากในปฏ

กรยาแอลกอฮอลไลซส

(Alco

holysis)

(ชาครต แล

ะคณะ

, 2555)

References

GB 61

2,667 (1946)

(for soap)

Lang et al., (2001)

(for biod

iesel)

Bradshaw, (1

941)

(for soaps)

Mitte

lbach et al.,

(1986)

(for biod

iesel)

Wimme

r, (1991)

Serch

eil et al.,

Ester yields

- 87 %

96 %

98 %

-

>99 %

>97 %

Alcohols

methanol

2-p

ropanol

1-prop

anol

methanol

abs. ethanol

methanol

Methanol

90 % ethanol

methanol

Oils and fats

pre-esterified

Waste oils

linsee

d oil

dried oils and fats

vegetab

le oils, later also

recycled

flyin

g oil a

nd

animal fats

also w

aste oils with up

to

20% FFA

rapese

ed oil

Reaction C

ondition

s

alcohol: oil = 2-4:1

(mol/mo

l)

T = 6

5-75 °C

alcohol: oil = 6:1 (mo

l/mol)

T = 7

2 °C (2-pro

panol), t =

3 h

T = 1

05 °C

(1-bu

tanol), t = 3

h 0.2

% catalyst by w

eight of oil

alcohol: oil = 3-5:1

(mol/mo

l) T = 2

0-100 °C

0.1

-0.5%

catalyst by w

eight of the oil

alcohol: oil = 3:1 (mo

l/mol)

T = 2

0 °C, t =

2 h

1.3-1.7%

catalyst by w

eight of the oil

alcohol: oil = 3-9: 1 (mo

l/mol)

ambient tem

perature

and p

ressure

alcohol: oil = 20

:1 (mol/mo

l) T = 7

0 °C, t =

1 h

5% mol of catalyst

Example

s

Metallic

sodiu

m

CH3ONa, CH 3OK

, KOH

, NaOH

, LiOH

KO

H

40 -55%

NaOH or KO

H

TBD (1, 5, 7 triazabicy

clo.

[4.4.0

] dec-5-ene)

TCG (1,2,3

tricyclohexyl

guanidine)

Catalyst ty

pe

Alkali m

etal (dissolved in

the alcohol)

Alkali m

etal alco

holates

and h

ydrox

ide

Aqueous alkali m

etal hy-

droxid

e solu

tions

Strong o

rganic bases

(alkylgu

anidines)

23

2.7.2.2 การเรงปฏกรยาดวยดางแบบววธพนธ (Heterogeneous alkaline catalysis) ขณะท�การเรงปฏกรยาแบบเอกพนธมขอดท�มาก แตขอเสยหลกกคอตวเรงปฏกรยาเอกพนธไมสามารถนากลบมาใชใหมได ย�งกวาน�นยงตองกาจดตวเรงปฏกรยาท�เหลอออกจากผลผลตเอสเตอร ซ� งโดยท�วไปจาเปนตองผานการลางหลายคร� ง ซ� งจะเพ�มตนทนการผลต ดงน�น จงมความพยายามหลากหลายท�จะทาใหผลผลตบรสทธk ไดงายข�น โดยการใชตวเรงววธพนธ ซ� งสามารถนากลบคนโดยการตกตะกอน (Decantation) หรอการกรอง (Filtration) หรอ ใชในถงปฏกรณแบบเบดน�ง (Fixed-bed) ขอดท�สาคญของตวเรงปฏกรยาววธพนธคอสามารถนากลบมาใชใหมได มสภาพการกดกรอนนอยกวา เปนมตรกบส�งแวดลอม และเปนกระบวนการท�เช�อม�นไดสง การวจยและพฒนาตวเรงปฏกรยาแบบววธพนธในปจจบนมงเนนไปท�การพฒนาอตราการเรงปฏกรยาใหเทยบเทาตวเรงปฏกรยาแบบเอกพนธ เชน ระดบผลไดของไบโอดเซล การใชอณหภมในการทาปฏกรยาท�ต �า การลดอตราสวนเชงโมลของแอลกอฮอลตอน� ามน ซ� งโดยท�วไปตวเรงปฏกรยาววธพนธจะตองใชอณหภมในระดบท�สงมาก (100-250 องศาเซลเซยส) และใชปรมาณแอลกอฮอลท�สง เพ�อเอาชนะขดจากดในดานการถายโอนมวลสาร จากความหนดท�สงของสารเขาทาปฏกรยาเพ�อเขาไปสมผสกบตวเรงปฏกรยาไดดย�งข�น นอกจากน�นยงตองพฒนาตวเรงปฏกรยาท�ไมเส�อมสภาพจากน�าและกรดไขมนอสระ โดยท�ยงคงความวองไวในการทาปฏกรยาใหมคาสงอย ตารางท� 2-7 แสดงการเปรยบเทยบขอด/ขอดอยของตวเรงปฏกรยาแอลคาไลนแบบเอกพนธ และแบบววธพนธ (ชาครต และคณะ, 2555)

Homogeneous Heterogeneous Maximum yield 99.5 % Above 100 % Glycerol Quality Good Better Separation & purification steps Complex Simple Waste Salt and aqueous wastes No waste stream Chemicals Consumption of chemical No consumption Operating conditions Mild conditions T &P T & P conditions more severe MeOH/oil reaction Low Higher

24

2.8 การผลตไบโอดเซล

ไบโอดเซลไดมาจากน�ามนพช องคประกอบหลกของน� ามนพชคอ ไตรกลเซอไรด (Triglycerides) ไตรกลเซอไรด คอเอสเตอรของกลเซอรอลโดยกลเซอรอลจดเปนแอลกอฮอลท�มหม OH 3 หมอาจเปรยบเทยบไดวา ไตรกลเซอไรดมกลเซอรอลเปนกระดกสนหลง (Backbone) ท�มโซยาว (Long chain) ของกรดไขมนตออย 3 โซ อนเปนท�มาของช�อ ไตร (Tri-) ซ� งหมายถงสาม ในทานองเดยวกน ไดกลเซอไรดกจะประกอบดวยกลเซอรอลตอกบโซยาวของกรดไขมน 2 โซ และโมโนกลเซอไรดจะมกรดไขมนตอกบกลเซอรอลเพยงโซเดยว (Di- = 2, Mono- = 1)

2.8.1 กระบวนการผลตไบโอดเซลแบบสองข�นตอน เม�อน� ามนมกรดไขมนอสระอยในปรมาณท�สงมากข�น ทางเลอกในการผลต

ไบโอดเซลจะมงไปยงการใชปฏกรยาเคม 2 ข�นตอน คอการใชกระบวนการเอสเตอรฟเคชนดวยตวเรงปฏกรยากรดเพ�อเปล�ยนกรดไขมนอสระเปนเอสเตอรกอน จนเหลอคากรดไขมนอสระต�ากวา 1% จากน�นจงใชกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนดวยตวเรงปฏกรยาดางในข�นตอนตอไป ซ� งจะไดผลไดท�สงท�สด

2.8.2 ปฏกรยาเอสเตอรฟเคชน (Esterification) เอสเตอรฟเคชนเปนกระบวนการทางเคมสาหรบทาเอสเตอร ซ� งเปนสารประกอบ

ท�มโครงสรางเปนR”-COOR’ โดยท� R’ และ R” ตางกเปนหมอลคลหรอแอรล (Aryl) วธท�วไปสาหรบเตรยมเอสเตอร คอใหความรอนแกกรดคารบอกซลก (R”-CO-OH) พรอมกบแอลกอฮอล (R’-OH) ขณะเดยวกนกจะเกดน� าข�นเปนผลตภณฑรวม มกใชตวเรงปฏกรยาท�เปนกรดแร เพ�อใหปฏกรยาเกดข�นไดเรว เอสเตอรสามารถเกดไดจากหลายปฏกรยา รวมถงปฏกรยาของแอลกอฮอลกบกรดคลอไรด (R”-CO-Cl) หรอแอนไฮไดรด (R”-CO-O-COR’) จากการศกษาในยคตนๆ สรปใหเหนวาผลตภณฑเอสเตอร เกดจากการรวมกนของหมแอรล (R”-C=O-) จากกรด (R”CO-OH) กบหมอลคอกไซด (R’O-) จากแอลกอฮอล (R’-OH) มากกวาการรวมตวกนแบบอ�นๆ (ชาครต และคณะ, 2555) 2.8.3 ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชน (Transesterification) ทรานสเอสเตอรฟเคชน (มกจะเรยกวาแอลกอฮอไลซส (Alcoholysis)) เปนปฏกรยาของน� ามนหรอไขมนกบแอลกอฮอล เพ�อทาใหเกดเอสเตอรและกลเซอรน หรอเอสเตอร และเอสเตอร (กรณเกดเอสเตอร และได- โมโนกลเซอไรด) ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชน มกจะใชตวเรงปฏกรยา เพ�อเรงอตราการเกดปฏกรยาและรอยละการเปล�ยน (Conversion) สง แตเน�องจากปฏกรยาน� เปนปฏกรยาท�ผนกลบได (Reversible) จงตองใชแอลกอฮอลท�มากเกนพอ เพ�อทาใหสมดลเล�อนไปทางดานของผลตภณฑ (ไบโอดเซล) ใหมากท�สด

25

� � ��� − � − � − �� �� − � − ���

��� − �� � �

�� − � − � − �� + 3����

� � ����

������ �� − � − ��� + �� − ��

� � ��� − � − � − �� �� − � − ���

��� − ��

ภาพประกอบท� 2-5 ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนของไตรกลเซอไรดกบแอลกอฮอล

(ท�มา: Dias และคณะ, 2008)

แอลกอฮอลท�ใชจะเปนแอลกอฮอลปฐมภม หรอทตยภม สายโซตรงท�มหม OH เพยง หมเดยว มอะตอมคารบอน 1-8 อะตอม ท�นยมใชกนกคอ เมทานอล เอทานอล โพรพานอล บวทานอล และ เอมลแอลกอฮอล แตท�นยมใชกนมากท�สด คอเมทานอล และเอทานอล โดยเฉพาะเมทานอล เน�องจากมราคาถก และมขอไดเปรยบเชงฟสกส และเชงเคมในตวของมนเอง (เปนแอลกอฮอลท�มข�วและมโซส� นท�สด) ทาใหมนสามารถเกดปฏกรยากบไตรกลเซอไรด ไดอยางรวดเรว และละลายตวเรงปฏกรยาโซดาไฟไดงาย โดยตามสดสวนปรมาณสมพนธ (Stoichiometry) แลวน�น การเกดปฏกรยาเคมน�นจาเปนตองใชแอลกอฮอลตอไตรกลเซอไรด ในสดสวนเพยง 3:1 โมล แตในทางปฏบตจาเปนตองใชในสดสวนท�สงกวา เพ�อผลกดนสมดลใหเกดผลไดเปนเอสเตอรท�มากท�สด ปฏกรยาน� สามารถใชตวเรงปฏกรยาท�เปน กรด ดาง หรอเอนไซม โดยดางท�ใชโดยท�วไปกเชน โซเดยมไฮดรอกไซด โปแตสเซยมไฮดรอกไซด สารประกอบคารบอเนต สารประกอบออกไซด และแอลคอกไซด (Alkoxides) ของโซเดยม และโปแตสเซยม เชนโซเดยมเมทอกไซด (Sodium methoxide) และโซเดยมเอทอกไซด (Sodium ethoxide) เปนตน กรดท�มกจะใชเปนตวเรงปฏกรยากคอ กรดกามะถน (Sulfuric acid) กรดซลโฟนก (Sulfonic acid) และกรดเกลอ (Hydrochloric acid) สวนไลเปส (Lipase) ใชกนเพราะขอเดนในการเปนตวเรงปฏกรยาทางชวภาพ ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนท�ใชดางเปนตวเรงปฏกรยา เกดข�นเรวมากกวาท�ใชกรดและนยมใชกนในเชงพานชย สาหรบปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนท�ใชดางเปนตวเรง ตองใชไตรกลเซอไรด และแอลกอฮอลท�ปราศจากน� า เพราะน� าจะชวยใหเกดปฏกรยาสะพอนฟเคชน (Saponification) ได

26

ด ปฏกรยาน�ทาใหเกดสบ และจะทาใหผลได (Yield) ของเอสเตอรต�าลง การแยกเอสเตอรและ กลเซอรอลทาไดยากข�น รวมไปถงการลางน�า ซ� งจะลางไดยากมากข�นอก ปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนท�ใชดางเปนตวเรงปฏกรยาจะใชไดดกบไตรกล-เซอไรดท�มกรดไขมนอสระปนอยในจานวนนอยๆ แตถามน� า และกรดไขมนอสระสงมากใน ไตรกลเซอไรด ควรเลอกใชกรดเปนตวเรงปฏกรยาในปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนแทน หรอตองทาไตรกลเซอไรดใหบรสทธk ข�นดวยการกล�นลาดบสวน หรอผานปฏกรยาสะพอนฟเคชนกอน (เพ�อเปล�ยนกรดไขมนอสระเปนสบแลวแยกออกไป) หลงจากน�นจงทาปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟ-เคชนโดยใชดางเปนตวเรงปฏกรยา หลงจากการทาปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนของไตรกลเซอไรดแลว ผลตผลท�ไดจะเปนของผสมท�ประกอบดวยเอสเตอร กลเซอรอล แอลกอฮอล ตวเรงปฏกรยา น� า และไตร-ได- และโมโนกลเซอไรดท�ทาปฏกรยาไมหมด การทาใหไดเอสเตอรบรสทธk น�นไมใชส�งท�งาย เพราะมส�งเจอปน (Impurity) หลายอยางในเอสเตอร เชน ได- และโมโนกลเซอไรด โมโนกลเซอ-ไรด เปนสาเหตใหเกดความขน (Turbidity) ซ� งเกดผลกข�นในสารผสมของเอสเตอร ปญหาเชนน�พบไดชดเจน โดยเฉพาะอยางย�งการทาปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนของไขมนสตว เชน ไขมนวว เปนตน (ชาครต และคณะ, 2555) 2.9 กลโคไซน

กลโคโซด คอ สารประกอบอนทรยท�เปนสารทตยภม (Secondary metabolites) ซ� งเกดข�นในผลตภณฑธรรมชาต มโครงสรางซบซอนในโมเลกลประกอบดวยสวนของ aglycone จบกบสวนท�เปนน� าตาล (Glycone part หรอ Sugar part) หรอจบกบอนพนธของน� าตาลโดยผานทาง glycosidic bond 30 (ดรณ, 2554) 2.9.1 คณสมบตทางภายภาพของกลโคไซด

1 มกจะมรสหวานเพราะมน� าตาลเปนองคประกอบ แตบางชนดอาจมรสขม หรอรสอ�นรวมอยดวย ข�นอยกบชนดของ aglycone

2 ละลายไดดในเอทานอล และเมทานอล สวนใหญจะใชสารผสมของน� า และแอลกอฮอลเปนตวทาละลาย

3 คาการละลายของกลโคไซดข�นกบชนดและจานวนของน� าตาลในโมเลกล รวมท�งความเปนข�วของ aglycone

27

2.9.2 คณสมบตทางเคมของกลโคไซด 1. เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสไดท� glycosidic bond ซ� งเปนจดเช�อม aglycone กบ

น�าตาลทาใหโมเลกลแตกออกเปน aglycone กบน�าตาลการเกดไฮโดรไลซสทาได 2 วธ คอ - วธทางเคม (Chemical method) ไดแก กรด หรอ alkali hydrolysis พบวา O-, N-,

S-glycosides จะถกไฮโดรไลซไดดวยกรดในขณะท� c-glycosides จะคงตวกรดการ cleavage พวก c-glycosides ตองใชปฏกรยาออกซเดชนแทนไฮโดรไลซส

- วธทางชวเคม (Biochemical method) ไดแก enzymatic hydrolysis การ ไฮโดรไลซสสารกลม glycosides ดวยวธน� จะตองใชเอนไซมท�มความจาเพาะเจาะจง (Specific Hhdrolytic enzymes) เชน การใช beta-glycosidase ในการไฮโดรไลซสพวก glucosides และการใช eta-galactosidase ในการไฮโดรไลซสพวก beta-galactosides

2. ม stereoisomers ได เชน alpha-, beta-glycosides ซ� งกาหนดโดย configuration ของน� าตาลวาเปน alpha หรอ beta-sugars ซ� งสวนใหญในขบวนการชวสงเคราะหของ glycosides น�น UDP-sugar จะมการกาจด leaving group ในตาแหนง alpha-configuration ออกไปเพ�อจะทาปฏกรยากบ aglycone ในตาแหนง beta-configuration ดงน�น glycosides สวนใหญจงเปน beta-glycosides

2.10 อะคลเลตสเตอรอลกลโคไซน และสเตอรอลกลโคไซน (Acylated sterol glucosides and Ste-

rol glucosides)

Sterol เปนองคประกอบท�กระจายตวอยในน� ามนพชและไขมนสตว สามารถพบไดหลายรปแบบ เชน free sterol, acylated (Sterol ester), alkylated (Sterol alkyl), sulfated (Sterol sulfate) หรอพบในลกษณะท�เช�อมอยกบ glucosides หรอท�เรยกวา sterol glucosides โดยในน� ามนเมลดขาวโพดจะมปรมาณ Sterol มากท�สดถง 11,800 ppm สวนน� ามนถ�วเหลองและน� ามนปาลมจะมปรมาณ sterol อย 3,600 และ 2,600 ppm ตามลาดบ ASG และ SG เกดข�นไดเองตามธรรมชาต พบไดในเน�อเย�อของพชหรอในน� ามนพช ซ� งพบวา acylated sterol glucosides (เม�อ R=CmHnCO-) ละลายไดดในน� ามนพช และเม�อเขาสกระบวนการผลตไบโอดเซล (Transesterification) โดยมดางเปนตวเรงปฏกรยา ASG จะเปล�ยนรปแบบไปเปน SG ซ� งเปนองคประกอบท�พบการกระจายตวอยในน�ามนไบโอดเซลมากท�สด ดงน�นปรมาณของ SG ในไบโอดเซลจงมากกวาในวตถดบต�งตน (Bondioli และคณะ, 2008)

28

ภาพประกอบท� 2-6 แสดงโครงสรางของ β-sitosteryl glucoside ซ� งเปนโครงสรางหลกของ Acylated sterol glucosides (ซาย) Sterol glucosides (ขวา)

(ท�มา: http://www.matreya.com)

ในแหลงวตถดบต�งตนจากน� ามนถ�วเหลอง จะพบปรมาณของ SG มากกวาพชน� ามนชนดอ�น น� ามนถ�วเหลอง และ น� ามนปาลมจะมปรมาณของ SG ต�งแต 2300 ppm ข�นไป ในขณะท� น�ามนเมลดขาวโพด และ น�ามนเมลดทานตะวน จะมปรมาณ SG เพยง 500 และ 200 ppm ตามลาดบ เม�อผานกระบวนการผลตไบโอดเซล โดยใชดางเปนตวเรงปฏกรยา น� ามนไบโอดเซลท�ไดมาจากน�ามนถ�วเหลองดบจะมปรมาณของ SG 25-270 ppm สวนน�ามนไบโอดเซลท�ไดจากน� ามนเมลดขาวโพด และน�ามนปาลมจะมปรมาณของ SG 480 ppm และ 140 ppm (Tang และคณะ, 2010) ตามลาดบ ซ� งปรมาณ SG ท�แตกตางกน อาจจะเปนผลมาจากวตถดบ กระบวนการและเทคโนโลยในการผลตน� ามนพช หรอในการผลตไบโอดเซลท�แตกตางกน SG มจดหลอมเหลวท�คอนขางสงประมาณ 240 องศาเซลเซยส (สาหรบ β-sitosteryl glucoside) และความสามารถในการละลายในไบโอดเซลคอนขางต�า ซ� งเปนสาเหตท�ทาใหเกดจดหมอก หรอเกดการตกตะกอนในน� ามน ไบโอดเซลท�อณหภมหอง รวมไปถงการเกบรกษาในอณหภมท�เยนกเปนอกสาเหตหน�งท�กระตนใหเกดการรวมกลมของ SG เปนผลกท�ใหญข�นได (Dunn, 2009) จากวจยพบวา ตะกอนท�เกดข�นในน� ามนไบโอดเซลน�นไมไดมเพยง SG เปนสวนประกอบเทาน�น ยงพบการมอยของ ASG และสารประกอบอ�นๆ ดวย ดงน�นในบางกรณ ปรมาณของ ASG กอาจเปนอกสาเหตหน�งท�ทาใหเกดการรวมตวของตะกอนได

29

2.11 งานวจยท�เก�ยวของ

ดรณ อนพนธสกล (2555) ทาการศกษาวธการลด SG ในการผลตน�ามนไบโอดเซลจากน� ามนปาลมดบดวยสารดดซบคอ ซลกาและโซเดยมอะลมโนซลเกต จากการทดลองในกระบวนการแบบกะในหองปฏบตการโดยใชน� ามนปาลมดบเปนวตถดบต�งตน เปรยบเทยบกบกระบวนการแบบตอเน�องในอตสาหกรรมจรงโดยใชน� ามนปาลมบรสทธk (Refined Bleached Deo-dorized Palm Oil: RBDPO) เปนวตถดบต�งตน ท�ความเขมขนของสารดดซบ เปน 0% 1% 10% และ 20% โดยน� าหนกของน� ามนเร�มตน โดยเลอกใชเทคนค HPLC-ELSD ในการวดความเขมขนของ SG พบวาสารดดซบซลกาสามารถดดซบ SG ไดดกวาสารดดซบอะลมโนซลเกต และพบวา การกรองน� ามน RBDPO ในกระบวนการผลตแบบตอเน�องน�นสามารถลดความเขมขนของ SG ในไบ-โอดเซลลงได และยงพบอกวาเวลาในการแยกช�นของเฟสกลเซอรนและเฟสเอสเตอร มผลตอความเขมขนของ SG ซ� งย�งใชเวลาในการแยกช�นนานข�น ความเขมขนของ SG จะมคาลดลง Tang และคณะ (2010) ใหความสนใจเก�ยวกบปญหาของการอดตนตวกรองเช�อเพลง (Filter plugging)ในอตสาหกรรมไบโอดเซล ซ� งมสาเหตมาจากตวเช�อเพลงตกตะกอน พบวาตะกอนมองคประกอบหลกคอ SG และ monoacylglycerols ท�มอยในไบโอดเซลน�นเอง โดยผวจยเลอกใชวธ Gas Chromatography-Flame Ionization Detector (GC-FID) ในการหาปรมาณของสารประกอบท�มอยในไบโอดเซล พบวาวธการน�สามารถวดปรมาณของ SG ไดในปรมาณท�ต �ากวา 15 ppm อกท�งผวจยยงศกษาถงวธการลดปรมาณของ SG และ acylglycerols ดวยวธการตางๆ เชน วธการกรองแบบ Room temperature and cold soak filtration กระบวนการดดซบ (Adsorbent treatment) การหมนเหว�ยงแยก (Centrifuge) และกระบวนการกล�นแยกสญญากาศ (Vacuum distil-lation process) ซ� งผลท�ไดพบวาทกวธสามารถลดปรมาณของตะกอน SG ได แตกระบวนการกล�นแยกสญญากาศ (Vacuum distillation process) มประสทธภาพสงสด สามารถลดปรมาณ SG และ acylglycerols ท�มปรมาณต�ากวา 20 ppm ได Wang และคณะ (2010) ทาการศกษา และวเคราะหหาปรมาณของ SG ท�อยใน ไบโอดเซลดวย reversed phase HPLC-ELSD โดยในการทดลองเลอกใชน� ามนไบโอดเซล (B100) ท�ไดมาจากน� ามนถ�วเหลองในการวเคราะหองคประกอบของ SG ซ� งผลจากการทดลองพบวาการวเคราะหดวยวธ HPLC-ELSD สามารถวดความเขมขนของ SG ไดในปรมาณท�ต �ากวา 0.01 mg/ml และพบวากระบวนการเหว�ยงแยก (Centrifuge) ตวอยางน� ามนกอนนาไปวเคราะห สามารถเพ�มประสทธภาพในการวดปรมาณ SG ดวยวธ HPLC-ELSD ได

30

Lacoste และคณะ (2009) ทาการศกษาหาปรมาณของ Free Steryl Glucosides (FSG) และ Esterified Steryl Glucosides (ESG) ในน� ามนพชและไบโอดเซล ซ� งในการทดลองไดทาการวเคราะหปรมาณของ SG และ ESG ในน� ามนพช และ fatty acid methyl ester (FAME) โดยตองทาบรสทธk (Purification) SG และ ESG ดวยวธ Liquid chromatography ใน Siliga gel จากน�นจงนาตวอยางสารท�ไดไปทาปฏกรยาอนพนธแบบ silylation โดยใช Hexa Methyl Disilazane (HMDS) เปน silylating reagents แลวนาวเคราะหตอดวย GC-FID จากทดลองพบวา การกรอง ไบโอดเซลจะชวยลดปรมาณ SG ลงกตอเม�อ SG ในไบโอดเซลมปรมาณมากกวา 20 mg/kg ดงน�นจงมการปรบปรมาณของ SG และ ESG ลงเปน 10 mg/kg และพบวาการ recovery ไดรบการยอมรบอยระหวาง 75% และ 90% ข�นอยกบชนดและปรมาณ โดยมคาเบ�ยงเบนมาตรฐาน (Standard devia-tion) 10% เม�อเปรยบเทยบกบงานวจยอ�น Haupt และคณะ (2009) ศกษาผลของกระบวนการปรบสภาพน� ามนและกระบวนการผลตไบโอดเซลท�มตอปรมาณของ ASG และ SG โดยข�นตอนการวเคราะหปรมาณของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนจะเตรยมตวอยางดวยวธ Solid Phase Extraction (SPE) จากน�นจงนาไปวเคราะหดวยเทคนค High Performance Thin-Layer Chromatography (HPTLC) น� ามนพชท�สนใจคอ น�ามนถ�วเหลอง และน�ามน rape seed ซ� งจะทาการเกบตวอยางน� ามนในแตละข�นตอนมาวเคราะหหาปรมาณของ ASG และ SG ประกอบดวย ข�นตอนการกาจดยางเหนยว (Degumming) การทาใหเปนกลาง (Neutralization) การฟอกส (Bleaching) การกาจดกล�น (Deodorization) และการกรอง (Filtration) ผลปรากฏวาน� ามนท�ผานกระบวนการลดยางเหนยว และกระบวนการฟอกสแลว จะมปรมาณของ ASG และ SG นอยมาก และยงพบอกวา อตราสวนระหวาง ASG/SG ในน� ามนถ�วเหลองจะมคามากกวาในน� ามน rape seed จงเปนเหตผลท�วา ทาไมน� ามนถ�วเหลองจงมความเส�ยงท�จะกอใหเกดปญหาการตกตะกอนของ SG มากกวา นอกจากน� ยงพบอกวาปรมาณของ ASG และ SG มผลตอความสามารถในการผานการกรอง (Filterability) ของไบโอดเซล โดยถามปรมาณของ ASG และ SG มาก จะทาใหความสามารถในการผานการกรองของไบโอดเซลลดลง Bondioli และคณะ (2008) ศกษาวธการแยก การทาบรสทธk และวธการหาปรมาณ SG ในไบโอดเซล โดยเลอกใชน� ามนถ�วเหลองและน� ามนปาลมเปนวตถดบ และใชเทคนค FT-IR ในการวเคราะหองคประกอบในตวอยางท�แยกไดจากไบโอดเซล สาหรบการวเคราะหหาปรมาณของ SG ใชเทคนค GC และ GC-MS (Mass Spectrometer Detector) พบวาจะมปรมาณ SG ใน ไบโอดเซลท�ไดจากน� ามนปาลม 160 mg/kg และการ recovery อยระหวาง 71% และ 88% โดยมคาเบ�ยงเบนมาตรฐาน (Standard deviation) 8.5% นอกจากน� ผวจยยงไดศกษาถงผลของกระบวนการปรบสภาพท�มตอปรมาณของ SG ในไบโอดเซล พบวาหลงจากสารตวอยางผานกระบวนการปรบ

31

สภาพทางเคมแลว จะไมพบการมอยของ SG ในขณะท�จะพบ SG ประมาณ 59 mg/kg ใน ไบโอดเซลท�สารตวอยางผานกระบวนการปรบสภาพทางกายภาพ แสดงใหเหนวากระบวนการปรบสภาพน�ามนกอนเขากระบวนการผลตไบโอดเซลสามารถลดปรมาณ SG ได Hoed และคณะ (2008) ซ� งในการวเคราะหตวอยางผวจยเลอกใชเทคนคหลายวธ คอ Nuclear Magnetic Resonance (NMR) , Mass Spectrometry (MS) และ GC ซ� งพบวาการวเคราะหดวย NMR และ MS สามารถแยกแยะองคประกอบไดอยางรวดเรวและมความนาเช�อถอโดยไมตองทาการ hydrolysis glucosidic bond สาหรบกระบวนการท�ใช GC ในการวเคราะหพบวาการเตรยมตวอยางจะเพ�มประสทธภาพในการวดปรมาณของ SG ในไบโอดเซล และจากการทดลองพบวาความเขมขนของ SGในกรณของน� ามนไบโอดเซลท�มสารต�งตนเปนน� ามนปาลมอยระหวาง 55 และ 275 mg/kg และสาหรบน� ามนไบโอดเซลท�มสารต�งตนเปนน� ามนถ�วเหลองจะพบความเขมขนของ SG ต�ากวา 158 mg/kg Robert และคณะ (2008) ทาการศกษาตวอยางของแขงท�ไดจากไบโอดเซลดวยเทคนค HPLC และ MS โดยในกรณของ HPLC ไดทาการทดลองท�ง HPLC แบบ normal phase และ reverse phase โดยใช ELSD หรอ UV detector ท�สภาวะ 205 nm เพ�อวเคราะหหาปรมาณ SG ในตะกอนไบดเซล ซ� งในงานวจยน�ทาการศกษาสภาวะท�ใชในการวเคราะหท�แตกตางกน เชน ชนดของคอลมน ประเภทของ detector อตราสวนและชนดของตวทาละลาย ชนดของเฟสเคล�อนท� รวมไปถง gradient timetable ท�ใช พบวาแตละสภาวะจะสามารถแสดงพคของสารท�วเคราะหไดแตกตางกน โดยเทคนคแบบ normal phase gradient HPLC-ELSD จะแสดงการมอยของพค ASG และ SG ซ� งสามารถแยกออกมาจากสารประเภทอ�นๆท�มความเปนข�วนอยกวาได เชน glycerides นอกจากน� จากการทดลองจะพบการมอยของ SG, phytosterol (Sterol ในพช) ในน� ามนถ�วเหลองดบ และในน� ามนพชชนดอ�นๆ รวมไปถงในตะกอนไบโอดเซลดวย ซ� งปรมาณ SG ท�พบสงถง 68 wt% ของสารตวอยาง แตสาหรบตวอยางบางชนดกไมพบการมอยของ SG Verleyen และคณะ (2002) ทาการศกษา และวเคราะหปรมาณของ free sterol และ steryl esters ในน�ามนพชชนดตางๆ เชน น�ามนปาลม น�ามนถ�วเหลอง น� ามนมะพราว เปนตน ซ� งในการทดลองทาการแยก Free sterol และ steryl esters ดวยวธ silica gel column chromatography โดยใช n-hexane/ethyl acetate (90:10 vol/vol) และ n-hexane/diethyl ether/ethanol (25:25:50 by vol) เปนตวทาละลายตามลาดบ จากน�นจะนาไปวเคราะหหาปรมาณของ Free sterol และ steryl esters ดวยเทคนค GC ซ� งพบวาปรมาณและการกระจายตวของ Sterol มความแตกตางกนไปตามชนดของน� ามนพช คอ น� ามนขาวโพด และน� ามน rape seed จะมปรมาณของ phytosterol มากท�สด มสาเหตมาจากปรมาณ steryl esters ท�มมากถง 56-60% สวนน�ามนพชชนดอ�นๆ เชน น� ามนถ�วเหลอง น� ามน

32

ปาลม จะมปรมาณ steryl esters เพยง 25-40% นอกจากน� ยงพบวา การวเคราะหปรมาณ Free sterol และ steryl esters มคาเบ�ยงเบนมาตรฐาน (Standard deviation) เทากบ 1.16% และมความแมนยาถง 93.6-94.1% เม�อเปรยบเทยบกบงานวจยอ�น Verleyen และคณะ (2002) ทาการศกษาผลของกระบวนการปรบสภาพน� ามนท�มตอปรมาณของ Free และ Esterified phytosterol ในน� ามนขาวโพด น� ามนปาลม และน� ามนถ�วเหลอง โดยกระบวนการปรบสภาพจะศกษาท� งกระบวนการทางเคม (Chemical refining) ประกอบดวย การกาจดยางเหนยวดวยน� า (Water degumming) การทาใหเปนกลางดวยสารเคม (Chemical neutralization) การฟอกส (Bleaching) และการกาจดกล�น (Deodorization) และกระบวนการทางกายภาพ (Physical refining) ประกอบดวย การกาจดยางเหนยวดวยกรด (Acid de-gumming) การฟอกส (Bleaching) และการกาจดกล�น (Deodorization) สวนการวเคราะหปรมาณของ total sterol, free และ esterified sterol ใชเทคนคเดยวกบงานวจย พบวาการกาจดยางเหนยวดวยน�าไมมผลตอปรมาณของ phytosterol แตสาหรบกระบวนการกาจดยางเหนยวดวยกรด และการฟอกสน�น พบวาปรมาณของ Free sterol จะเพ�มข�นเลกนอย แตปรมาณของ steryl ester จะลดลงจาก 59 เปน 46 mg/100g เน�องจากกรดจะไปกระตนใหเกดปฏกรยา hydrolysis ของ steryl ester นอกจากน�นยงพบการลดลงของ Free sterol ระหวางกระบวนการทาใหเปนกลางจาก 251 เปน 184 mg/100g ซ� งเปนสาเหตทาใหปรมาณของ Total sterol ลดลงตามไปดวยจาก 322 เปน 257 mg/100g สวนปรมาณของ steryl ester ไมมการเปล�ยนแปลง แสดงใหเหนวาไมมปฏกรยา hydrolysis เกดข�นในข�นตอนน� Sugawara และ Miyazawa (1999) ศกษาวธการหาปรมาณของ glycolipid (ASG, SG, ceramide monohexoside, monogalactosyldiacylglycerol และ digalactosyl- diacylglycerol) ในพชท�สามารถรบประทานได 48 ชนดท�พบในประเทศญ�ปน โดยใชเทคนค silica-based ในการเตรยมสารตวอยางกอนนาไปวเคราะหดวยเทคนค normal phase HPLC-ELSD ซ� งท� ง 5 องคประกอบของ glycolipid จะถกแยก และวเคราะหหาปรมาณโดยใชระบบ binary gradient ประกอบดวย chloroform และ methanol/water (95:5 v/v) พบวาเทคนคน�สามารถวดปรมาณของ glycolipid ไดในชวงท�กวางมาก คอ 5 ถง 645 mg/100 g ซ� งปรมาณของ glycolipid จะข�นอยกบพ�นท�ท�เพาะปลก สภาวะท�ใชปลก รวมไปถงวนเวลาท�เกบเก�ยวดวย

33

2.12 High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

เคร�อง High Performance Liquid Chromatography (HPLC) เปนเคร�องมอใชสาหรบแยกสารประกอบท�สนใจท�ผสมอยในตวอยาง โดยกระบวนการแยกสารประกอบท�สนใจจะเกดข�นระหวางเฟส 2 เฟส คอ เฟสอยกบท� (Column) กบเฟสเคล�อนท� (Mobile phase) ซ� งสารจะถกแยกออกมาในเวลาท�ตางกน โดยสารผสมท�อยในตวอยางสามารถถกแยกออกจากกนไดน�น ข�นอยกบความสามารถในการเขากนไดดของสารน�นกบ mobile phase หรอ stationary phase สารประกอบตวไหนท�สามารถเขากนไดดกบ mobile phase จะเคล�อนท�ผาน column ไดเรวสารน�นกจะถกแยกออกมากอน สวนสารท�เขากนไดไมดกบ mobile phase หรอเขากนไดดกบ stationary phase จะเคล�อนท�ผาน column ไดชา กจะถกแยกออกมาทหลง โดยสารท�ถกแยกออกมาไดน� จะถกตรวจวดสญญาณดวยตวตรวจวด สญญาณท�บนทกไดจากตวตรวจวดจะมลกษณะเปนพค ซ� งจะเรยกวาโครมาโตแกรม โดย HPLC สามารถทดสอบไดท�งเชงคณภาพ และทดสอบเชงปรมาณ โดยการเปรยบเทยบกบสารมาตรฐาน ปจจบนมการใช HPLC ในการวเคราะหองคประกอบของน� ามนจากปฏกรยา ทรานสเอสเตอรฟเคชนมากข�น เน�องจากมขอดกวาการวเคราะหดวยเทคนค GC คอ ตวอยางท�ตองการวเคราะหไมตองผานการทาอนพนธ และใชระยะเวลาในการวเคราะหส�นกวาการวเคราะหดวยเทคนค GC ซ� งการวเคราะหองคประกอบของ Sterol ในไบโอดเซลโดยเทคนค HPLC กมขอจากดอยบาง ซ� งจาเปนตองใชความชานาญในการวเคราะห เน�องจาก Sterol เชน โคเลสเตอรอล และองคประกอบท�ไมสามารถแยกออกจากเมทลเอสเตอรไดอยางสมบรณ (ทรงสดา, 2551)

ภาพประกอบท� 2-7 องคประกอบของเคร�อง HPLC (ท�มา: ทรงสดา, 2551)

34

2.12.1 สวนประกอบหลกของเคร�อง HPLC 1. Mobile phase / Solvent หรอตวทาละลายท�ใชในการชะหรอแยกตวอยาง

เปนเฟสเคล�อนท� มลกษณะเปนของเหลว ทาหนาท�ในการนาสารตวอยางและตวทาละลายเขาส stationary phase (ในท�น� คอ คอลมน) เพ�อใหเกดกระบวนการแยกภายในคอลมน

2. Degasser ทาหนาท�กาจดฟองอากาศ อากาศท�มอยใน mobile phase เพ�อไมใหฟองอากาศเขาส column และ detector

3. Pump ทาหนาท�ดงตวทาละลาย (Mobile Phase) เขาสระบบ HPLC 4. Injector / Auto sampler ทาหนาท�ในการฉดสารตวอยางเขาระบบ HPLC 5. Column หรอจะเรยกวา stationary phase มลกษณะเปนของแขงหรอเจล เปน

เฟสอยกบท� ทาหนาท�ใหเกดกระบวนการแยกของสารท�สนใจ โดยการบวนการแยกเกดข�นระหวาง mobile phase กบ stationary phase แตสาหรบ HPLC: Agilent 1100 มอปกรณเพ�มเตมท�สามารถควบคมอณหภม Column จงเรยกวา column thermostat

6. Detector คอ ตวตรวจวดสญญาณ ทาหนาท�ในการตรวจวดสญญาณของสารท�สนใจท�ไดจากกระบวนการแยก มหลายชนดดวยกน การเลอกใชข�นกบตวอยางท�สนใจวาสามารถตอบสนองกบ Detector ชนดไหนไดด

2.13 Evaporative Light Scattering Detector (ELSD)

Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) เปน detector สาหรบ HPLC ท�มประโยชนอยางมากสาหรบงานวเคราะห และวจย มขอดเหนอกวา UV, RI, Fluorescence และ MS จดเปน detector ท�สามารถตรวจวดสารประกอบท�งในเชงคณภาพและปรมาณ สามารถตอบสนองความตองการในงานวเคราะหไดหลากหลาย เชน ยา อาหาร สมนไพร และผลตภณฑธรรมชาต โดยใชเปน detector สาหรบเคร�องมอวเคราะหหลายชนด อาทเชน HPLC SFC และ GPC ขอดของ ELSD คอ สามารถวดสารตวอยางท�ไมระเหยไดทกประเภทไดอยางถกตองและมความไวสง โดยไมข�นอยกบชนดของสารหรอคณสมบตทางแสง และการตอบสนองตอสารกลมหน� งๆ มความใกลเคยงกนหรอเกอบเทาเทยมกน ทาใหการวเคราะหในเชงปรมาณ (แบบ internal standard) ทาไดงายข�น (ทรงสดา, 2551)

35

2.13.1 การทางานของเคร�อง ELSD ประกอบดวยหลกการทางาน 3 ข�นตอนดวยกน คอ nebulization, mobile phase, evapora-

tion และ detection ตามลาดบ ดงแสดงในภาพประกอบท� 2-8 1. Nebulization สารตวอยางท�ออกมาพรอมกบ mobile phase ผานการแยกจาก

คอลมนจะถกพนดวยcarrier gas คอ N2 ใหเปนละอองฝอยท�สม�าเสมอ 2. Mobile phase evaporation ละอองฝอยท�เกดข�นจะเคล�อนท�ผานทอ (Evaporation-

tube หรอ Drift tube) ท�มระดบความรอนท�ทาให mobile phase สามารถระเหยไปไดหมดจนเหลอแตละอองของสารตวอยางซ� งไมระเหย

ภาพประกอบท� 2-8 แสดงหลกการทางานของ ELSD (ท�มา: สายดนย, 2552)

3. Detection ฝอยละอองของสารตวอยางท�ไมระเหยจะเคล�อนท�ออกจากทอรอน และ

ไปยงแนวแสงเลเซอร เม�อแสงเลเซอรตกกระทบกบอนภาคละอองฝอยของสารตวอยางจะเกดการกระเจงแสง ตววดจะวดปรมาณของแสงท�กระเจงท�มม 90 องศา ปรมาณของแสงท�กระเจงเปนสดสวนโดยตรงกนกบปรมาณของอนภาค และเปนสดสวนโดยตรงกบปรมาณสารตวอยาง เอกลกษณของ ELSD เปนหวใจสาคญของการนาไปใชงานไดหลากหลาย

เน�องจากธรรมชาตของตวอยางทกชนด สามารถทาใหเปนอนภาคไดโดยกระบวนการ nebulization และอนภาคของสารทกชนดสามารถเกดการกระเจงแสงได

36

2.14 การสกดดวยตวดดซบของแขง (Solid Phase Extraction: SPE)

ในการวเคราะหสารตวอยางโดยระบบ gas chromatography (GC) หรอ high pres-sure liquid chromatography (HPLC) เปนข�นตอนท�สาคญมาก เน�องจากส�งสกปรกในตวอยางสามารถทาให column ท�มราคาแพง และระบบอดตนได ดงน�นสารตวอยางท�นามาฉดตองอยในสภาวะท�เหมาะสม คอ เปนสารละลายใส ไมมส�งเจอปน และใหผลการวเคราะหท�ถกตองแมนยา ในปจจบนมวธการเตรยมสารตวอยางมากมาย เชน การสกดดวยตวทาละลาย การกรอง การทาปฏกรยา และวธ solid phase extraction เปนตน ซ� งแตละวธมความจาเพาะ และความเหมาะสมกบตวอยางตางๆกน การเตรยมตวอยางเปนข�นตอนท�ตองใชเวลามาก ประมาณไดเปน 60-80% ของเวลาท�งหมดท�นกเคมใชไปกบการวเคราะห ในปจจบนมวธมากมายในการเตรยมตวอยางสาร อาทเชน การสกดดวยตวทาละลาย การกรอง การทาปฏกรยา การตกตะกอน การทาอนพนธ (Derivat-ize) และวธ SPE เปนตน ซ� งแตละวธมความจาเพาะ และความเหมาะสมกบตวอยางตางๆกน วธท�มกใชบอยมกจะเปนวธการสกดดวยตวทาละลาย (Liquid-Liquid Extraction (LLE)) แตวธน� อาจพบปญหาเก�ยวกบการเกด emulsion กรณใชกบตวอยางท�เปนเน�อเย�อ และการท�ตองใชเคร�องแกวมากมายทาใหเปนการเพ�มส�งสกปรกตางๆ ท�จะมารบกวนการวเคราะหใหมากข�น ผลท�ไดอาจไมถกตอง สารละลายท�ใชมราคาแพง และใชในปรมาณมาก ดงน�นเราควรลดปรมาณการใชลง และควรคานงถงการท�งสารละลายเหลาน�นหลงการใชงานวามผลตอส�งแวดลอมอยางไรดวย (พทธรกษา, 2549)

2.14.1 เฟสของแขงท�ใชใน SPE (1) ของแขงท�มรพรน (Porous sorbent)

– การสกดสารจะใชการดดซบ (Adsorption) – ความพรนของของแขงท�ใชจากใหญไปเลก: macropores, mesopores,

micropores – ประสทธภาพของการสกดจะข�นกบขนาดอนภาค, เสนผานศนยกลาง

ของรพรน (Pore diameter), ความจของรพรน (Pore volume), พ�นท�ผว (Surface area), ความสม�าเสมอของขนาดอนภาค (Particle-size distribution) (2) ของแขงท�เคลอบดวยเฟสของเหลว (Solid supported liquid sorbent)

– การสกดสารจะใชการดดซม (Absorption) – จดวาเฟสท�ใชสกดเปนของแขง แตการสกดสารจรงๆ เปนของเหลวท�

เคลอบอย และใชหลกการสกดเหมอน liquid-liquid extraction

37

– ของเหลวท�เคลอบแบบ bonded phase จะมกระบวนการจบสารท�ง ab-sorption และ adsorption (3) แรงดงดดทางไฟฟาสถต (Electrostatic attraction)

– จากแรงดงดดระหวางประจของสารกบประจบนพ�นผวของ sorbent – จากการแลกเปล�ยนไอออน (Ion-exchange) ของสารกบไอออนบน

พ�นผวของ sorbent (4) Valently bonded to the sorbent

– จากแรงกระทาซ� งกนและกนระหวางสารกบตว sorbent 2.14.2 ลกษณะท�วไปของ SPE

SPE ท�ใชท�วไปจะทาการบรรจเฟสของแขง ในหลอดพลาสตกแบบเขมฉดยา และมตวก�น (Frit) ท�ปองกนการหลดร�วของเฟสของแขงจากหลอดพลาสตกแสดงดงภาพประกอบท� 2-9

ภาพประกอบท� 2-9 ลกษณะของแทง SPE

(ท�มา: พทธรกษา, 2549)

ภาพประกอบท� 2-10 แสดงแผนภาพของการสกดโดยใช SPE

(ท�มา: พทธรกษา, 2549)

38

2.14.3 การสกดโดย SPE มข�นตอนตามลาดบดงน� (1) Conditioning เปนการเตรยม sorbent หรอ packing ท�บรรจอยในแทง SPE ให

พรอมรองรบตวอยาง (2) Loading sample เปนการใสตวอยางลงไปเพ�อใหจบกบ Sorbent (3) Washing เปนการขจดเอาสารท�จบกบ sorbent ไดนอยหรอจบอยท�สวนผวของ

Sorbent ออก ซ� งข�นตอนน�อาจขามไปกได (3.1) กรณท�ใชข �นตอนน�กตอเม�อ SPE – sorbent มความจาเพาะกบสารท�

สนใจวเคราะห แต SPE – sorbent ไมเหมาะกบสารรบกวน เรากจะลาง (ดวย solvent ท�เหมาะกบสารรบกวนแตไมเหมาะกบสารท�สนใจวเคราะห) สารรบกวนออกไปกอน

(3.2) กรณท�ไมใชข�นตอนน�กเพราะ SPE – sorbent มความเหมาะกบสารรบกวน (แตไมเหมาะกบสารท�สนใจวเคราะห) ซ� งเม�อทาข�นตอนท� 2 แลว กขามไปทาข�นตอนท� 4 ไดเลย

(4) Eluting เปนการดงเอาสารท�เราสนใจท�เกาะกบ sorbent ออก เพ�อนาไปวเคราะหตอไป โดยใชสารละลายท�เหมาะสม ชะสารท�สนใจวเคราะหออกมา

ตารางท� 2-8 แสดงขอดและขอดอยของเทคนคการสกดดวยตวดดซบของแขง (ศกดk ชยบด, 2553)

เทคนคการสกดดวยตวดดซบของแขง Solid Phase Extraction (SPE) ขอด ขอดอย

1. ลดปรมาณสารละลายท�จาเปนตองใชลง 1. ยงมการใชตวทาละลายอนทรย 2. ประหยดเวลา 2. ข�นตอนมหลายกระบวนการ ยงยากในการทา 3. สามารถใชกบระบบการเตรยมตวอยางแบบอตโนมตได

3. ผวเคราะหตองมความชานาญ เพราะตองเลอกใชตวทาละลาย และกระบวนการใหเหมาะสม 4. เลอกใชไดกบสารละลายหลายชนดใหเหมาะ

กบสารท�สนใจวเคราะห 2.14.4 การเลอก solvent การเลอก solvent จะมผลตอการเตรยมตวอยางในแงท�วาจะไดตวอยางออกมา

สะอาดแคไหนและไดคา recovery เปนอยางไร ถาเราเลอก solvent ไดเหมาะสมกบ rinse หรอ elute ตวอยาง ตวอยางกจะสะอาดและไดคา recovery ด การเลอกสามารถทาไดงายดวยการทดลองใช

39

solvent ท�ม strength ตางๆ กนเหมอนกบหลกการเลอก solvent และใน column ในระบบ HPLC เราจะ load สารท�เราสนใจลงไปบน sorbent สารท�เราสนใจควรมความเขมขนพอเหมาะ ตอไปเราจะเลอกใช solvent เปนชดๆท�ทราบปรมาตร แลวคอยๆเพ�ม strength ข�นเร�อยๆแลวเกบแตละสวนมาตรวจสอบวาสารท�เราสนใจถก elute ออกมาเทาใด

2.14.5 Flow Rate การท�จะปรบสภาพของ sorbent ใหเรยบรอยกอน load ตวอยาง การ load ตวอยาง

และขบวนการ elute จะตองทาท�อตราการไหลของ solvent ท�เหมาะสม เพ�อไมใหเกดปญหาจากตวอยางไมถกกกหรอ retain อยางสมบรณ หรอไมถง equilibrium

โดยท�วไปแลว เราสามารถปรบสภาพ cartridge ไดโดยใชอตราการไหลสงถง 25 มลลลตร/นาท สวนการ load ตวอยางและการ elute น�นจะดท�สดเม�อเราใชอตราการไหลไมเกน 10 มลลลตร/นาท แตกเปนไปไดท�วาคา recovery อาจจะยอมรบไดเม�อเราใชอตราการไหลสงถง 20 มลลลตร/นาท (ซ� งควรตรวจสอบโดยใช standard กอน)

กรณใช sorbent ซ� งเปนพวก Ion exchange จะแนะนาใหใชอตราการไหลต�ากวา เชน 1-2 มลลลตร/นาท, Sep-Pak light จะมเสนผาศนยกลางเลกกวาแบบอ�น กใหลดอตราการไหลลง 3 เทา

งานวจยน� เลอกใช SPE ท�ภายในบรรจดวยซลกา เน�องจากซลกามความสามารถในการดดซบสารท�มความเปนข�วต�าถงปานกลาง (ไขมนชนดตางๆ) รวมไปถงสารสกดจากธรรมชาต ได (เพอชา และปรชา, ม.ป.ป.) ซ� งสอดคลองกบงานวจยท�ใชน� ามนปาลมดบ และน� ามน ไบโอดเซลท�มความเปนข�วต�า และเปนผลตภณฑท�ไดจากธรรมชาต

40

บทท� 3

วสด อปกรณ และวธการ

งานวจยน ไดแบงรปแบบการศกษาออกเปน 2 สวน ดงน คอ 1. ศกษาแนวทางในข นตอนการวเคราะห ASG ดวยเทคนค HPLC รวมไปถง

ศกษาข นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE ควบคไปดวย 2. ศกษาความเขมขนของ ASG และ SG ในวตถดบ และในกระบวนการผลต

ไบโอดเซล 3.1 วสด

3.1.1 วตถดบ

(1) น ามนปาลมดบ (Crude Palm Oil: CPO) โดยมปรมาณกรดไขมนอสระอยในชวงรอยละ 9.07 ถง 9.63 ของน าหนกน ามน

(2) น ามนปาลมดบทMผานกระบวนการกาจดยางเหนยว (Degummed CPO) คอ CPO ทMผานกระบวนการกาจดยางเหนยวดวยการเตมสารละลายกรดฟอสฟอ-รก (H3PO4) เพMอใหยางเหนยวตกตะกอน และแยกช นออกมา โดยมปรมาณกรดไขมนอสระอยในชวงรอยละ 7.93 ถง 8.55 ของน าหนกน ามน

(3) น ามนปาลมดบทMผานกระบวนการลดกรดไขมนอสระ (Esterified CPO) คอCPO ทMผานกระบวนการลดกรดไขมนอสระดวยปฏกรยาเอสเตอรฟเคชน (Esterification) ดวยการเตมสารละลายกรดซลฟวรก (H2SO4) เพMอเปลMยนกรดไขมนอสระใหเปนเอสเตอร ทาใหเหลอปรมาณกรดไขมนอสระทMมอยในCPO นอยกวาหรอเทากบรอยละ 1 ของน าหนก CPO โดยมปรมาณกรดไขมนอสระอยในชวงรอยละ 1.12 ถง 1.36 ของน าหนกน ามน

(4) น ามนสเตยรน (Stearin) โดยมปรมาณกรดไขมนอสระอยในชวงรอยละ 0.31 ของน าหนกน ามน

(5) น ามนโอลอน (Olein) โดยมปรมาณกรดไขมนอสระอยในชวงรอยละ 0.1 ของน าหนกน ามน

41

(6) น ามนพชใชแลว (Used cooking oil) โดยมปรมาณกรดไขมนอสระอยในชวงรอยละ 1.54 ของน าหนกน ามน

โดย CPO และ used cooking oil ไดรบความอนเคราะหจากสถานวจยและพฒนาพลงงานทดแทนจากน ามนปาลมและพชน ามน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลา- นครนทร สวน stearin ขอความอนเคราะหจากโรงงานนวไบโอดเซล

3.1.2 สารเคมในข นตอนการปรบสภาพน ามนปาลมดบ และข นตอนการผลต ไบโอดเซล

(1) น ามนวตถดบ (2) กรดซลฟวรก (H2SO4) ความเขมขน 98% (w/v), เกรดทางการคา (Commercial

grade) (3) กรดฟอสฟอรก (H3PO4) ความเขมขน 98% (w/v), เกรดทางการคา

(Commercial grade) (4) เมทานอล (CH3OH) ความเขมขน 99.9% (w/v), เกรดทางการคา (Commercial

grade) (5) เอทานอล (C2H5OH) ความเขมขน 99.5% (w/v), เกรดทางการคา

(Commercial grade) (6) โปแตสเซยมไฮดรอกไซด (KOH) ความบรสทธh 90% (w/w), เกรดทางการคา

(Commercial grade) (7) โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) ความบรสทธh 98% (w/w), เกรดทางการคา

(Commercial grade) (8) โปแตสเซยมเมทอกไซด (KOCH3) ความเขมขน 32% (w/v), เกรดทางการคา

(Commercial grade) (9) โซเดยมเมทอกไซด (NaOCH3) ความเขมขน 30% (w/v), เกรดทางการคา

(Commercial grade)

42

3.1.3 สารเคมในข นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE และการวเคราะห ASG และ SG

(1) ตวยางน ามนทMตองการวเคราะห (2) คลอโรฟอรม (CHCl3) ความเขมขน 99.8% (w/v), เกรด HPLC ผลตโดย

บรษท RCI Labscan รหสสนคา LC 1027 ประเทศ ไทย (3) เมทานอล (CH3OH) ความเขมขน 99.9% (w/v), เกรด HPLC ผลตโดยบรษท

RCI Lanscan รหสสนคา LC 1115 ประเทศ ไทย (4) อะซโตน (CH3)2CO ความเขมขน 99.8% (w/v), เกรด HPLC ผลตโดยบรษท

RCI Labscan รหสสนคา LC 1003 ประเทศ ไทย (5) น า (H2O), เกรด HPLC ผลตโดยบรษท RCI Labscan รหสสนคา LC 1210

ประเทศ ไทย (6) สารมาตรฐาน ASG ผลตโดยบรษท MATREYA LLC รหสสนคา 1118

ประเทศ สหรฐอเมรกา (7) สารมาตรฐาน SG ผลตโดยบรษท MATREYA LLC รหสสนคา 1117

ประเทศ สหรฐอเมรกา

3.2 อปกรณและเคร�องมอ

(1) High Performance Liquid Chromatography (HPLC) ผลตโดยบรษท Agilent รน 1100.

(2) Solid Phase Extraction (SPE) บรรจซลกา 500 มลลกรม รหสสนคา 1020240001 ขนาด 3 มลลลตร ผลตโดยบรษท Merck KGaA Co., Ltd. ประเทศเยอรมน

(3) กระดาษกรอง Whatman Glass Microfibre Filters GF/C, Cat. No. 1822-070 ขนาดเสนผานศนยกลาง 70 มลลเมตร ความละเอยด 1.2 ไมครอน

(4) ชดเครMองดดอากาศ (Suction pump set) (5) อปกรณอMน ๆ

43

ภาพประกอบทM 3-1 ชดเครMองดดอากาศ (Suction pump set)

ภาพประกอบทM 3-2 HPLC-ELSD

3.3 ข!นตอนดาเนนการศกษา

3.3.1 ศกษาสภาวะท�เหมาะสมในการวเคราะหความเขมขนของ ASG

3.3.1.1 ศกษาสภาวะการวเคราะหความเขมขนของ ASG ดวยเทคนค SPE ควบคกบการวเคราะหดวยเทคนค HPLC

การทดลองน เปนการศกษาและเปรยบเทยบสภาวะเรMมตนทMใชในการวเคราะหความเขมขน ASG ในตวอยางน ามนวตถดบต งตนสาหรบใชผลตน ามนไบโอดเซล ซM งประกอบดวยข นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE และข นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ดงน

44

I. ข!นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE

สภาวะข นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE มท งหมด 2 สภาวะ คอ สภาวะของ Leray (2003) และของดรณ (2554) โดยท ง 2 สภาวะแตกตางกนในเรMองของปรมาณน ามนตวอยางทMใช และปรมาณตวทาละลายทMใชในแตละข นตอน โดยมรายละเอยด ดงน

สภาวะทM 1 (Leray, 2013) ดงน (1) Conditioning = คลอโรฟอรม 5 มลลลตร (2) Loading = น ามนตวอยาง 1 มลลลตร (3) Washing = คลอโรฟอรม 10 มลลลตร (4) Eluting = อะซโตน/เทานอล (9:1 v/v) 15 มลลลตร

สภาวะทM 2 (ดรณ, 2554) ดงน (1) Conditioning = คลอโรฟอรม 2 มลลลตร (2) Loading = น ามนตวอยาง 10 กรม (3) Washing = คลอโรฟอรม 2 มลลลตร (4) Eluting = อะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) 2 มลลลตร

ภาพประกอบทM 3-3 แสดงข นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE

II. ข!นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC

สภาวะของข นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC มท งหมด 2 สภาวะ คอสภาวะของ Sugawara และ Miyazawa (1999) และของดรณ (2554) โดยท ง 2 สภาวะแตกตางกนในเรMอง

Conditioning Loading Washing Eluting

45

อณหภมของคอลมน และอณหภมทMใชในกระบวนการ Nebulizer, Evaporation รวมไปถง Gradient program ทMใชกแตกตางกน โดยมรายละเอยด ดงน

สภาวะทM 1 (Sugawara และ Miyazawa, 1999) ดงน Colum : LiChroCART® 125-4 LiChrospher® Si 60, 5 µm (Merck) Detector : Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) Mobile Phase : Solution A: Chloroform

: Solution B: Methanol/Water (95/5 v/v) Gas flow rate : 1 ml/min Nebulizer temperature : 30 องศาเซลเซยส Evaporation Temperature: 60 องศาเซลเซยส Transfer line : 30 องศาเซลเซยส Autozero offset : 0 องศาเซลเซยส Time constant : 0 องศาเซลเซยส Column Temperature : 40 องศาเซลเซยส

ตารางทM 3-1 แสดง Gradient Program ทMใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะทM 1

ข นตอน เวลา (min)

อตราการไหล (ml/min)

สารละลาย A (%)

สารละลาย B (%)

1 0 1 99 1 2 15 1 75 25 3 20 1 10 90 4 25 1 10 90 5 30 1 99 1

สภาวะทM 2 (ดรณ, 2554) ดงน

Colum : LiChroCART® 125-4 LiChrospher® Si 60, 5 µm (Merck) Detector : Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) Mobile Phase : Solution A: Chloroform

: Solution B: Methanol/Water (95/5 v/v)

46

Gas flow rate : 1 ml/min Nebulizer temperature : 70 องศาเซลเซยส Evaporation Temperature: 100 องศาเซลเซยส Transfer line : 30 องศาเซลเซยส Autozero offset : 0 องศาเซลเซยส Time constant : 0 องศาเซลเซยส

ตารางทM 3-2 แสดง Gradient Program ทMใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะทM 2

ข นตอน เวลา (min)

อตราการไหล (ml/min)

สารละลาย A (%)

สารละลาย B (%)

1 0 1 99 1 2 15 1 75 25 3 16 1 99 1 4 26 1 99 1

ตารางทM 3-3 แสดงการทดลองการหาสภาวะทMเหมาะสมในการวเคราะหความเขมขนของ ASG

การทดลอง สภาวะ SPE สภาวะ HPLC 1 1 1 2 1 2 3 2 1 4 2 2

3.3.1.2 ศกษาปรมาณของตวทาละลายทMเหมาะสมสาหรบข นตอน eluting ในการ

เตรยมสารตวอยางดวยเทคนค SPE ทMสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG การทดลองน จะเปนการศกษาปรมาณของตวทาละลายในข นตอน eluting ทMสงผล

ตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน ามนวตถดบต งตน และในน ามนไบโอดเซล เนMองจากข นตอนการเตรยมตวอยางกอนนาไปวเคราะหดวยเทคนค HPLC น น เปนข นตอนทMสาคญ และสงผลโดยตรงตอความเขมขนของ ASG ทMวเคราะหได ซM งทาการปรบเปลMยนปรมาณตวทาละลายท งหมด 3 คา คอ 2, 4 และ 6 มลลลตร ตามลาดบ โดยตวอยางน ามนทMทาการศกษามดงน

47

(1) CPO (2) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน esterified CPO

3.3.2 ศกษาและวเคราะหหาความเขมขนของ ASG และ SG ในวตถดบต!งตนสาหรบกระบวนการ

ผลตไบโอดเซล

การทดลองน เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในน ามนวตถดบต งตนทMใชสาหรบผลตไบโอดเซลในกระบวนการผลตแบบกะ ทMแตกตางกนท งคณสมบตทางเคม และลกษณะทางกายภาพ เชน กลMน ส ความช น ความหนด และกรดไขมนอสระแตคณสมบตทMสงผลตอกระบวนการผลตไบโอดเซลอยางเหนไดชด คอ ปรมาณกรดไขมนอสระทMมอยในวตถดบต งตน ซM งอาจจะสงผลตอการมอยของ ASG ทMวเคราะหได โดยตวอยางน ามนวตถดบต งตนทMนามาวเคราะหมท งหมด 6 ชนด ดงแสดงในหวขอ 3.1.1

โดยทMวไป CPO จะประกอบดวยสารไมพงประสงคตอการผลตไบโอดเซล เชน ฟอสฟาไทด หรอยางเหนยว และกรดไขมนอสระ เปนตน อกท งคณสมบตทางกายภาพตางๆ ของ CPO เชน ความช น ยางเหนยว ไข กลMน ส เปนตน ซM งเปนปญหา และอปสรรคตอการผลต ไบโอดเซล ดงน นจงจาเปนตองมการกาจดออก และปรบสภาพเพMอจะไดกลายเปนวตถดบต งตนสาหรบกระบวนการผลตไบโอดเซลตอไป

เนMองดวยวตถดบต งตนทMนามาศกษาจะประกอบไปดวย CPO และ CPO ทMผานกระบวนการปรบสภาพ คอ degummed CPO และ esterified CPO ซM งมวธและข นตอนตางๆ สาหรบกระบวนการปรบสภาพน ามนปาลมดบเพMอใชในการศกษา ดงน

3.3.2.2 ข นตอนการกาจดยางเหนยว (Degumming) ฟอสฟาไทดหรอยางเหนยวเปนสารประกอบทMมอยใน CPO ตามธรรมชาต มผล

ทาใหน ามนขนในระหวางการเกบรกษา และยงชวยใหเกดการรวมตวของน าในผลตภณฑเอสเตอรเพราะมสมบตเปนอมลซฟายเออร นอกจากน ยงตองใชตวเรงปฏกรยาปรมาณมากข นในระหวางกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนหรอกระบวนการผลตไบโอดเซลทMใชดางเปนตวเรงปฏกรยา จงจาเปนตองกาจดออก โดยมข นตอนการคานวณ และข นตอนการผลต ดงน

3.3.2.2.1 ข นตอนการคานวณการกาจดยางเหนยว กาหนด ใชน ามนปาลมดบ ปรมาณ 710.50 กรม ตองใชกรดฟอสฟอรก เทากบ (0.1/100)*710.50 = 0.711 กรมกรดฟอสฟอรก

48

ตองใชน า เทากบ 9*0.711 = 6.4 กรม

3.3.2.2.2 ข นตอนการกาจดยางเหนยว (1) ใหความรอนแก CPO ทMอณหภม 80 องศาเซลเซยส (2) เตมกรดฟอสฟอรกรอยละ 0.1 ของน าหนก CPO ผสมในน าซM งมปรมาณ 9 เทา

ของกรดฟอสฟอรก ตามทMคานวณ (3) ปรบอณหภมเปน 120 องศาเซลเซยส (4) กวนผสมเปนเวลา 30 นาท (5) ใสกรวยแยก ท งไวใหเกดการแยกช น และไขสวนทMไมตองการออก

3.3.2.2 ข นตอนการลดกรดไขมนอสระดวยปฏกรยาเอสเตอรฟเคชน (Esterification) ในกระบวนการผลตไบโอดเซล กรดไขมนอสระเปนอปสรรคในการทาทรานส-

เอสเตอรฟเคชนทMใชดางเปนตวเรงปฏกรยา เพราะกรดไขมนอสระจะทาปฏกรยากบดางแกไดอยางรวดเรวเกดเปนสบหรอทMเรยกวาปฏกรยาสะพอนฟเคชน (Saponification) ทาใหไดผลตภณฑ ไบโอดเซลนอยลง ซM งโดยทMวไป CPO มคากรดไขมนอสระคอนขางสง (ประมาณรอยละ 4-8 ของน าหนก CPO) จงจาเปนตองลดกรดไขมนอสระใหมคาตMากวารอยละ 1 ของน าหนกน ามนวตถดบกอนทMจะเขาสผลตไบโอดเซลตอไป

การลดกรดดวยกระบวนการเอสเตอรฟเคชน ทาใหไดผลไดสงกวาการทาสะเทน เนMองจากกรดไขมนอสระจะเปลMยนไปเปนเอสเตอรซM งเปนผลผลตทMเราตองการ โดยมข นตอนคานวณ และข นตอนการผลต ดงน

3.3.2.2.1 ข นตอนการคานวณกระบวนการเอสเตอรฟเคชน น าหนกโมเลกลของน ามนปาลมดบ เทากบ 847.3 กรมตอโมล

น าหนกโมเลกลของเมทานอล เทากบ 32.04 กรมตอโมล น าหนกโมเลกลของกรดไขมนอสระ เทากบ 270.0 กรมตอโมล

น าหนกโมเลกลของกรดซลฟวรก เทากบ 98.08 กรมตอโมล กาหนด ใช degummed CPO ปรมาณ 640.42 กรม ซM งมปรมาณกรดไขมนอสระอย

รอยละ 9.25 ของน าหนกน ามนวตถดบ

49

เพราะฉะน น มน ามนวตถดบเทากบ 640.42 กรม/ 847.3 กรมตอโมล = 0.76 โมลน ามนวตถดบ

เนMองจากใน degummed CPO มกรดไขมนอสระอยรอยละ 9.25 ของน าหนกน ามน คดเปน (9.25/100)*640.42 กรม = 59.24 กรม/270 กรมตอโมล = 0.22 โมล

เพราะฉะน น มปรมาณกรดซลฟวรกทMตองใช เทากบ (0.41*0.22) = 0.09 โมล*98.08 กรมตอโมล = 8.83 กรมกรดซลฟวรก

ตองใชเมทานอลเทากบ 10*0.22 = 2.2 โมล*32.04 กรมตอโมล = 70.49 กรมเมทา-นอล

3.3.2.2.2 ข นตอนกระบวนการเอสเตอรฟเคชน (1) วดปรมาณกรดไขมนอสระในน ามนวตถดบ (2) เตรยมน ามนวตถดบทMทราบคากรดไขมนอสระในภาชนะขวดสกรแคป (3) ใหความรอนทMอณหภม 60 องศาเซลเซยส (4) เตมกรดซลฟวรกปรมาณ 0.41:1 โมลกรดซลฟวรกตอโมลกรดไขมนอสระ

ตามทMคานวณ (5) เตมเมทานอลปรมาณ 10:1 โมลเมทานอลตอโมลกรดไขมนอสระ ตามทM

คานวณ (6) กวนผสมเปนเวลา 2 ชMวโมง (7) ใสกรวยแยก ท งไวใหเกดการแยกช น และไขสวนทMไมตองการออก

ภาพประกอบทM 3-4 แสดงกระบวนการเอสเตอรฟเคชน

50

3.3.3 ศกษาผลของชนดของวตถดบท�ใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�สงผลตอความ

เขมขนของ ASG และ SG ในน!ามนไบโอดเซล

การทดลองน เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในน ามนเมทลเอสเตอรทMไดจากกระบวนการผลตแบบกะ โดยผลตจากวตถดบต งตนทMแตกตางกน และสงผลใหลกษณะทางกายภาพของน ามนไบโอดเซลทMไดแตกตางกนดวย เชน ส และความหนด ซM งอาจจะสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ทMวเคราะหได โดยน ามนไบโอดเซลทMนามาวเคราะหมท งหมด 6 ตวอยาง ซM งแตละตวอยางจะผลตจากน ามนวตถดบต งตนทMแตกตางกนท งหมด 6 ชนด ดงแสดงในหวขอ 3.1.1 ดงน

(1) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน CPO (2) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน degummed CPO (3) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน esterified CPO (4) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน stearin (5) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน olein (6) น ามนไบโอดเซล วตถดบต งตนเปน used cooking oil

โดยมข นตอนการคานวณ และข นตอนการผลต ดงน 3.3.3.1 ข นตอนการคานวณการผลตเมทลเอสเตอร

แสดงตวอยางการคานวณการผลตเมทลเอสเตอรทMอตราสวนเชงโมลระหวางเม-ทานอลตอน ามนวตถดบต งตน (MeOH : Oil) = 6:1 โดยใชวตถดบต งตน คอ esterified CPO และใชตวเรงปฏกรยา คอ โปแตสเซยมไฮดรอกไซด (KOH) ในปรมาณรอยละ 1 ของน าหนกน ามนวตถดบต งตน และมการใชตวเรงปฏกรยาเพMมเตมในปฏกรยาสะเทนกรดไขมนอสระดวย

น าหนกโมเลกลของน ามนปาลมดบ เทากบ 847.3 กรมตอโมล น าหนกโมเลกลของเมทานอล เทากบ 32.04 กรมตอโมล

น าหนกโมเลกลของ KOH เทากบ 56.00 กรมตอโมล

กาหนด ใช esterified CPO ปรมาณ 190.44 กรม เพราะฉะน น มน ามนวตถดบเทากบ 190.44 กรม/847.3 กรมตอโมล = 0.22 โมล

น ามนวตถดบ

51

ตองใชเมทานอลเทากบ 6*0.22 = 1.32 โมล *32.04 กรมตอโมล = 42.29 กรมเม-ทานอล

เนMองจากใน esterified CPO ยงมกรดไขมนอสระอย ดงน นจงจาเปนตอง คานวณปรมาณดางหรอตวเรงปฏกรยาทMตองใชในปฏกรยาสะเทนกรดไขมนอสระดวย

โดยไทเทรตหาปรมาณกรดไขมนอสระใน esterified CPO ปรมาณ 1.5 กรม ใชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ความเขมขน 0.1 นอรมอล หรอ 0.1 โมลตอ

ลตร ปรมาณ 0.7 มลลลตร จะมปรมาณกรดอย เทากบ 0.7 มลลลตร*0.1 โมลตอลตร/1.5 กรม = 0.0467 มลลโมลตอกรม

คดเปนกรดท งหมดทMตองสะเทน เทากบ 0.0467 มลลโมลตอกรม*190.44 กรมวตถดบ = 8.89 มลลโมล

เพราะฉะน นตองใช KOH ในการสะเทน เทากบ 8.89 มลลโมล*56 กรมตอโมล = 497.84 มลลกรม

KOH ทMตองใชท งหมด เทากบ (1*190.44/100)+0.498 กรม = 2.4 กรม KOH

3.3.3.2 ข นตอนการผลตไบโอดเซลดวยปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชน (Transesterification)

สาหรบข นตอนน วตถดบต งตนทMเขาสกระบวนการผลตไบโอดเซล มปรมาณกรดไขมนอสระคอนขางตMา (นอยกวา หรอประมาณรอยละ 1 ของน าหนกน ามนวตถดบ) ท งน เนMองมาจากกระบวนการปรบสภาพน ามนปาลมดบกอนเขาสกระบวนการผลตไบโอดเซล หรอน ามนวตถดบต งตนทMใชมปรมาณกรดไขมนอสระตMาอยแลว เชน stearin, olein และ used cooking oil โดยมข นตอน ดงน

(1) วดปรมาณกรดไขมนอสระในน ามนวตถดบ (2) เตรยมน ามนวตถดบทMมกรดไขมนอสระตMาในภาชนะขวดสกรแคป (3) ใหความรอนทMอณหภม 60 องศาเซลเซยส (4) เตมตวเรงปฏกรยา (KOH) ปรมาณรอยละ 1 ของน าหนกน ามนวตถดบต งตน

(ไมรวมตวเรงปฏกรยาทMใชในปฏกรยาสะเทน) ตามทMคานวณ (5) เตมแอลกอฮอล (เมทานอล) ปรมาณ 6:1 โดยโมลแอลกอฮอลตอโมลน ามน

วตถดบต งตน ตามทMคานวณ (6) กวนผสมเปนเวลา 30 นาท

52

(7) ใสกรวยแยก ท งไวใหเกดการแยกช นเปนเวลา 1 ชMวโมง และไขสวนทMไมตองการ (กลเซอรน) ออก

(8) ลางเอสเตอรทMไดจนเปนกลางดวยน าอน อณหภม 60 องศาเซลเซยส (9) ระเหยน า ทMอณหภม 120 องศาเซลเซยส

โดยน ามนทMผานกระบวนกระบวนทรานสเอสเตอรฟเคชนน จะนาไปวเคราะหหาความเขมขนของ ASG และ SG ดวยเครMองมอวเคราะห HPLC ตอไป

ภาพประกอบทM 3-5 แสดงกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน

3.3.4 ศกษาชนดของตวเรงปฏกรยาท�ใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน!ามนไบโอดเซล

การทดลองน เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในน ามนไบโอดเซลทMไดจากกระบวนการผลตแบบกะ โดยทาการศกษาเมทลเอสเตอร และเอทล- เอสเตอร โดยตวเรงปฏกรยาทMใชในกระบวนการผลตไบโอดเซลมปรมาณรอยละ 1 ของน าหนกน ามนวตถดบต งตน (ไมรวมตวเรงปฏกรยาทMใชในปฏกรยาสะเทน) โดยแบงตวอยางไบโอดเซลเปน 2 ชด คอ

3.3.4.1 เมทลเอสเตอร ชนดของตวเรงปฏกรยาทMเลอกใช มดงน (1) โปแตสเซยมไฮดรอกไซด (KOH) (2) โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) (3) โปแตสเซยมเมทอกไซด (KOCH3) (4) โซเดยมเมทอกไซด (NaOCH3)

53

3.3.4.2 เอทลเอสเตอร ชนดของตวเรงปฏกรยาทMเลอกใช มดงน (1) โปแตสเซยมเมทอกไซด (KOCH3) (2) โซเดยมเมทอกไซด (NaOCH3) สาเหตทMเลอกใชตวเรงปฏกรยาตระกลเมทอกไซดในกรณทMเปนเอทลเอสเตอรน น

เนMองจากเมMอนาตวเรงปฏกรยามาผสมกบแอลกอฮอลแลวไมเกดน าในสารละลาย หรอเกดในปรมาณทMนอย แตสาหรบตวเรงปฏกรยาตระกลไฮดรอกไซดน น เมMอนามาผสมกบแอลกอฮอลแลวเกดปฏกรยาไดน าในสารละลาย ทาใหในระหวางกระบวนการผลตไบโอดเซลเกดสบข น สงผลใหยากตอการแยกช น

โดยน ามนทMได จะนาไปวเคราะหหาความเขมขนของ ASG และ SG ดวยเครMองมอวเคราะห HPLC ตอไป

3.3.5 ศกษาชนดของแอลกอฮอลและอตราสวนเชงโมลระหวางเอทานอลกบเมทานอลท�สงผลตอ

ความเขมขนของ ASG และ SG ในน!ามนไบโอดเซล

การทดลองน เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในเอทล-เอสเตอรทMไดจากกระบวนการผลตแบบกะ นอกจากน นยงไดทาการปรบเปลMยนอตราสวนเชง โมลของแอลกอฮอลระหวางเมทานอลกบเอทานอลทMใชในกระบวนการผลต โดยอตราสวนทMเลอกใช มดงน

อตราสวนระหวางแอลกอฮอล (เมทานอลตอเอทานอลตอน ามนวตถดบ) คอ (1) 4:2:1 (2) 3:3:1 (3) 2:4:1 (4) 0:6:1

โดยน ามนทMได จะนาไปวเคราะหหาความเขมขนของ ASG และ SG ดวยเครMองมอวเคราะห HPLC ตอไป

54

3.3.6 ศกษาระยะเวลาในการเกบรกษาไบดเซล (Storage Time) และศกษากระบวนการกรอง

(Filtration) ท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน!ามนไบโอดเซล

น ามนไบโอดเซลทMนามาศกษาเปนน ามนเมทลเอสเตอรทMไดจากกระบวนการผลตแบบกะโดยจะใชสภาวะการผลตไบโอดเซลของโรงงานนวไบโอดเซล จ.สราษฏรธานธาน โดยใชน ามนปาลมบรสทธh (RBDPO) เปนวตถดบต งตน ซM งมวตถประสงคเพMอใหสอดคลองกบภาคอตสาหกรรม ซM งใชสภาวะในการผลตไบโอดเซลเปนแบบตอเนMอง โดยสภาวะในการผลต ไบโอดเซลมดงน

1. น ามน RBDPO ทMผานการกลMนทMสญญากาศเพMอกาจดกรดไขมนอสระ ทMอณหภม 275 องศาเซลเซยส เปนเวลา 1 ชMวโมง (ไดรบการสนบสนนน ามนวตถดบต งตนจากโรงงานนวไบโอดเซล)

2. น ามน RBDPO ผานกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน คร งทM 1 โดยใชเมทา-นอลรอยละ 4.5 โดยโมลของน ามนวตถดบต งตน และใชตวเรงปฏกรยาเปนสารละลายเมทลเลท (NaOCH3) รอยละ 0.3 ของน าหนกของน ามนวตถดบต งตน ทMอณหภม 64 องศาเซลเซยส กวนผสมเปนเวลา 1 ชMวโมง

3. ต งน ามนท งไวใหแยกช น 1 ชMวโมง และไขสวนทMไมตองการ (กลเซอรน) ออก 4. นาน ามนทMไดจากข นตอนทM 3 มาผานกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน คร ง

ทM 2 โดยใชเมทานอลรอยละ 1.5 โดยโมลของน ามนต งตนและ และใชตวเรงปฏกรยาเปนสารละลายเมทลเลท (NaOCH3) รอยละ 0.15 ของน าหนกของน ามนต งตน ทMอณหภม 60 องศาเซลเซยส กวนผสมเปนเวลา 1 ชMวโมง

5. ต งน ามนท งไวใหแยกช น 1 ชMวโมง และไขสวนทMไมตองการ (กลเซอรน) ออก 6. นาน ามนทMไดจากข นตอนทM 5 มาผานกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน คร ง

ทM 3 โดยไมมการเตมเมทานอล หรอตวเรงปฏกรยาเพMม ทMอณหภม 58 องศา-เซลเซยส กวนผสมเปนเวลา 1 ชMวโมง

7. ต งน ามนท งไวใหแยกช น 1 ชMวโมง และไขสวนทMไมตองการ (กลเซอรน) ออก 8. เกบน ามนไบโอดเซลทMผานการหยดปฏกรยาดวยน าในอตรา 200 กโลกรมตอ

ชMวโมง ตออตราการปอนน ามนต งต น 10 ตนตอชMวโมง 9. น ามนไบโอดเซลทMผานกระบวนการแยกคนเมทานอล (Methanol recovery)

ดวยความรอนทM 90-100 องศาเซลเซยส เปนเวลา 1 ชMวโมง 10. น ามนทMได ผานการลางดวยสารละลายกรดซตรกความเขมขนรอยละ 15 โดย

น าหนกของน า ดวยอตราการปอนรอยละ 10 ของอตราการปอนน ามนต งตน

55

11. นาน ามนไบโอดเซลทMไดมาผานการกาจดน า (Dehydration) โดยใหความรอนทM 120 องศาเซลเซยส เปนเวลา 2 ชMวโมง

โดยน ามนไบโอดเซลทMไดจะนามาทาการเกบรกษาในภาชนะปด ทMอณหภมหอง ซM งระยะเวลาทMเลอกใชในการศกษามท งระยะเวลาการเกบรกษาในระยะส น และระยะยาว คอ 0, 3, 7, 14, 21, 30 และ 60 วน เพMอศกษาผลของระยะเวลาในการเกบรกษาไบโอดเซลมตอปรมาณ ASG และ SG ในน ามนไบโอดเซล และจะทาการแบงไบโอดเซลทMไดบางสวนมาศกษาผลของการกรองทMมตอปรมาณ ASG และ SG ในน ามนไบโอดเซลควบคไปดวย โดยทาการกรองน ามน ไบโอดเซลทMอณหภมหองดวยกระดาษกรองขนาดเสนผานศนยกลาง 70 มลลเมตร ความละเอยด 1.2 ไมครอน โดยกระบวนการกรองจะใชชดเครMองดดอากาศ (Suction pump set) และทาการกรองหลงจากข นตอนกาจดน าในน ามนไบโอดเซลแลว หลงจากผานกระบวนการกรอง กทาการเกบรกษาเชนเดยวกบน ามนไบโอดเซลทMไมไดผานการกรองตอไป สาหรบการทดลองน การเกบตวอยางน ามนเพMอนามาวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในแตละคร งจะทาการเกบตวอยางน ามนโดยใชหลอดดด (Dropper) ดดน ามนบรเวณกMงกลางของภาชนะในทกตวอยาง

โดยน ามนทMได จะนาไปวเคราะหหาความเขมขนของ ASG และ SG ดวยเครMองมอวเคราะห HPLC ตอไป

56

ภาพประกอบทM 3-6 แสดงกระบวนการผลตไบโอดเซลแบบตอเนMอง โดยใชสภาวะการผลต ของโรงงานนวไบโอดเซล จ.สราษฏรธาน

ภาพประกอบทM 3-7 แสดงกระบวนการกรองไบโอดเซลทMผลตโดยใชสภาวะของโรงงาน นวไบโอดเซล จ.สราษฏรธาน ดวยกระดาษกรองความละเอยด 1.2 ไมครอน

57

บทท� 4

ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

4.1 การศกษาสภาวะท�เหมาะสมในการวเคราะหความเขมขน ASG

4.1.1 ศกษาสภาวะการวเคราะห ASG ดวยข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC

การทดลองน� เปนการศกษาและเปรยบเทยบสภาวะเร1มตนท1ใชในการวเคราะห ASG ในตวอยางน� ามนวตถดบต�งตนสาหรบใชผลตน� ามนไบโอดเซล ซ1 งประกอบดวยข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC

โดยเร1มตนศกษาข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE ควบคไปกบการวเคราะหดวยเทคนค HPLC

4.1.1.1 ข�นตอน SPE สภาวะท1 1 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1 ทาการศกษาข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 1 และข�นตอน

การวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 1 เปนสภาวะเร1มตนในการวเคราะห ASG โดยมตวอยางในการวเคราะห คอ CPO, degummed CPO, esterified CPO, olein และ used cooking oil โดยความเขมขนของ ASG และ SG ท1วดไดในแตละตวอยางแสดงในตารางท1 4-1 และโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยาง CPO และ olein แสดงดงภาพประกอบท1 4-1 จากผลการทดลองพบวา ความเขมขนของ ASG ใน CPO เทากบ 341 ppm มคาใกลเคยงเม1อเทยบกบงานวจยของ Hoed และคณะ (2008) ซ1 งมความเขมขนของ ASG ในตวอยางน� ามนปาลม 173-352 ppm สวนความเขมขนของ SG ใน CPO เทากบ 79 ppm มคาใกลเคยงเม1อเทยบกบงานวจยของ Hoed และคณะ (2008) ซ1 งมความเขมขนของ SG ในตวอยางน� ามนปาลมเทากบ 8-81 ppm สวนตวอยาง degummed CPO มความเขมขนของ ASG และ SG สงกวา CPO เลกนอยท1 394 ppm และ 93 ppm ตามลาดบ สวนตวอยางน� ามนท1เหลอ คอ esterified CPO, olein และ used cooking oil ไมพบความเขมขนของ ASG และสาหรบ SG น�น พบในตวอยาง esterified CPO ท1ความเขมขนเทากบ 191 ppm ซ1 งมคาสงกวาความเขมขนของ SG ในตวอยางน�ามนอ1นๆ รองลงมาเปน used cooking oil และ olein ท1ความเขมขน 152 ppm และ 133 ppm ตามลาดบ

58

จากผลการทดลองขางตนพบวา ไมพบความเขมขนของ ASG ในตวอยางน�ามน esterified CPO, olein และ used cooking oil ท1คาดวาสามารถวเคราะหความเขมขนของ ASGได ซ1 งไมสอดคลองกบงานวจยของ Sugawara และ Miyazawa (1999) ท1สามารถวเคราะหความเขมขนของ ASG ได สาเหตมาจาก ในการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 1 ใชตวอยางน� ามนในข�นตอน loading เพยงแค 1 มลลลตร หรอประมาณ 0.9 กรม ซ1 งไมเพยงพอท1จะทาใหพคของ ASG ปรากฏ จงแกปญหาโดยทดลองใชข�นตอนการทา SPE สภาวะท1 2 เน1องจากใชตวอยางน� ามนในข�นตอน loading ถง 10 กรม ซ1 งใชปรมาณตวอยางน� ามนมากกวา อาจจะเพยงพอท1ทาใหพคของ ASG ปรากฏได และดวยสาเหตน� จงไมไดทาการทดลองท1 2 ของการทดลองหาสภาวะท1เหมาะสมในการวเคราะหความเขมขนของ ASG (ดงแสดงในตารางท1 3-3) ท1ใชข �นตอนการทา SPE สภาวะท1 1 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1

ตารางท1 4-1 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนวตถดบท1ใชข �นตอน SPE สภาวะท1 1 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1

ตวอยาง ASG (ppm) SG (ppm) CPO 341 79 degummed CPO 394 93 esterified CPO Nd. 191 olein Nd. 133 used cooking oil Nd. 152

Nd. หมายถง ไมสามารถวเคราะหความเขมขนได เน1องจากไมปรากฏพคของสารท1สนใจ

59

ภาพประกอบท1 4-1 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยางน�ามน (a) CPO (b) olein ท1ใชข �นตอน SPE สภาวะท1 1 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1

จากภาพประกอบท1 4-1 ปรากฏกลมพคทางดานซายของโครมาโทแกรม โดยกลมพคเหลาน� สนนฐานวา เปนกลมพคของสารละลายอนทรยท1ใชในการทดลอง เชน สารละลายอนทรยท1ใชละลายตวอยางน�ามน หรอสารละลายอนทรยท1ใชเปนตวทาละลายเคล1อนท1 ซ1 งไมไดถกดดซบโดยตวดดซบซลกาท1บรรจอยภายในคอลมน ดงน�นเคร1องตรวจวดจงสามารถตรวจจบได และแสดงผลออกมาเปนกลมพคท1มชวง Retention Time (RT) ต1าๆ ซ1 งอยระหวาง 0-2 นาท (ดงแสดงในภาคผนวก ฆ)

(a)

(b)

SG

SG

ASG

60

4.1.1.2 ข�นตอน SPE สภาวะท1 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1

หลงจากท1ไดเร1มตนทดลองโดยใชข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 1 และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 1 ในการวเคราะหความเขมขนของ ASG ในน�ามนวตถดบต�งตน และพบวาไมปรากฏพคของ ASG ในตวอยางน� ามนสวนใหญ ในการทดลองน� จงมวตถประสงคเพ1อเพ1มความเขมขนของสารท1สนใจ น1นคอ ASG โดยเลอกใชข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 2 และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 1 ในการวเคราะห ASG ตอไป เน1องจากสภาวะในการทา SPE สภาวะท1 2 ใชตวอยางน�ามนในข�นตอน loading ปรมาณถง 10 กรม ซ1 งเปนการใชปรมาณตวอยางท1มากกวาสภาวะท1 1 ถง 10 เทาของปรมาณตวอยาง (สภาวะท1 1 ใชปรมาณตวอยาง 1 มลลลตร หรอประมาณ 0.9 กรม) โดยศกษาตวอยางน�ามนเชนเดยวกบหวขอท1 4.1.1.1 ซ1 งความเขมขนของ ASG และ SG ท1วดไดแสดงในตารางท1 4-2 และผลโครมาโทแกรมของการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยาง degummed CPO และ used cooking oil แสดงดงภาพประกอบท1 4-2 ตารางท1 4-2 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนวตถดบท1ใชข �นตอน SPE สภาวะท1 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1

ตวอยาง ASG (ppm) SG (ppm) CPO 186 Nd. degummed CPO 224 35 esterified CPO 115 Nd. olein Nd. Nd. used cooking oil 25 27

Nd. หมายถง ไมสามารถวเคราะหความเขมขนได เน1องจากไมปรากฏพคของสารท1สนใจ

61

ภาพประกอบท1 4-2 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยางน�ามน (a) degummed CPO (b) used cooking oil ท1ใชข �นตอน SPE สภาวะท1 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 1

จากผลการทดลองแสดงใหเหนวาไมพบความเขมขนของ SG ใน CPO แตพบความเขมขนของ ASG เทากบ 186 ppm ซ1 งมคาใกลเคยงกบงานวจยของ Hoed และคณะ (2008) ซ1 งพบความเขมขนของ ASG ในตวอยางน� ามนปาลมเทากบ 173-352 ppm และพบวาในตวอยาง degummed CPO มคาความเขมขนของ ASG สงกวาในตวอยางน� ามนอ1นๆ ท1ความเขมขน 224 ppm รองลงมาเปน esterified CPO และ used cooking oil ท1ความเขมขน 115 ppm และ 25 ppm ตามลาดบ โดยท1ในตวอยาง esterified CPO ไมพบความเขมขนของ SG แตในตวอยาง degummed

(a)

(b)

ASG

ASG

SG

SG

62

CPO พบความเขมขนของ SG เทากบ 35 ppm ซ1 งมากกวาความเขมขนของ SG ใน used cooking oil ท1มความเขมขนอย 27 ppm และสาหรบตวอยาง olein ไมพบท�งความเขมขนของ ASG และ SG

และในการทดลองหวขอน�ทาใหทราบถงขอจากดในการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE คอ ปรมาณของตวอยางน� ามนท1สามารถ loading ได ซ1 งแตละตวอยางใชปรมาณตวอยางไมเทากน โดยท1ตวอยางน� ามนปาลมดบสามารถ loading ไดปรมาณนอยท1สด คอ 1.58 กรม ภายในระยะเวลา ประมาณ 30 นาท เน1องจากน� ามนปาลมดบมความหนดท1สง ดงน�นจงกาหนดใหข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE ใชตวอยางน� ามนปรมาณ 1.5 กรมเทากนทกตวอยางน� ามน และมการใหความรอนตวอยางน� ามนกอนเร1มข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE ท1อณหภมประมาณ 50-60 องศาเซลเซยส เพ1อเปนการลดความหนด

4.1.1.3 ข�นตอน SPE สภาวะท1 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 2 เน1องจากสภาวะท1ศกษากอนหนาท�ง 2 การทดลองน�นมบางตวอยางท1ไมพบความ

เขมขนของ ASG และ SG จงไดทาการศกษาข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 2 และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 2 ในการวเคราะหความเขมขนของ ASGตอไป แตข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 2 น� ไมสามารถวเคราะหความเขมขนของ ASG ได แตสามารถวเคราะหความเขมขนของ SG ไดเพยงอยางเดยว เน1องจากไมมเอกสารอางองถงชวงระยะเวลาท1พคของ ASG ปรากฏในสภาวะน� โดยเลอกใชตวอยางน� ามนวตถดบต�งตนเหมอนกบการทดลองหวขอ 4.1.1.1 และ 4.1.1.2 โดยผลโครมาโทแกรมของการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยาง CPO และ esterified CPO แสดงดงภาพประกอบท1 4-3 พบวาพคของ SG มลกษณะเปนกราฟยอดตด ซ1 งหมายความวา ความเขมขนของสารท1เราสนใจมมากเกนกวาท1ตวตรวจวด (detector) จะสามารถตรวจวดได เพราะฉะน�นคาพ�นท1ใตกราฟท1ไดจงไมถกตอง สงผลใหความเขมขนของ SG ท1ไดไมถกตองตามไปดวย

63

ภาพประกอบท1 4-3 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยางน�ามน (a) CPO (b) esterified CPO ท1ใชข �นตอน SPE สภาวะท1 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 2

SG

SG

(a)

(b)

64

ตารางท1 4-3 แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน� ามนวตถดบท1ใชข �นตอน SPE สภาวะท1 2 และข�นตอน HPLC สภาวะท1 2

ตวอยาง SG (ppm) CPO 6,959 degummed CPO 1,373 esterified CPO 1,504 olein 719 used cooking oil 778

ความเขมขนของ SG ท1วเคราะหไดแสดงดงตาราง 4-3 ผลท1ไดพบวาความเขมขน

ของ SG ใน CPO สงถง 6,959 ppm ซ1 งมคาสงมากเม1อเทยบกบงานวจยของ Hoed และคณะ (2008) ท1มความเขมขนของ SG ในน� ามนปาลม 8-81 ppm รองลงมากคอ esterfied CPO, degummed CPO, used cooking oil และ olein ท1ความเขมขนของ SG เทากบ 1,504 ppm, 1,373 ppm, 778 ppm และ 719 ppm ตามลาดบ ซ1 งความเขมขนของ SG ท1คานวณไดมาจากพ�นท1ใตกราฟซ1งไดจากกราฟท1มพคเปนลกษณะยอดตด ทาใหความเขมขนของ SG ท1แสดงในตารางท1 4-3 ไมใชความเขมขนของ SG ท1ถกตองท1มอยในแตละตวอยางน�ามน

จากการทดลองหวขอ 4.1.1.1, 4.1.1.2 และ 4.1.1.3 ไดสภาวะเร1มตนในการศกษาความเขมขนของ ASG และ SG คอ ข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 2 (ดรณ, 2554) และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 1 (Sugawara และ Miyazawa, 1999)

โดยสาเหตท1เลอกใชข�นตอนในการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 2 คอ มขอดตรงท1ใชปรมาณตวอยางน� ามนมากกวาสภาวะท1 1 แตไดทาการลดปรมาณลงจาก 10 กรมเหลอเพยง 1.5 กรม เน1องจากขอจากดของน� ามนปาลมดบ (จากหวขอท1 4.1.1.2) และมการใชตวทาละลายคลอโรฟอรมในข�นตอน washing เพยง 2 มลลลตร ซ1 งสาหรบในสภาวะท1 1 ใชตวทาละลายคลอโรฟอรมในข�นตอน washing ถง 10 มลลลตร ซ1 งอาจจะทาใหสารท1สนใจถกชะออกไปในข�นตอนน� แตสภาวะท1 2 กมขอเสยตรงท1 ใชตวทาละลายอะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) ในข�นตอน eluting เพยง 2 มลลลตร อาจจะไมเพยงพอท1จะทาใหสารท1เราสนใจถกชะออกมาหมด จงจาเปนท1จะตองศกษาปรมาณตวทาละลายท1เหมาะสมสาหรบข�นตอน eluting ตอไป

65

สวนสาเหตท1เลอกใชข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 1 คอ มขอดตรงท1สามารถวเคราะหท�งความเขมขนของ ASG และ SG ไดในการรน (Run) เพยงคร� งเดยว และใช evaporation temperature กบ nebulizer temperature นอยกวาสภาวะท1 2 แตกมขอเสยตรงท1ใชเวลานานกวาสภาวะท1 2 อยประมาณ 5 นาท

4.1.1.4 ศกษาปรมาณของตวทาละลายท1เหมาะสมสาหรบข�นตอน Eluting ในการเตรยมสารตวอยางดวยเทคนค SPE ท1สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG

เม1อไดสภาวะเร1มตนในการศกษาความเขมขนของ ASG คอ ข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE สภาวะท1 2 และข�นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC สภาวะท1 1 แลว การทดลองหวขอน� เปนการศกษาปรมาณของตวทาละลายอะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) ในข�นตอน eluting ของกระบวนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE เน1องจากข�นตอนน� เปนข�นตอนท1สาคญ และสงผลโดยตรงตอความเขมขนของสารท1สนใจ ซ1 งจะทาการปรบเปล1ยนปรมาณตวทาละลายท�งหมด 3 คา คอ 2, 4 และ 6 มลลลตร ตามลาดบ โดยตวอยางน� ามนท1นามาทดสอบ คอ CPO และน� ามนไบโอดเซลท1มวตถดบต�งตนเปน esterified CPO ซ1 งผลโครมาโทแกรมของการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยาง CPO ท1ใชปรมาณตวทาละลายในข�นตอน eluting ท1แตกตางกน แสดงดงภาพประกอบท1 4-4 จากโครมาโทแกรม แสดงใหเหนวา ในกรณของ CPO ปรมาณตวทาละลายละลายอะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) ในข�นตอน eluting ท1เพ1มข�นไมมผลตอลกษณะของพค ASG แตจะทาใหมพครบกวนนอยลง สงผลใหการหาพ�นท1ใตกราฟทาไดงายข�น แตไมปรากฏพคของ SG ในทกตวอยางน�ามน ความเขมขนของ ASG และ SG ท1วเคราะหได แสดงในตารางท1 4-4

66

ภาพประกอบท1 4-4 แสดงโครมาโทแกรมผลการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ของตวอยาง CPO ท1ใชปรมาณตวทาละลายในข�นตอน eluting ท1 (a) 2, (b) 4 และ (c) 6 มลลลตร

(a)

(b)

(c)

ASG

ASG

ASG

67

ตารางท1 4-4 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ท1ปรมาณตวทาละลายในข�นตอน eluting ท1แตกตางกน

ปรมาณตวทาละลาย (ml)

ตวอยาง

2 4 6

ASG SG ASG SG ASG SG

CPO 322 Nd. 293 Nd. 313 Nd.

ไบโอดเซลท1ผลตจาก esterified CPO 283 Nd. 322 Nd. 283 Nd.

Nd. หมายถง ไมสามารถวเคราะหความเขมขนได เน1องจากไมปรากฏพคของสารท1สนใจ จากตารางท1 4-4 พบวา ไมพบความเขมขนของ SG ในตวอยางน� ามนท�งสอง คอ CPO และ esterified CPOในทกปรมาณตวทาละลาย และความเขมขนของ ASG น�นไมไดมความแตกตางกนมากนก โดยอยในชวง 293-322 ppm สาหรบ CPO และอยในชวง 283-322 ppm สาหรบ ไบโอดเซล แสดงใหเหนวาปรมาณตวทาละลายท1เพ1มข�น ไมไดสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ดงน�น จากการทดลองน� จงเลอกใชตวทาละลายอะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) ในข�นตอน eluting ท1ปรมาณ 6 มลลลตรเน1องจากเปนปรมาณตวทาละลายท1พบพครบกวนนอยท1สด

เพราะฉะน�น จากการทดลองในหวขอศกษาสภาวะในการวเคราะห ASG เราจะไดสภาวะในการศกษาปรมาณ ASG ในกระบวนการผลตไบโอดเซล คอ

ข�นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE ดงน� (1) Conditioning = คลอโรฟอรม 2 มลลลตร (2) Loading = น�ามนตวอยาง 1.5 กรม (3) Washing = คลอโรฟอรม 2 มลลลตร (4) Eluting = อะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) 6 มลลลตร

68

4.2 ศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในวตถดบต1งตนสาหรบกระบวนการ

ผลตไบโอดเซล

การทดลองน� เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในน� ามนวตถดบต�งตนท1ใชสาหรบผลตไบโอดเซลท1แตกตางกนท�งคณสมบตทางเคม และลกษณะทางกายภาพ เชน กล1น ส ความช�น ความหนด และปรมาณกรดไขมนอสระ ซ1 งตวอยางวตถดบต�งตนท�งหมดท1นามาวเคราะหแสดงในภาพประกอบท1 4-5 และตารางท1 4-5 แสดงปรมาณกรดไขมนอสระท1มอยในแตละตวอยางน� ามนวตถดบ ซ1 งสามารถเรยงลาดบตวอยางท1มปรมาณกรดไขมนอสระจากนอยไปมากได ดงน�

ชนดของวตถดบ: Olein < Stearin < CPO Esterified < Used cooking oil < CPO Degum < CPO

ปรมาณกรดไขมนอสระใน CPO สามารถเพ1มข�นไดเม1อต�งท�งไวท1อณหภมหองเปนเวลานาน โดยปรมาณกรดไขมนอสระสามารถเพ1มข�นไดถงรอยละ 1-3 ของน� าหนก CPO ซ1 งปรมาณกรดไขมนอสระน�นมความสาคญอยางมากตอกระบวนการผลตไบโอดเซล เน1องจากวตถดบท1มปรมาณกรดไขมนอสระสง (> 1% โดยน� าหนกน� ามนวตถดบ) ทาใหเกดปฏกรยาสะพอ-นฟเคชน (Saponification) สงผลใหเกดสบในข�นตอนการผลตไบโอดเซล ทาใหยากตอการแยกเฟสระหวางเฟสเอสเตอร (ไบโอดเซล) กบเฟสกลเซอรอล และทาใหไดผลตภณฑไบโอดเซลนอยลง ในการผลตสวนใหญจงจาเปนตองลดกรดไขมนอสระใหมคาต1ากวา 1 %โดยน� าหนกน� ามนวตถดบ กอนท1จะเขาสผลตไบโอดเซล ซ1 งโดยท1วไป CPO จะมคากรดไขมนอสระคอนขางสง (ประมาณ 4-10% โดยน�าหนก CPO)

ภาพประกอบท1 4-5 แสดงวตถดบต�งตน คอ (a) CPO (b) degummed CPO (c) esterified CPO (d) stearin (e) olein และ (f) used cooking oil

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

69

ตารางท1 4-5 แสดงปรมาณกรดไขมนอสระในวตถดบต�งตนท1ใชสาหรบผลตไบโอดเซล

วตถดบต�งตน รอยละปรมาณกรดไขมนอสระ

CPO 9.07-9.63 degummed CPO 7.93-8.55 esterified CPO 1.12-1.36 stearin 0.31 olein 0.1 used cooking oil 1.54

ภาพประกอบท1 4-6 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนวตถดบต�งตน

จากผลการวเคราะหในภาพประกอบท1 4-6 พบวา ในตวอยางน�ามนท1มปรมาณกรดไขมนอสระสง คอ CPO และ degummed CPO พบความเขมขนของ ASG ท1สงกวาน� ามนท1มปรมาณกรดไขมนอสระต1า คอ esterified CPO, stearin, olein และ used cooking oil โดยท1ในตวอยาง degummed CPO มคาความเขมขนของ ASG สงกวาตวอยางน� ามนอ1นๆ ท1 1,128 ppm รองลงมาคอ CPO, used cooking oil และ esterified CPO ท1ความเขมขน 623 ppm, 488 ppm และ 237 ppm ตามลาดบ สาหรบ olein พบความเขมขนของ ASG เพยงเลกนอยท1 23 ppm และไมพบ

623

1128

237

023

488

0 1 17 0 0 00

500

1000

1500

CPO degummed CPO esterified CPO stearin olein used cooking oil

ความเขมข

นของ ASG

และ S

G (pp

m)

วตถดบต�งตน

ASG

SG

70

ความเขมขนของ ASG ในตวอยางของ stearin และสาหรบความเขมขนของ SG พบวา มความเขมขนของ SG ใน degummed CPO เพยง 1 ppm ซ1 งนอยกวาความเขมขนของ SG ใน esterified CPO ท1มอย 17 ppm และไมพบความเขมขนของ SG ในตวอยางอ1นๆ แสดงใหเหนวาปรมาณกรดไขมนอสระในวตถดบไมสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG โดยกราฟขางตนไดมการแสดงคา %RSD (Relative Standard Deviation) ในรปของ error bar ซ1 งเปนคาท1แสดงถงการกระจายตวของขอมลท1วดซ� ากนหลายๆ คร� ง และในงานวจยน� มคา %RSD ของการวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG เทากบ 9 และ 2 ตามลาดบ (ดงแสดงในภาคผนวก ค.3) หมายความวา ผลการวเคราะหท1ไดมความเท1ยง (Precision) ของการทดลองซ� า (หากคา RSD มคานอยเทาใดแสดงวาผลการทดลองน�นมความเท1ยงมากเทาน�น)

ความเขมขนของ ASG ท1วเคราะหไดในตวอยาง CPO มคามากกวาความเขมขนท1พบในงานวจยของ Hoed และคณะ (2008) ซ1 งพบ ASG ในตวอยางน� ามนปาลมเทากบ 173-352 ppm แตความเขมขนของ SG ท1วเคราะหไดในตวอยาง CPO มคาต1ากวางานวจยของ Hoed และคณะ (2008) ท1พบความเขมขนของ SG เทากบ 8-81 ppm

4.3 ศกษาชนดของวตถดบท�ใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�สงผลตอความเขมขนของ

ASG และ SG ในน1ามนไบโอดเซล

การทดลองน� เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน� ามนเมทลเอสเตอรท1ไดจากกระบวนการผลตแบบกะ โดยใชตวเรงปฏกรยาเปน KOH และผลตจากวตถดบต�งตนท1แตกตางกน ซ1 งเมทลเอสเตอรท1ผลตไดจากวตถดบท1แตกตางกนมปรมาณผลได และความบรสทธy (รอยละของเอสเตอร) ท1แตกตางกน ดงแสดงในตารางท1 4-6 รวมไปถงลกษณะทางกายภาพของเมทลเอสเตอรท1ไดกแตกตางกน เชน กล1น ส และความหนด ด ง แ ส ด ง ใ น ภ า พ ป ร ะ ก อ บ ท1 4-7 ซ1 ง พ บ ว า ถ า ผ ล ต จ า ก วต ถ ด บ ต� ง ต น ท1 ม ส เ ข ม เมทลเอสเตอรท1ไดกมสเขมไปดวย เชน เมทลเอสเตอรท1ผลตจากน� ามนปาลมดบซ1 งมสสมเขม เมทลเอสเตอรท1ไดกมสสมเขมตามไปดวย สวนเมทลเอสเตอรท1ผลตจาก olein ซ1 งมสเหลอง เมทลเอสเตอรท1ไดกมสเหลองตามไปดวย แตสของเมทลเอสเตอรท1ไดอาจจะมการเปล1ยนแปลงไป เชน ตวอยางเมทลเอสเตอรท1ผลตจากวตถดบต�งตนเปน degummed CPO และท1ผลตจาก esterified CPO ท1มสออนลงจากวตถดบต�งตนไปมาก เน1องจากไดรบความรอนสงเปนระยะเวลานานเกนไปในข�นตอนการระเหยน� าออก (หลงจากข�นตอนการลาง) เพราะความรอนจะไปทาลายเมดสท1มอยในเมทลเอสเตอร ทาใหสของเมทลเอสเตอรท1ไดออนลง

71

ตารางท1 4-6 แสดงรอยละปรมาณผลได และรอยละความบรสทธy (รอยละของเอสเตอร) ท1ใชตวเรงปฏกรยาเปน KOH และผลตจากวตถดบต�งตนท1แตกตางกน

วตถดบต�งตน รอยละความบรสทธy CPO 97.72 degummed CPO 98.95 esterified CPO 98.95 stearin 96.49 olein 96.49 used cooking oil 96.49

ภาพประกอบท1 4-7 แสดงเมทลเอสเตอรท1ผลตจากวตถดบต�งตนท1แตกตางกน คอ (a) CPO (b) degummed CPO (c) esterified CPO (d) stearin (e) olein และ (f) used cooking oil จากผลการวเคราะหพบวา ความเขมขนของ ASG นอยมาก (≈ 0 ppm) ในทก

ตวอยางน�ามน และพบวาความเขมขนของ SG ไมแตกตางกนมากนกในแตละตวอยาง คออยในชวง 1-3 ppm ยกเวนในตวอยางเมทลเอสเตอรท1มวตถดบต�งตนเปน CPO มความเขมขนของ SG มากกวาตวอยางอ1นๆ คอ 6 ppm แสดงใหเหนวา ปรมาณกรดไขมนอสระในวตถดบต�งตนท1ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซลท1แตกตางกน ไมสงผลตอความเขมขนของ SG ในเมทลเอสเตอร ดงแสดงในภาพประกอบท1 4-8 โดยมคา %RSD ของการวเคราะหความเขมขนของ SG เทากบ 2 ซ1 งความเขมขนของ SG ท1วเคราะหไดในเมทลเอสเตอรท1มวตถดบต�งตนเปน CPO มคาต1ากวาความเขมขนของ SG ท1วเคราะหไดจากงานวจยของ Tange และคณะ (2010) ท1 140 ppm

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

72

ภาพประกอบท1 4-8 แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน�ามนไบโอดเซลท1ผลตจาก

วตถดบต�งตนท1แตกตางกน

ในการทดลองหวขอน� ไดทาการสงตวอยางเมทลเอสเตอรท1ผลตจากวตถดบท1แตกตางกนไปวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ณ ศนยวจยท1 Eastern Regional Research Center, Agricultural Research Service (ARS), United States Department Of Agriculture (USDA) และผลการเปรยบเทยบความเขมขนของ ASG และ SG ท1วเคราะหดวยเทคนค HPLC ณ ศนยเคร1องมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร (Scientific Equipment Center (SEC), Prince of Songkla University) กบท1วเคราะหดวยเทคนค HPLC ณ Regional Research Center, ARS, USDA. แสดงดงตารางท1 4-7 โดยสภาวะการเตรยมตวอยาง และสภาวะการวเคราะหดวยเทคนค HLPC ท1ทางศนยวจย ARS ใช ดงน�

สภาวะการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE: ใช 6 cc Silica Cartridge (Varian Mega-Bond Elute)

1. ละลายน�ามนท1ตองการวเคราะห 1 กรม ใน 20 มลลลตร คลอโรฟอรม 2. Conditioning = คลอโรฟอรม 5 มลลลตร 3. Loading = น�ามนตวอยาง 20 มลลลตร 4. Eluting = คลอโรฟอรม 10 มลลลตร ตามดวยเมทานอล 10

มลลลตรและอะซโตรไนไตรล 10 มลลลตร 5. ปรบปรมาตรดวย 1 มลลลตร คลอโรฟอรม:เมทานอล (85/5 v/v)

6

3

1

0

1

3

0

2

4

6

8

CPO degummed CPO esterified CPO stearin olein used cooking oil

ความเขมข

นของ SG

(ppm

)

วตถดบต�งตน

73

สภาวะการวเคราะหดวยเทคนค HPLC Detector : Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) Mobile Phase : Solution A: Hexane/Aceticacid

: Solution B: Isopropanol (IPA) : Solution C: Water

Flow rate : 0.5 ml/min

ตารางท1 4-7 แสดง Gradient Program ท1ศนยวจย ARS ใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC

ข�นตอน เวลา (min)

อตราการไหล (mL/min)

สารละลาย A (%)

สารละลาย B (%)

สารละลาย C (%)

1 0 0.5 90 10 0 2 30 0.5 58 40 2 3 40 0.5 45 50 5 4 50 0.5 45 50 5 5 51 0.5 50 50 0 6 52 0.5 90 10 0 7 60 0.5 90 10 0

ตารางท1 4-8 แสดงการเปรยบเทยบความเขมขนของ ASG และ SG ท1วเคราะหดวยเทคนค HPLC จากศนยบรการ SEC และจากศนยวจย ARS

ตวอยาง ASG (ppm) SG (ppm)

SEC ARS SEC ARS เมทลเอสเตอรท1ผลตจาก CPO Nd. 11 6 Nd. เมทลเอสเตอรท1ผลตจาก degummed CPO Nd. 15 3 Nd. เมทลเอสเตอรท1ผลตจาก esterified CPO Nd. Nd. 1 Nd. เมทลเอสเตอรท1ผลตจาก used cooking oil Nd. Nd. 1 Nd. เมทลเอสเตอรท1ผลตจาก olein Nd. 12 2 3 เมทลเอสเตอรท1ผลตจาก stearin Nd. 16 Nd. 1

Nd. หมายถง ไมสามารถวเคราะหความเขมขนได เน1องจากมความเขมขนนอยมาก

74

จากตารางท1 4-8 พบวาความเขมขนของ ASG และ SG ท1วเคราะหไดจากศนยทดสอบท�ง 2 แหง คอนขางนอย โดยไมพบความเขมขนของ ASG ในตวอยางท1ทดสอบจากศนยบรการ SEC แตจะพบในตวอยางท1ทดสอบจากศนยวจย ARS สาเหตท1เปนเชนน� เน1องจาก กราฟมาตรฐานท1ใชคานวณความเขมขนของ ASG (ดงแสดงในภาพประกอบ ค-3) ซ1 งตองใชพ�นท1ใตกราฟจากผลโครมาโทแกรมจากการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ถกสรางจากความเขมขน ASG ในชวงความเขมขนท1สง คอ 200–1000 ppm ซ1 งไมคลอบคลมความเขมขน ASG ท1มอยนอยใน เมทลเอสเตอร ทาใหไมสามารถวเคราะหความเขมขนของ ASG ในเมทลเอสเตอรได ผลท1ไดจงมคาประมาณ 0 ppm สวนความเขมขนของ SG ท1วเคราะหจากศนยวจย ARS น�น พบวาในตวอยางเมทลเอสเตอรท1ผลตจาก olein มคาความเขมขนของ SG ใกลเคยงกบท1วเคราะหจากศนยวจย SEC แตไมสามารถวเคราะหความเขมขน SG ไดในตวอยางน� ามนสวนใหญ สาเหตท1ไมสามารถวเคราะหไดน�นมหลายประการ เชน สภาวะในการวเคราะหท1แตกตางกนท�งในเร1องอณหภม สภาพอากาศ สภาวะในการวเคราะหดวยเทคนค HPLC ท1แตกตางกน รวมไปถงวน และเวลาในการวเคราะห เปนตน แตความเขมขนของ ASG และ SG ท1วเคราะหไดจากศนยบรการท�งสองแหงไมไดมความแตกตางกนมากนก 4.4 ศกษาชนดของตวเรงปฏกรยาท�ใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�สงผลตอความ

เขมขนของ ASG และ SG ในน1ามนไบโอดเซล

การทดลองน� เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในน� ามนไบโอดเซลท1ไดจากกระบวนการผลตแบบกะ และเพ1อใหสอดคลองกบสถานการณในปจจบนท1มการศกษาการใชเอทานอลเปนแอลกอฮอลในกระบวนการผลตไบโอดเซลมากย1งข�น จงไดทาการศกษาไบโอดเซลท�งเมทลเอสเตอร และเอทลเอสเตอร เน1องจากเอทานอลเปนทางเลอกท1เปนมตรกบส1งแวดลอม ซ1 งไดจากการหมกเศษเหลอท�งจากการเกบเก1ยว (เอทานอลชวภาพ) และสามารถผลตไดเองภายในประเทศ ถอเปนอกทางเลอกหน1งท1จะชวยสงเสรมรายไดใหเกษตรกรไทย ซ1 งตรงกนขามกบเมทานอลท1สวนใหญผลตมาจากแกสสงเคราะหท1ไดมาจากวตถดบต�งตน คอ ฟอสซล เอทานอลมความเปนพษ (Toxicity) นอยกวาเมทานอล ดงน�นการผลตไบโอดเซลดวย เอทานอลจงปลอดภยกวาสาหรบพนกงานท1ทาการผลตหนางาน

75

4.4.1 เมทลเอสเตอร โดยการศกษาหวขอน� มชนดของตวเรงปฏกรยาท1 เลอกใช คอ KOH, NaOH,

KOCH3 และ NaOCH3 ตวอยางเมทลเอสเตอรท1ไดแสดงดงภาพประกอบท1 4-9 และผลการวเคราะหความเขมขนพบวา มความเขมขนของ ASG นอยมาก (≈ 0 ppm) ในทกตวอยางน� ามน สวนผลการวเคราะหความเขมขนของ SG แสดงดงภาพประกอบท1 4-10 โดยมคา %RSD ของการวเคราะหเทากบ 2 พบวาความเขมขนของ SG ท1พบในแตละตวอยางคอนขางนอย โดยตวอยางท1ใชตวเรงปฏกรยาเปน KOCH3, NaOCH3 และ NaOH มความเขมขนของ SG นอยมาก (≈ 0 ppm) สวนในตวอยางท1ใชตวเรงปฏกรยาเปน KOH ความเขมขนของ SG ท1วเคราะหไดคอ 1 ppm แสดงใหเหนวาความเขมขนของ SG ท1วเคราะหไดในเมทลเอสเตอรข�นอยกบชนดของตวเรงปฏกรยา

4.4.2 เอทลเอสเตอร โดยการศกษาหวขอน� จะมชนดของตวเรงปฏกรยาท1เลอกใช 2 ชนด KOCH3 และ

NaOCH3 ตวอยางเอทลเอสเตอรท1ไดแสดงดงภาพประกอบท1 4-11 และผลการวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG แสดงดงภาพประกอบท1 4-12 โดยมคา %RSD ของการวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG เทากบ 9 และ 2 ตามลาดบ พบวา ตวอยางท1ใชตวเรงปฏกรยาเปน KOCH3 มความเขมขนของ ASG และ SG เทากบ 78 ppm และ 1 ppm ตามลาดบ ซ1 งนอยกวาในตวอยางท1ใชตวเรงปฏกรยาเปน NaOCH3 ซ1 งมความเขมขนของ ASG และ SG เทากบ 180 ppm และ 18 ppm ตามลาดบ แสดงใหเหนวาความเขมขนของ ASG และ SG ท1วเคราะหไดในเอทลเอสเตอรข�นอยกบชนดของตวเรงปฏกรยา

จากผลการทดลองขางตน พบความแตกตางหน1งขอคอ พบการมอยของ ASG ในเอทลเอสเตอรแตไมพบในเมทลเอสเตอร ท� งน� จงต� งสมมตฐานวาอาจจะมสาเหตมาจากความสามารถในการละลายของ ASG ในเมทลเอสเตอร และเอทลเอสเตอรท1แตกตางกน จงไดศกษาชนดแอลกอฮอล และปรมาณของแอลกอฮอลท1ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซลท1สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในหวขอตอไป

76

ภาพประกอบท1 4-9 แสดงเมทลเอสเตอรท1ใชตวเรงปฏกรยาท1แตกตางกน คอ (a) KOH (b) NaOH (c) KOCH3 และ (d) NaOCH3

ภาพประกอบท1 4-10 แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน�ามนเมทลเอสเตอรท1ผลตจาก ตวเรงปฏกรยาท1แตกตางกน

1

0 0 0

0

1

2

KOH NaOH KOCH3 NaOCH3

ความเขมข

นของ SG

(ppm

)

ชนดของตวเรงปฏกรยา

(a) (b) (c) (d)

77

ภาพประกอบท1 4-11 แสดงเอทลเอสเตอรท1ใชตวเรงปฏกรยาท1แตกตางกน คอ (a) KOCH3 และ (b) NaOCH3

ภาพประกอบท1 4-12 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนเอทลเอสเตอร

ท1ผลตจากตวเรงปฏกรยาท1แตกตางกน

เน1องจากการทดลองหวขอน� ไดใชตวเรงปฏกรยาปรมาณรอยละ 1 โดยน� าหนกน� ามนวตถดบต�งตน ซ1 งไมรวมปรมาณตวเรงปฏกรยาท1ใชในปฏกรยาสะเทน ซ1 งจะแตกตางกนไป ข�นอยกบปรมาณกรดไขมนอสระท1มอยในวตถดบน�นๆ (ดวธคานวณไดจากภาคผนวก ค) และไดทาการเปรยบเทยบความเขมขนของ ASG และ SG ในเมทลเอสเตอร และเอทลเอสเตอรท1ไดจากการใชตวเรงปฏกรยาตางชนดกน ซ1 งในการวเคราะหเชงเคมไมสามารถเปรยบเทยบผลการทดลองได เน1องจากการในศกษาการเปล1ยนแปลงปรมาณของสารท1สนใจในปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเค-

78

180

118

0

100

200

KOCH3 NaOCH3

ความเขมข

นของ ASG

และ S

G (pp

m)

ชนดของตวเรงปฏกรยา

ASGSG

(a) (b)

78

ชนสวนใหญเปนจานวนโมล และในการทดลองน� เม1อคานวณเปนจานวนโมลของตวเรงปฏกรยา ปรากฏวามการเหล1อมล�าในปรมาณของตวเรงปฏกรยา และพบวาจานวนโมลของโพแทสเซยมนอยกวาโซเดยม เน1องจากโพแทสเซยมมน�าหนกโมเลกลมากกวาโซเดยม (โพแทสเซยม 31 กรมตอโมล และ โซเดยม 23 กรมตอโมล) และพบวาจานวนโมลของตวเรงปฏกรยาตระกลเมทอกไซดจะนอยกวาตวเรงปฏกรยาตระกลออกไซด เน1องจากมวลโมเลกลท1มากกวา

4.5 ศกษาชนดของแอลกอฮอล และอตราสวนเชงโมลของแอลกอฮอลระหวางเอทานอลกบ

เมทานอล ท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน1ามนไบโอดเซล

การทดลองน� เปนการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ใน เอทล เอสเตอรท1 ใชตว เ ร งปฏ ก รยา เ ปน KOCH3 ท1 ไดท าการปรบเป ล1 ยนอตรา สวนเ ช ง โมลของแอลกอฮอลระหวางเอทานอลกบเมทานอลท1ใชในกระบวนการผลต โดยอตราสวนระหวางเอทานอลตอเมทานอลตอน� ามนวตถดบ (EtOH : MeOH : Oil) ท1เลอกใช คอ 6:0:1, 4:2:1, 3:3:1 และ 2:4:1 ลกษณะตวอยางน� ามนเอทลเอสเตอรท1ผลตโดยใชอตราสวนระหวาง EtOH : MeOH : Oil ท1แตกตางกน แสดงดงภาพประกอบท1 4-13 ซ1 งหากสงเกตดวยการเขยาไบโอดเซลท1ไดในแตละอตราสวนพบวา ท1อตราสวนของเอทานอลมากกวาเมทานอล เอทลเอสเตอรท1ไดจะมลกษณะหนดกวาเลกนอย

ภาพประกอบท1 4-13 แสดงตวอยางน�ามนเอทลเอสเตอรท1อตราสวนระหวาง EtOH : MeOH : Oil คอ (เรยงจากซายไปขวา) 6:0:1, 4:2:1, 3:3:1 และ 2:4:1

ผลการวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG แสดงดงภาพประกอบท1 4-14 โดย

มคา %RSD ของการวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG เทากบ 9 และ 2 ตามลาดบ พบวาม

79

ความเขมขนของ ASG ในเอทลเอสเตอรท1อตราสวนเชงโมลระหวาง EtOH : MeOH : Oil = 6:0:1 และ 4:2:1 ท1ความเขมขน 78 ppm และ 103 ppm ตามลาดบ สวนท1อตราสวนเชงโมล = 3:3:1 มความเขมขนของ ASG นอยมาก (≈ 0 ppm) และท1อตราสวนเชงโมล = 2:4:1 ไมพบความเขมขนของ ASG และพบวามความเขมขนของ SG นอยท1อตราสวนเชงโมลระหวาง EtOH : MeOH : Oil = 6:0:1 และ 4:2:1 ความเขมขน 1 ppm เทากน สวนท1อตราสวนเชงโมลท1เหลอไมพบความเขมขนของ SG

ภาพประกอบท1 4-14 แสดงความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน�ามนเอทลเอสเตอร

ท1ใชท1อตราสวนระหวาง EtOH : MeOH : Oil ท1แตกตางกน กรณท1พบความเขมขนของ ASG และ SG ท1อตราสวนเชงโมลระหวาง EtOH :

MeOH : Oil = 6:0:1 และ 4:2:1 น�น อาจจะมสาเหตมาจากระยะเวลาท1ใชในการแยกช�นท1นอยเกนไป (ประมาณ 1 ช1วโมง) โดยท1เอทลเอสเตอรแยกช�นไดยากกวาเมทลเอสเตอร และใชเวลาในการแยกช�นนานกวา เน1องจากมวลโมเลกลของไบโอดเซลท1เปนเอทลเอสเตอรจะมากกวาเมทล- เอสเตอร เพราะใชแอลกอฮอลเปนเอทานอลซ1 งมมวลโมเลกลมากกวาเมทานอล และท1อตราสวนเชงโมลระหวาง EtOH : MeOH : Oil = 6:0:1 และ 4:2:1 น�น จะมปรมาณเอทานอลมากกวาเมทานอล เพราะฉะน�น เวลาเพยงแค 1 ชม. อาจจะไมเพยงพอตอการแยกช�นโดยสมบรณ ทาใหสวนท1ไมเ กดปฏ ก รยาทรานส เอสเตอรฟ เคชน หรอสวนท1 ย ง เ กดปฏ ก รยาไมสมบรณ (Glycerol, Unsaponification) ยงตกจมไมหมด จงพบ ASG และ SG ในอตราสวนเชงโมลท1มเอทานอลเปน

78

103

0 01 1 0 00

50

100

150

6:0:1 4:2:1 3:3:1 2:4:1

ความเขมข

นของ ASG

และ S

G (pp

m)

อตราสวนเชงโมลระหวาง EtOH : MeOH : Oil

ASGSG

80

สวนมาก และสาหรบกรณท1พบความเขมขนของ ASG ท1อตราสวนเชงโมลระหวาง EtOH : MeOH : Oil = 6:0:1 และ 4:2:1 น�น อาจจะมสาเหตมาจากความความสามารถในการละลายของ ASG ใน เอทานอลมมากกวาในเมทานอล (ASG มความเปนข�วนอยกวา SG) เน1องจากเอทานอลมความเปนข�วนอยกวาเมทานอล (ดงแสดงในภาคผนวก จ) ทาใหเอทลเอสเตอรมความเปนข�วนอยกวาเมทลเอ-สเตอร จงพบความเขมขนของ ASG ในเอทลเอสเตอร แตไมพบในเมทลเอสเตอร

4.6 ศกษาระยะเวลาในการเกบรกษาไบดเซล (Storage Time) และศกษากระบวนการกรอง

(Filtration) ท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน1ามนไบโอดเซล

ปจจบนการผลตไบโอดเซลสามารถผลตไดจากกระบวนท1แตกตางกนท�งแบบกระบวนการแบบกะ (Batch process) และกระบวนการแบบตอเน1อง (Continuous process) สาหรบภาคอตสาหกรรมสวนใหญใชสภาวะในการผลตไบโอดเซลเปนแบบตอเน1อง และเพ1อใหสอดคลองกบการผลตในระดบภาคอตสาหกรรม การทดลองน� จงเปนการศกษาไบโอดเซล (เมทลเอสเตอร) ท1ไดจากกระบวนการผลตแบบกะในระดบหองปฏบตการโดยจะใชสภาวะการผลตของโรงงาน นวไบโอดเซล จ.สราษฏรธาน โดยใชน� ามนปาลมบรสทธy (RBDPO) เปนวตถดบต�งตน ซ1 งเปนน� ามนท1ไดจากการผานกระบวนการกล1นเพ1อแยกเอากรดไขมนอสระ และองคประกอบอ1นๆ ออก ท1อณหภม 270 องศาเซลเซยส ภายใตความดนสญญากาศ เปนเวลา 1-2 ช1วโมง น� ามนไบโอดเซลท1ไดแสดงดงภาพประกอบท1 4-15

ภาพประกอบท1 4-15 แสดงตวอยางน�ามนเมทลเอสเตอรท1ผานกระบวนการกรอง (ซาย) และท1ไมผานกระบวนการกรอง (ขวา) ดวยกระดาษกรองท1ผลตโดยใชสภาวะของโรงงานนวไบโอดเซล

โดยน� ามนไบโอดเซลท1ไดถกนามาทาการเกบรกษาในภาชนะปด ท1อณหภมหอง

เปนระยะเวลาการเกบรกษาท�งในระยะส�น และระยะยาว คอ 0, 3, 7, 14, 21, 30 และ 60 วน เพ1อ

81

ศกษาผลของระยะเวลาในการเกบรกษาไบโอดเซล (Storage time) มตอความเขมขนของ ASG และ SG และทาการแบงไบโอดเซลท1ไดบางสวน มาศกษาผลของการกรองท1มตอความเขมขนของ ASG และ SG ควบคไปดวย โดยทาการกรองน�ามนไบโอดเซลดวยกระดาษกรองขนาดเสนผานศนยกลาง 70 มลลเมตร ความละเอยด 1.2 ไมครอน หลงจากน�นกทาการเกบรกษาเชนเดยวกบน� ามนไบโอ-ดเซลท1ไมไดผานการกรอง และจากผลการวเคราะหความเขมขนของ SG ในตวอยางน� ามนไบโอ-ดเซลแสดงในภาพประกอบท1 4-16 โดยมคา %RSD ของการวเคราะหความเขมขนของ SG เทากบ 9 2 ตามลาดบ พบวา เม1อเวลาในการเกบน� ามนเพ1มข�น ความเขมขนของ SG ท1วดไดมคาลดลงอยางตอเน1องท�งตวอยางท1ผานการกรอง และตวอยางท1ไมผานการกรอง ความเขมขนของ SG ท1วดไดลดลงอยางชาในชวง 7 วนแรก และลดลงอยางรวดเรวจนเหลอความเขมขนของ SG อยในชวง 4-12 ppm หลงจาก 14 วน สาเหตท1ความเขมขนของ SG ลดลงอยางชา ในชวง 7 วนแรก และลดลงอยางรวดเรวภายใน 14 วน สมมตฐานไดวา มการรวมกลมของตะกอนท1เพ1งเร1มตนในชวงแรก และเม1อตะกอนมขนาดใหญข�นการรวมตว และตกตะกอนกจะเรว และงายข�น SG สวนใหญจงรวมตวกบสารประกอบอ1นๆ เชน โมโน-, ได-, ไตร- กลเซอไรด เปนตน กลายเปนตะกอนตกจมอยท1กนภาชนะ ทาใหความเขมขนของ SG ในเมทลเอสเตอร (ไมรวมตะกอน) ลดลงอยางตอเน1อง

นอกจากน� จากผลการทดลองยงพบอกดวยวา ตวอยางท1ผานการกรองมความเขมขนของ SG นอยกวาตวอยางท1ไมผานการกรอง แสดงใหเหนวาความละเอยดของกระดาษกรองท1ใช (1.2 ไมครอน) มความละเอยดพอท1จะกรองขนาดอนภาคของกลมตะกอนสวนใหญได สวนกรณความเขมขนของ ASG ในตวอยางเมทลเอสเตอรท�งตวอยางท1ผานการกรอง และตวอยางท1ไมผานการกรอง พบวานอยมาก (≈ 0 ppm)

ภาพประกอบท1 4-16 แสดงความเขมขนของ และท1ไมผานการกรอง

121

101

0

20

40

60

80

100

120

140

0 วน

ความเขมข

นของ SG

(ppm

)

แสดงความเขมขนของ SG ในตวอยางน�ามนเมทลเอสเตอรไมผานการกรองดวยกระดาษกรองท1ระยะเวลาในการเกบรกษาท1แตกตางกน

7892

12 7

69 71

4 1

3 วน 7 วน 14 วน 21 วน

ระยะเวลาเกบรกษา

82

เมทลเอสเตอรท1ผานการกรอง ท1ระยะเวลาในการเกบรกษาท1แตกตางกน

1006 0

1 เดอน 2 เดอน

ไมกรอง

กรอง

83

บทท� 5

สรปและขอเสนอแนะ

สรป

5.1 การศกษาสภาวะในการวเคราะห ASG

จากการศกษาและเปรยบเทยบสภาวะเร�มตนท�ใชในการวเคราะหความเขมขนของ ASG ในตวอยางน+ ามนวตถดบต+งตนสาหรบใชผลตน+ ามนไบโอดเซล พบวา สภาวะท�เหมาะสมในการวเคราะหความเขมขนของ ASG ในกระบวนการผลตไบโอดเซล คอ

ข+นตอนการเตรยมตวอยางดวยเทคนค SPE (ดรณ, 2554) ดงน+ (1) Conditioning = คลอโรฟอรม 2 มลลลตร (2) Loading = น+ามนตวอยาง 1.5 กรม (3) Washing = คลอโรฟอรม 2 มลลลตร (4) Eluting = อะซโตน/เมทานอล (9:1 v/v) 6 มลลลตร

ข+นตอนการวเคราะหดวยเทคนค HPLC (Sugawara และคณะ, 1999) ดงน+ Colum : LiChroCART® 125-4 LiChrospher® Si 60, 5 µm (Merck) Detector : Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) Mobile Phase : Solution A: Chloroform

: Solution B: Methanol/Water (95/5 v/v) Gas flow rate : 1 ml/min Column Temperature : 40 องศาเซลเซยส Nebulizer temperature : 30 องศาเซลเซยส Evaporation Temperature: 60 องศาเซลเซยส Transfer line : 30 องศาเซลเซยส Autozero offset : 0 องศาเซลเซยส Time constant : 0 องศาเซลเซยส

84

ตารางท� 5-1 แสดง Gradient Program ท�ใชวเคราะหดวยเทคนค HPLC

ข+นตอน เวลา (min)

อตราการไหล (ml/min)

สารละลาย A (%)

สารละลาย B (%)

1 0 1 99 1 2 15 1 75 25 3 20 1 10 90 4 25 1 10 90 5 30 1 99 1

5.2 ศกษาและวเคราะหหาความเขมขนของ ASG และ SG ในวตถดบต+งตนสาหรบกระบวนการ

ผลตไบโอดเซล

จากการศกษาความเขมขนของ ASG และ SG ในตวอยางน+ ามนวตถดบต+งตนท�แตกตางกนท�ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซล พบวา ปรมาณกรดไขมนอสระในวตถดบไมสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG อยางมนยสาคญ

5.3 ศกษาชนดของวตถดบท�ใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�สงผลตอความเขมขนของ

ASG และ SG ในน+ามนไบโอดเซล

ไดทาการศกษาและเปรยบเทยบความเขมขนของ SG ท� มอยในน+ ามน ไบโอดเซลท�ผลตจากวตถดบต+งตนท�แตกตางกนพบวา ปรมาณกรดไขมนอสระในวตถดบท�ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซล ไมสงผลตอความเขมขนของ SG ในไบโอดเซลอยางมนยสาคญ

5.4 ศกษาชนดของตวเรงปฏกรยาท�ใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชนท�สงผลตอความ

เขมขนของ ASG และ SG ในน+ามนไบโอดเซล

จากการศกษาชนดของตวเรงปฏกรยาท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน+ ามนเมทลเอสเตอร และเอทลเอสเตอรพบวา ความเขมขนของ SG ในเมทลเอสเตอรข+นอยกบชนดของตวเรงปฏกรยา สวนเอทลเอสเตอรพบวา ความเขมขนของ ASG และ SG ข+นอยกบชนดของตวเรงปฏกรยา เชนเดยวกน

85

5.5 ศกษาชนดของแอลกอฮอลและอตราสวนเชงโมลของแอลกอฮอลระหวางเอทานอลกบ

เมทานอล ท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน+ามนไบโอดเซล

จากการศกษาและวเคราะหความเขมขนของ ASG และ SG ในน+ ามน เอทลเอสเตอร ท�ไดทาการปรบเปล�ยนอตราสวนเชงโมลของแอลกอฮอลระหวางเอทานอลกบ เมทานอลท�ใช พบวาความเขมขนของ ASG และ SG ในไบโอดเซลท�ผลตจากอตราสวนเชงโมลท�มปรมาณเอทานอลมากกวาปรมาณเมทานอล คอ ท�อตราสวน 4:2:1 และ 6:0:1 และไมพบความเขมขนของ ASG และ SG ท�อตราสวนเชงโมล 3:3:1 และ 2:4:1 ซ� งเปนอตราสวนท�มปรมาณของ เอทานอลเทากบหรอนอยกวาเมทานอล ทาใหทราบวา ปรมาณของเอทานอลท�ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซลสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในเอทลเอสเตอร 5.7 ศกษาระยะเวลาในการเกบรกษาไบดเซล (Storage Time) และศกษากระบวนการกรอง

(Filtration) ท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในน+ามนไบโอดเซล

จากการศกษาความเขมขนของ ASG และ SG ในเมทลเอสเตอรท�ใชสภาวะการผลตของโรงงานนวไบโอดเซล ท+งท�ผานกระบวนการกรอง และท�ไมผานกระบวนการกรองดวยกระดาษกรองความละเอยด 1.2 ไมครอน มาเกบรกษาในภาชนะปด ท�อณหภมหอง โดยใชระยะเวลาในการเกบรกษาท�แตกตางกนพบวา เม�อเวลาในการเกบรกษาน+ ามนเพ�มข+น ความเขมขนของ SG ในไบโอดเซลมคาลดลง ท+งตวอยางท�ผานการกรอง และตวอยางท�ไมผานการกรอง โดยความเขมขนของ SG ลดลงอยางเหนไดชดภายในระยะเวลา 14 วนของการเกบรกษา ทาใหทราบวา ระยะเวลาในการเกบรกษามผลตอความเขมขนของ SG ในไบโอดเซล

86

ขอเสนอแนะ

1. จากการศกษาชนดของตวเรงปฏกรยาท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG พบวาความเขมขนของ ASG และ SG ในไบโอดเซลข+นอยกบชนดของตวเรงปฏกรยาน+นจาเปนตองมการศกษา และทดลองซ+ าในเร�องของชนดของตวเรงปฏกรยาระหวางตวเรงปฏกรยาตระกลไฮดรอกไซน และตระกลเมทอกไซนเพ�อเปนการศกษาในเชงลกตอไป

2. จากการศกษาชนด และอตราสวนเชงโมลของแอลกอฮอลระหวางเอทา-นอลกบเมทานอลท�ใช สามารถต+งสมมตฐานไดวา ปรมาณของเอทานอลท�ใชในกระบวนการผลตไบโอดเซลสงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในไบโอดเซล จาเปนตองมการศกษา และทดลองซ+ าในเร�องของความสามารถในการละลายของ ASG และ SG ในไบโอดเซลท�ใชปรมาณเอ-ทานอล และเมทานอลท�แตกตางกน และความเปนข+วท�สงผลตอความเขมขนของ ASG และ SG ในเมทลเอสเตอร และ เอทลเอสเตอรเพ�อเปนการศกษาในเชงลกตอไป

3. ในกระบวนการผลตไบโอดเซลท�มการใชวตถดบท�มปรมาณกรดไขมนอสระสง ความเขมขนของ ASG ในตววตถดบกสงตามไปดวย และมความเส�ยงท�ทาใหการเกด SG ในไบโอดเซลสง และอาจจะทาใหเกดปญหาการตกตะกอนมากข+นตามไปดวย สาหรบในอตสาหกรรม ปญหาน+ ตามมาดวยคาใชจายท�เพ�มข+นในการแกไขปญหา ดงน+น ในกระบวนการผลตไบโอดเซล ควรเลอกวตถดบท�มปรมาณกรดไขมนอสระต�าๆ เพ�อเปนอกทางหน� งในการลดการเกด SG เพ�อลดปญหาการเกดตะกอน และเพ�อหลกเล�ยงการเกดปฏกรยาสะปอนนฟเคชน ซ� งจะนามาซ� งการสญเสยผลไดไบโอดเซล และยงสงผลใหยากตอการแยกช+น และสาหรบการใชตวเรงปฏกรยาในกระบวนการผลตไบโอดเซลควรเลอกใชตวเรงปฏกรยาท�มความแรง และความวองไวในการทาปฏกรยาสง ซ� งนอกจากจะชวยใหปฏกรยาเกดข+นโดยสมบรณแลว ยงเปนการชวยลดปญหาการเกด SG ในไบโอดเซลไดอกดวย

4. จากการทดลองวเคราะหหาปรมาณของ ASG และ SG โดยใชสารมาตรฐานเปนสารอางอง ซ� งในการทดลองน+ เลอกใชสารมาตรฐานท�มองคประกอบสวนใหญเปน β-Sitosterol glucoside ซ� งสารมาตรฐานดงกลาวน+ เปนเพยงองคประกอบหลกของ ASG และ SG ซ� งอาจไมครอบคลมองคประกอบท+งหมดได

5. ในข+นตอนของการเตรยมตวอยางน+ามนดวยเทคนค SPE น+น เปนข+นตอนท�มความสาคญมาก ผทาการทดลองตองใชความระมดระวง เน�องจากสารละลายท�ใชเปนสารละลายท�มพษ และระเหยงาย เชน คลอโรฟอรม เมทานอล และอะซโตน ดงน+น จงไมควรเตรยมตวอยางในข+นตอนการปรบปรมาตรดวยคลอโรฟอรม 1 มลลลตรท+งไว แตควรเตรยมกอนนาไปวเคราะหดวยเทคนค HPLC และผทดลองควรหลกเล�ยงการสมผส หรอสดดมสารระเหย

87

โดยตรง ถาจาเปนกควรจะมเคร�องปองกนจากการสมผส หรอสดดมสารระเหยดวย เชน ถงมอ หรอหนากากอนามย

6. เทคนคการวเคราะหดวยเคร�อง HPLC เปนเทคนคท�มความละเอยดออนในเร�องของสภาวะท�ใชงาน เชน อณหภมหอง ปรมาตรของสารละลายตวอยาง และสภาพการใชงานของคอลมน เปนตน ดงน+ น จงควรรกษาสภาวะการทดลอง หรอสภาวะการวเคราะหใหใกลเคยงตลอดการทดลอง เชน ระยะเวลาในการลางคอลมน อณหภมของสารละลายตวอยาง เพ�อผลการทดลองท�แมนยาย�งข+น

88

เอกสารอางอง

ชาครต ทองอไร, ธเนศ วยสวรรณ, และ รวมพร นคม. เทคโนโลยไบโอดเซล (Biodiesel Technology) ฉบบปฏบตการจรง. 2555. สถานวจยและพฒนาพลงงานทดแทนจากน& ามนปาลมและพชน&ามน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร.

ดรณ อนพนธสกล. 2554. “การศกษาวธการลด Sterol Glucosides ในการผลตน& ามนไบโอดเซล”. ว ท ย า น พน ธ , ว ศ ว ก ร ร ม ศ า ส ต รมห า บณ ฑ ต ส า ข า ว ศ ว ก ร ร ม เ ค ม มหาวทยาลยสงขลานครนทร.

“เทคนคการแยก Separation Techniques”. PowerPoint slides ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

พทธรกษา วรานศภากล. “การแยกโดยโครมาโทกราฟ Chromatographic Separation”. PowerPoint slides ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

Abidi, S L. 2001. “Chromatographic Analysis of Plant Sterols in Foods and Vegetable Oils.” Journal of Chromatography. A 935 (1-2) (November 23): 173–201.

Bondioli, Paolo, Nicoletta Cortesi, and Carlo Mariani. 2008. “Identification and Quantification of Steryl Glucosides in Biodiesel.” European Journal of Lipid Science and Technology 110 (2): 120–126.

Breinhölder, Patrick, Livia Mosca, and Wolfgang Lindner. 2002. “Concept of Sequential Analysis of Free and Conjugated Phytosterols in Different Plant Matrices.” Journal of Chromatography B 777 (1–2) (September 25): 67–82.

89

Chupka, G. M., L. Fouts, and R. L. McCormick. 2012. “Effect of Low-level Impurities on Low-temperature Performance Properties of Biodiesel.” Energy & Environmental Science 5 (9) (August 15): 8734–8742.

Chupka, G. M., J. Yanowitz, G. Chiu, T. L. Alleman, and R. L. McCormick. 2011. “Effect of Saturated Monoglyceride Polymorphism on Low-Temperature Performance of Biodiesel.” Energy & Fuels 25 (1) (January 20): 398–405.

Dunn, Robert O. 2009. “Effects of Minor Constituents on Cold Flow Properties and Performance of Biodiesel.” Progress in Energy and Combustion Science 35 (6) (December): 481–489.

Gómez-Coca, Raquel B., María del Carmen Pérez-Camino, and Wenceslao Moreda. 2012. “Specific Procedure for Analysing Steryl Glucosides in Olive Oil.” European Journal of Lipid Science and Technology 114 (12): 1417–1426.

Hoed, Vera Van, Nadezhda Zyaykina, Wim De Greyt, Jeroen Maes, Roland Verhé, and Kristof Demeestere. 2008. “Identification and Occurrence of Steryl Glucosides in Palm and Soy Biodiesel.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 85 (8) (August 1): 701–709.

Jens Haupt, Gerhard Brankatschk, and Dr. Thomas Wilharm. 2009. “Sterol Glucoside Content in Vegetable Oils as a Risk for the Production of Biodiesel – Study of the Technological Chain Impact”. Final Report. American Soybean Association (ASA).

Knothe, Gerhard. 2009. “Improving Biodiesel Fuel Properties by Modifying Fatty Ester Composition.” Energy & Environmental Science 2 (7): 759.

90

Lacoste, Florence, Franck Dejean, Hugues Griffon, and Charlotte Rouquette. 2009. “Quantification of Free and Esterified Steryl Glucosides in Vegetable Oils and Biodiesel.” European Journal of Lipid Science and Technology 111 (8): 822–828.

Martínez-Vidal, J. L., A. Garrido-Frenich, M. A. Escobar-García, and R. Romero-González. 2007. “LC–MS Determination of Sterols in Olive Oil.” Chromatographia 65 (11-12) (June 1): 695–699.

Mittelbach, M., Remshmidt, C. Biodiesel: The Comprehesive Handbook. Vienna: Boersedruck Ges.m.b.H,.; 2004.

Moreau, Robert A., Karen M. Scott, and Michael J. Haas. 2008. “The Identification and Quantification of Steryl Glucosides in Precipitates from Commercial Biodiesel.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 85 (8) (August 1): 761–770.

Pauls, R. E. 2011. “A Review of Chromatographic Characterization Techniques for Biodiesel and Biodiesel Blends.” Journal of Chromatographic Science 49 (5) (May 1): 384–396.

Pieber, Bartholomaeus, Sigurd Schober, Christoph Goebl, and Martin Mittelbach. 2010. “Novel Sensitive Determination of Steryl Glycosides in Biodiesel by Gas Chromatography–mass Spectroscopy.” Journal of Chromatography A 1217 (42) (October 15): 6555–6561.

Ruiz-Gutiérrez, V, and M.C Pérez-Camino. 2000. “Update on Solid-phase Extraction for the Analysis of Lipid Classes and Related Compounds.” Journal of Chromatography A 885 (1–2) (July 14): 321–341.

91

Sugawara, Tatsuya, and Teruo Miyazawa. 1999. “Separation and Determination of Glycolipids from Edible Plant Sources by High-performance Liquid Chromatography and Evaporative Light-scattering Detection.” Lipids 34 (11) (November 1): 1231–1237.

Tang, Haiying, Rhet C. De Guzman, Steven O. Salley, and K. Y. Simon Ng. 2008. “Formation of Insolubles in Palm Oil-, Yellow Grease-, and Soybean Oil-Based Biodiesel Blends After Cold Soaking at 4 °C.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 85 (12) (December 1): 1173–1182.

Tang, Haiying, Rhet De Guzman, Steven Salley, and K. Y. Simon Ng. 2010. “Comparing Process Efficiency in Reducing Steryl Glucosides in Biodiesel.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 87 (3) (March 1): 337–345.

Tang, Haiying, Steven O. Salley, and K.Y. Simon Ng. 2008. “Fuel Properties and Precipitate Formation at Low Temperature in Soy-, Cottonseed-, and Poultry Fat-based Biodiesel Blends.” Fuel 87 (13–14) (October): 3006–3017.

Toivo, Jari, Anna-Maija Lampi, Satu Aalto, and Vieno Piironen. 2000. “Factors Affecting Sample Preparation in the Gas Chromatographic Determination of Plant Sterols in Whole Wheat Flour.” Food Chemistry 68 (2) (February): 239–245.

Verleyen, T., M. Forcades, R. Verhe, K. Dewettinck, A. Huyghebaert, and W. De Greyt. 2002. “Analysis of Free and Esterified Sterols in Vegetable Oils.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 79 (2) (February 1): 117–122.

92

Verleyen, T., U. Sosinska, S. Ioannidou, R. Verhe, K. Dewettinck, A. Huyghebaert, and W. De Greyt. 2002. “Influence of the Vegetable Oil Refining Process on Free and Esterified Sterols.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 79 (10) (October 1): 947–953.

Wang, Huali, Haiying Tang, Steven Salley, and K. Y. Simon Ng. 2010. “Analysis of Sterol Glycosides in Biodiesel and Biodiesel Precipitates.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 87 (2) (February 1): 215–221.

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 10 เอสเตอรฟเคชน.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21146. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 20 น& ามนและไขมน.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21345. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 21 วตถดบพ&นฐาน น& ามนปาลม.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21365. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 24 น& ามนทอดใชแลว.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21405. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 26 แอลกอฮอล.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21450. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

93

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 28 การเรงปฏกรยาดวยดาง (alkaline Catalysis).” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21487. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 29 การเรงปฏกรยาดวยดาง (alkaline Catalysis) ตอ.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21491. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 6 น& ามนพชและไบโอ-ดเซล.” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21097. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“คนธรรมดา ไบโอดเซล วจยเพ�อการนาไปใชประโยชนได PSU ไบโอดเซล 7 น& ามนพชและไบโอ-ดเซล (ตอ).” 2013. เขาถงไดจาก: http://share.psu.ac.th/blog/eng-biodiesel/21114. (สบคนเม�อ 25 กนยายน 2555)

“ศนยวจยปาลมน&ามนสราษฎรธาน ” 2013. เขาถงไดจาก: http://www.doa.go.th/palm/linkTechnical/oil%20palm%20processing.html. (สบคนเม�อ 22 ธนวาคม 2555)

“DaDa Science equipment ELSD-HPLC # 1.” 2013. Accessed September 22. http://share.psu.ac.th/blog/science-equipment/9280.

“DaDa Science equipment ELSD-HPLC # 2.” 2013. Accessed September 22. http://share.psu.ac.th/blog/science-equipment/9281.

“DaDa Science equipment ELSD-HPLC # 3.” 2013. Accessed September 22. http://share.psu.ac.th/blog/science-equipment/9282.

94

“DaDa Science equipment ทาความรจกกบ HPLC.” 2013. Accessed September 22. http://share.psu.ac.th/blog/science-equipment/945.

“Reaction Progress Curves.” 2013. Accessed September 22. http://hrsbstaff.ednet.ns.ca/benoitn/chem12/kinetics/reaction_progress_curves.htm.

“SAkChAibOrDeE VCharKarn เทคนคการสกดดวยตวดดซบของแขง (Solid Phase Extraction, SPE).” 2013. Accessed September 22. http://share.psu.ac.th/blog/sci-discus/16587.

95

ภาคผนวก

96

ภาคผนวก ก

วธวเคราะหปรมาณกรดไขมนอสระ

สารเคม

1. ไอโซโพพานอลแอลกอฮอลความบรสทธ� รอยละ 95 2. สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ความเขมขน 0.1 นอรมอล เตรยมโดยใชโซเดยมไฮดรอก

ไซด 4 กรม ละลายในน-ากล.น ปรบปรมาตรใหได 1 ลตร และเกบสารละลายในขวดแกว 3. ฟนอฟทาลน ความเขมขนรอยละ 1

วธวเคราะห

1. ช.งตวอยางน- ามนท.ตอการวเคราะหใหไดน- าหนก 1-10 กรม ในขวดรปชมพ ขนาด 250 มลลลตร

2. เตมไอโซโพพานอลแอลกอฮอล ปรมาณ 50 มลลลตร พรอมหยดฟนอฟทาลน 5 หยด ลงในตวอยางน-ามน เขยาใหเขากน โดยใหน-ามนละลายในแอลกอฮอลเปนเน-อเดยวกน

3. ไตเตรทสารละลายตวอยางดวยสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ความเขมขน 0.1 นอรมอล โดยขณะไตเตรทตองเขยาสารละลายตวอยางใหละลายเปนเน- อเดยวกน จนกระท.งสารละลายเปนสชมพถาวร

4. คานวณกรดไขมนอสระ จากสตร

%��� = ปรมาณดางท.ใช �มลลลตร� × ความเขมขนสารละลายดาง �นอรมอล� × 25.6น-าหนกตวอยางน-ามน �กรม�

97

ภาคผนวก ข

การตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณ (Proximate analysis) โดยใชไมโครเวฟ

เปนการตรวจสอบคณภาพของไบโอดเซลโดยการนาไบโอดเซลทาปฏกรยา ทรานสเอสเตอรฟเคชนอกคร- งในไมโครเวฟ โดยอาศยหลกการท.วาหากในไบโอดเซลยงม กลเซอรอล (ไตร-,ได-,โมโน-)เหลออย เม.อทาปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนกบสารละลาย เมทานอล และโปแตสเซยมไฮดรอกไซดในสดสวนท.เหมาะสม ยอมเกดกลเซอรอลข-น ซ. งปรมาณกลเซอรอลท.เกดข-นน-จะบงบอกถงคณภาพของไบโอดเซลได

อปกรณ และสารเคมท8ใช

1. หลอดเหว.ยงรปกรวย ซ. งมสเกลละเอยด 0.05 มลลลตร 2. ไมโครเวฟ 3. สารละลายเมทานอลโปแตสเซยมไฮดรอกไซด เตรยมไดโดยละลายโปแตสเซยม

ไฮดรอกไซด 3 กรม ในเมทานอล 100 กรม ใสขวดปดฝาใหสนท

วธการตรวจสอบ

1. ช.งไบโอดเซลใสหลอดเหว.ยงรปกรวย 20 กรม หรอประมาณ 24 มลลลตร 2. เตมสารละลายเมทานอล+โปแทสเซยมไฮดรอกไซด 3 กรม หรอประมาณ 4

มลลลตร เขยาใหเขากน 3. นาเขาทาปฏกรยาทรานสเอสเตอรฟเคชนในไมโครเวฟ โดยใชความรอนต.าท.สด

(90 วตต) เวลา ประมาณ 1.5 นาท 4. ท-งใหเกดการแยกช-นระหวางไบโอดเซล และกลเซอรอล 5. อานปรมาณกลเซอรอลท.ได โดยดจากสเกลของหลอดเหว.ยงรปกรวย แลวนาคาท.ไดไปอานคาปรมาณกลเซอไรดท.เหลอในไบโอดเซลจากตาราง ข-2 แลวนามาเขาสตร

ความบรสทธ� ของไบโอดเซล (%) = 100 – ปรมาณกลเซอไรดท.เหลอในไบโอดเซล

98

รปท. ข-1 แสดงกระบวนการตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณ

จากการตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณโดยใชไมโครเวฟ ท.มปรมาณกลเซอรอลตางๆ กนไดผลการทดลองดงตารางท. ข.1 ซ. งสามารถสรางกราฟมาตรฐานไดดงภาพท. ข-1 ตารางท. ข-1 แสดงผลการตรวจสอบคณภาพไบโอดเซลแบบประมาณโดยใชไมโครเวฟ ท.มปรมาณกลเซอรอลแตกตางกน

ตวอยาง กลเซอไรด (%)

จากการวเคราะหดวยเทคนค GC ปรมาณกลเซอรอลท.เกด

(มลลลตร) 1 0.3 0 2 1.1 0.05 3 2.1 0.125 4 4.4 0.25

** กล เซอรอล (%) ว เคราะหดวยเทคนค GC ณ ศนยเคร. องมอวทยาศาสตรมหาวทยาลยสงขลานครนทร

99

ภาพประกอบท. ข-2 แสดงกราฟมาตรฐานจากการตรวจสอบคณภาพไบดเซลแบบประมาณโดยใชไมโครเวฟ หมายเหต ในกลเซอรอลท.เหนไมไดเปนกลเซอรอลบรสทธ� แตมเมทานอลละลายอยจานวนหน. ง และกลเซอรอลจานวนหน. งละลายในไบโอดเซลได ดงน-นการทดสอบน- จงเปนคาโดยประมาณเทาน-น แตอาจเปนเคร. องบงช- คณภาพท.ตรวจไดรวดเรว และเปนการกล.นกรอง (Screen test) กอนสงตรวจท.หองปฏบตการมาตรฐานอกสวนหน.งดวย จดเดนคอ ตรวจสอบไดเองงาย ๆ และราคาถก รผลเรว ตารางท. ข-2 แสดงความสมพนธระหวางปรมาณกลเซอรอลท.เกดข-นกบปรมาณกลเซอไรดท.เหลอในไบโอดเซล

ปรมาณกลเซอรอลท.เกดข-น (มลลลตร)

ปรมาณกลเซอไรดท.เหลอในไบโอดเซล (%)

0.05 1.05 0.1 1.87 0.15 2.69 0.2 3.51 0.25 4.33 0.3 5.15

y = 0.0611x - 0.0144R² = 0.9953

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

ปรมาณก

ลเซอ

รอลท

.เกดข

-น

% กลเซอไรด (วเคราะหโดย GC)

100

ปรมาณกลเซอรอลท.เกดข-น (มลลลตร)

ปรมาณกลเซอไรดท.เหลอในไบโอดเซล (%)

0.35 5.96 0.4 6.78 0.45 7.6 0.5 8.42 0.6 10.06 0.7 11.69 0.8 13.33 0.9 14.97 1 16.6 1.1 18.24 1.2 19.88 1.3 21.51 1.4 23.15 1.5 24.79 1.6 26.42 1.7 28.06 1.8 29.7 1.9 31.33 2 32.97 2.2 36.24 2.4 39.52 2.6 42.79 2.8 46.06 3.0 49.34

101

ภาคผนวก ฃ

วธคานวณวตถดบ และสารเคมท8ตองใชในกระบวนการทรานสเอสเตอรฟเคชน

ในท.น- ขอยกตวอยางการคานวณการผลตเอทลเอสเตอรท.อตราสวนเชงโมลระหวางเอทานอลตอเมทานอลตอน-ามนปาลมดบ (EtOH : MeOH : Oil) = 2:4:1

สภาวะท.ใช

1. อตราสวนเชงโมลระหวางเอทานอลตอเมทานอลตอน- ามนวตถดบ (Esterified CPO ปรมาณกรดไขมนอสระรอยละ 1.2 ของน- าหนกน- ามนปาลมดบ) เทากบ 2:4:1

2. ตวเรงปฏกรยา คอ โปแตสเซยมเมทอกไซด (KOCH3) ปรมาณรอยละ 1 ของน-าหนกน-ามนปาลมดบ

3. เวลาในการทาปฏกรยา 30 นาท 4. อณหภม 60 องศาเซลเซยส

วธการคานวณ

เม.อ น-าหนกโมเลกลของน-ามนปาลมดบ เทากบ 847.3 กรมตอโมล น-าหนกโมเลกลของเอทานอล เทากบ 46.07 กรมตอโมล น-าหนกโมเลกลของเมทานอล เทากบ 32.04 กรมตอโมล

น-าหนกโมเลกลของ KOCH3 เทากบ 70.00 กรมตอโมล กาหนดให น-ามนวตถดบหนก 250 กรม

เพราะฉะน-น จะมน- ามนวตถดบเทากบ 250 กรม/ 847.3 กรมตอโมล = 0.295 โมลน-ามนวตถดบ

ตองใชเอทานอลเทากบ 4*0.295 = 1.18 โมล = 1.18 โมล*46.07 กรมตอโมล = 54.36 กรมเอทานอล

เน.องจากในวตถดบยงมกรดไขมนอสระอย ดงน-นจงจาเปนตอง คานวณปรมาณเบสหรอตวเรงปฏกรยาท.ตองใชในกระบวนการสะเทนกรดดวย

102

สมมตให ในการไทเทรตหาปรมาณกรดไขมนอสระใชน-ามนปาลมดบท.ผานการลดกรดแลว

ปรมาณ 1.5 กรม ใชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ความเขมขน 0.1 นอรมอล หรอ 0.1 โมลตอ

ลตร ปรมาณ 0.7 มลลลตร จะมปรมาณกรดอย เทากบ 0.7 มลลลตร*0.1 โมลตอลตร / 1.5 กรม = 0.0467 มลลโมลตอกรม

คดเปนกรดท-งหมดท.ตองสะเทน เทากบ 0.0467 มลลโมลตอกรม*250 กรมวตถดบ = 11.68 มลลโมล

เพราะฉะน-นตองใชตวเรงปฏกรยาในการสะเทน เทากบ 11.675 มลลโมล*70 กรมตอโมล = 817.25 มลลกรม

ตวเรงปฏกรยาท.ตองใชท-งหมด เทากบ (1*250/100)+0.81725 กรม = 3.32 กรม แต KOCH3 ท.ใชน-น เปนสารละลายรอยละ 32 โดยน- าหนกสารละลาย KOCH3 ใน

เมทานอล เพราะฉะน-นตองคานวณน-าหนกจรงๆท.ตองใช โดย ปรมาณตวเรงปฏกรยาจรงท.ตองใช เทากบ 3.32 กรม*100 กรม/32 กรม = 10.375

กรมสารละลาย ปรมาณเมทานอลในสารละลาย KOCH3 เทากบ 10.375 กรม*68 กรม/100 กรม =

7.055 กรม คดเปนโมล คอ 7.055 กรม/ 32.04 กรมตอโมล = 0.22 โมล เพราะฉะน-น ปรมาณเมทานอลท.ตองใชจรง เทากบ (2-0.22 โมล)*0.295 โมล

วตถดบ = 0.5251 โมล เมทานอล*32.04 กรมตอโมล = 16.82 กรมเมทานอล สรป ปรมาณน-ามนวตถดบ และสารเคมท.ตองใช

น-ามนวตถดบ = 250 กรม KOCH3 = 10.375 กรม เอทานอล = 54.36 กรม เมทานอล = 16.82 กรม

103

ภาคผนวก ค

การวเคราะหความเขมขน ASG และ SG ดวยเทคนค HPLC

1. การเตรยมสารมาตรฐาน

สารเคม 1. สารมาตรฐาน ASG และ SG 2. ตวทาละลายคลอโรฟอรม HPLC เกรด 3. ตวละลายคลอโรฟอรมตอเมทานอลตอน-า (2:1:0.1 v/v/v) HPLC เกรด

สารมาตรฐาน ASG จะเตรยมท.ความเขมขน 1000, 800, 600, 400 และ 200 ppm โดยจะเตรยมสาร

มาตรฐานท.ความเขมขน 1000 ppm กอน มวธการเตรยม ดงน- (1) คานวณปรมาณสารมาตรฐาน และปรมาณตวทาละลายคลอโรฟอรมท.ตองใช

โดยปรมาณสารมาตรฐาน และปรมาณตวทาละลายท.คานวณได เทากบ 0.005932 กรม และ 5.932 กรม ตามลาดบ

(2) ช.งสารมาตรฐานใหไดน- าหนกตามท.คานวณไว ใสในขวดวดปรมาตร ขนาด 10 มลลลตร

(3) เตมตวทาละลายคลอโรฟอรมใหไดน-าหนกตามท.คานวณไว (4) เขยาใหละลายเปนเน-อเดยวกน (5) เตรยมสารมาตรฐานความเขมขนอ.นๆ ท.ตองการ โดยการเจอจางจากสาร

มาตรฐานความเขมขน 1000 ppm ท.ไดตอไป จากสตร ��� = ��� สารมาตรฐาน SG จะเตรยมท.ความเขมขน 400, 300, 200, 100 และ 50 ppm โดยจะเตรยมสาร

มาตรฐานท.ความเขมขน 1000 ppm กอน มวธการเตรยม ดงน- (1) คานวณปรมาณสารมาตรฐาน และปรมาณตวทาละลายคลอโรฟอรมตอเมทา-

นอลตอน- า (2:1:0.1 v/v) ท.ตองใช โดยปรมาณสารมาตรฐาน และปรมาณตวทาละลายท.คานวณได เทากบ 0.002966 กรม และ 2.966 กรม ตามลาดบ

104

(2) ช.งสารมาตรฐานใหไดน- าหนกตามท.คานวณไว ใสในขวดวดปรมาตร ขนาด 10 มลลลตร

(3) เตมตวทาละลาย ในท.น- ใชคลอโรฟอรมตอเมทานอลตอน- า (2:1:0.1 v/v/v) ใหไดน-าหนกตามท.คานวณไว

(4) เขยาใหละลายเปนเน-อเดยวกน (5) เตรยมสารมาตรฐานความเขมขนอ.นๆ ท.ตองการ โดยการเจอจางจากสาร

มาตรฐานความเขมขน 1000 ppm ท.ไดตอไป จากสตร ��� = ���

2. กราฟมาตรฐาน (Calibration Curve)

ภาพประกอบท. ค-1. แสดงโครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน ASG ท.ความเขมขน 1000 ppm

ภาพประกอบท. ค-2. แสดงโครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน SG ท.ความเขมขน 400 ppm

105

ภาพประกอบท. ค-3 แสดงกราฟมาตรฐานของสารมาตรฐาน ASG ตารางท. ค-1 แสดงพ-นท.ใตกราฟของสารมาตรฐาน ASG

ความเขมขน (ppm)

พ-นท.ใตกราฟ (mAu*s)

200 4.53E+04 400 1.30E+05 600 2.99E+05 800 4.51E+05 1000 7.63E+05

ไมสามารถคานวณความเขมขนของ ASG ได ในกรณท. พ-นท.ใตกราฟมคานอยกวา 28,357.88 mAu*s

y = 0.7809x2 - 58.567x + 29456R² = 0.9948

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

0 200 400 600 800 1000

พ-นท.ใ

ตกราฟ (m

Au*s)

ความเขมขน (ppm)

106

ภาพประกอบท. ค-4 แสดงกราฟมาตรฐานของสารมาตรฐาน SG

ตารางท. ค-2 แสดงพ-นท.ใตกราฟของสารมาตรฐาน SG

ความเขมขน (ppm)

พ-นท.ใตกราฟ (mAu*s)

50 2.39E+03 100 7.07E+03 200 2.28E+04 300 4.19E+04 400 7.48E+04

ไมสามารถคานวณความเขมขนของ SG ไดในกรณท.พ-นท.ใตกราฟมคานอยกวา 622.69 mAu*s

y = 0.4013x2 + 23.315x + 622.69R² = 0.9983

0.00E+00

2.00E+04

4.00E+04

6.00E+04

8.00E+04

1.00E+05

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

พ-นท.ใ

ตกราฟ (m

Au*s)

ความเขมขน (ppm)

107

3. การประเมนความนาเช8อถอขอมลท8ไดจากการวเคราะห

3.1 คาเฉล.ย (�) เปนคาท.ไดจากการนาผลหรอขอมลทกอนมารวมกน แลวหารดวยจานวนคร- งของการทดลอง (อนงค, ม.ป.ป.)

� = ∑ �������

3.2 คาเบ.ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation, SD) เปนคาท.ใชวดการกระจายของขอมลท.ทาซ- ากนหลายๆ คร- ง สวนใหญใชแสดงความเท.ยง (Precision) ของการทดลองซ- า (คาท.บอกถงคาท.วดไดอยหางไกลจากคาเฉล.ยมากเทาใด) (อนงค, ม.ป.ป.)

�� = �∑��� − ���� − 1

3.3 คาเบ.ยงเบนมาตรฐานสมพทธ (Relative Standard Deviation, RSD) เปนคาท.ใชสาหรบใชวดการกระจายของขอมล คดในรปของการกระจายสมพทธ ไมมหนวยและนยมคานวณออกมาเปนเปอรเซนต (ถาคา RSD มคานอยเทาใดแสดงวาผลการทดลองน-นมความเท.ยงมากเทาน-น) (อนงค, ม.ป.ป.)

��� = ���

%��� = ��� × 100

3.4 การทดสอบแบบท (T-test) เปนวธทดสอบท.นามาใชเปรยบเทยบผลการทดลองท.ไดจากการวเคราะหท.ตองการทดสอบกบวธมาตรฐาน (อนงค, ม.ป.ป.) กรณ การทดสอบแบบท เม.อทราบผลการวเคราะหท.เปนคาจรง ใชกบขอมล 1 ชด เปนการทดสอบสมมตฐานเพ.อเปรยบเทยบคาเฉล.ยของขอมลชดน-นกบคาท.แทจรงซ. งเปนคาท.ยอมรบโดยใชวธทางสถตคานวณหาคา t จากผลการวเคราะหแลวนามาเปรยบเทยบกบคา t ในตาราง ค.3

� !" = �� − #� √���

108

μ เปนผลการวเคราะหท.ยอมรบกนท.วไป x' เปนคาเฉล.ยผลการวเคราะห N คร- ง N จานวนคร- งของการวเคราะหโดยใชตวอยางอนเดยวกน S D คาเบ.ยงเบนมาตรฐาน

� !" < �).)*,,�-.� แสดงวาวธท.ใชวเคราะหใหผลไมแตกตางจากคาจรง � !" > �).)*,,�-.� แสดงวาวธท.ใชวเคราะหใหผลแตกตางอยางมนยสาคญจากคาจรง 3.5 การทดสอบสมมตฐาน (Hypothesis Testing) เปนการทดสอบทางสถตท.สนใจเก.ยวกบสมมตฐานหลก (Null Hypothesis: H0 มกจะเปนแนวความคดเดมท.มอยในปจจบน) และสมมตฐานรอง (Alternative Hypothesis: Ha มกจะมเคร.องหมาย <, > หรอ ≠ ซ. งจะตองตรงขามกบ H0)วา สมมตฐานหลกจะถกยอมรบหรอถกปฏเสธ ถาถกยอมรบกแปลวาสมมตฐานเปนจรง หรอถาถกปฏเสธกแปลวาสมมตฐานน-นไมเปนจรง มการกาหนดคานยสาคญ (Significant Value) เพ.อท.จะบอกยอมรบหรอปฏเสธสมมตฐานหลก เรยกวา Probability Value (P–Value) ซ. งจะอางองอยกบคา α โดยท. P-Value คอคาจรง (Actual) ของ probability ซ. งไดจากการคานวณ สวน α คอเสนกาหนด หรอจดแบงระหวางการยอมรบ หรอปฏเสธสมมตฐานหลก โดยจะยอมรบสมมตฐานหลก ถา P-Value มากกวา α และปฏเสธ ถา P-Value เทากบหรอนอยกวา α (ฉลอง, ม.ป.ป.) การคานวณหาคา P-Value มท-งหมด 3 กรณ ตามการกาหนดรปแบบการทดสอบสมมตฐาน คอ

1. กรณการทดสอบมากกวา ( Upper-Tailed Test) คา P-value จะเทากบพ-นท.ดานขวามอของคา � ท.คานวณได (� !") ในกรณน- α กจะเทากบพ-นท.ต-งแตขวามอของคา � !"ไปจนสดขอบ

109

2. กรณการทดสอบนอยกวา ( Lower-Tailed Test) คา P-value จะเทากบพ-นท.ดานซายมอของ −� ท.คานวณได (� !") ในกรณน- α กจะเทากบพ-นท.ต-งแตซายมอของคา � !"ไปจนสดขอบ

3. กรณการทดสอบไมเทากบ (Two-Tailed Test) คา P-value จะเทากบผลรวมของพ-นท.ดานซายมอของ −� และทางขวามอของ � ท.คานวณได ในกรณน- α กจะเทากบสองเทาของพ-นท.ต-งแตซายมอของคา −� !"หรอ � !"ไปจนสดขอบ

ดงน-นคา α คอ พ-นท.ใตกราฟ เม.อใชคา � !" ซ. งกคอเกณฑ หรอ Limit น.นเอง สวน P-Value คอพ-นท.ใตกราฟ เม.อใชคา ซ. งกคอคา Actual ท.ไดจากการวเคราะหจากขอมลจรง

110

ตารางท. ค-3 คา t ท.ระดบความเช.อม.นตางๆ (ปารเมศ, 2545)

ระดบข-นความเสร, 0 0 = � − 1 ระดบความเช.อม.น

80% 90% 95% 99% 99.9% 1 3.08 6.31 12.7 63.7 637 2 1.89 2.92 4.30 9.92 31.6 3 1.64 2.35 3.18 5.84 12.9 4 1.53 2.13 2.78 4.60 8.60 5 1.48 2.02 2.57 4.03 6.86 6 1.44 1.94 2.45 3.71 5.96 7 1.42 1.90 2.36 3.50 5.40 8 1.40 1.86 2.31 3.36 5.04 9 1.38 1.83 2.26 3.25 4.78 10 1.37 1.81 2.23 3.17 4.59 11 1.36 1.80 2.20 3.11 4.44 12 1.36 1.78 2.18 3.06 4.32 13 1.35 1.77 2.16 3.01 4.22 14 1.34 1.76 2.14 2.98 4.14 ∞ 1.29 1.64 1.96 2.58 3.29

111

ภาพประกอบท. ค-5 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ ASG ความเขมขน 500 ppm ดวยเทคนค HPLC ท.การวเคราะห 5 ซ- า

ภาพประกอบท. ค-6 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ SG ความเขมขน 500 ppm ดวยเทคนค HPLC ท.การวเคราะห 5 ซ- า

400.00

450.00

500.00

550.00

600.00

650.00

700.00

1 2 3 4 5

ความเขมข

น (pp

m)

วเคราะหคร- งท.

440.00

450.00

460.00

470.00

1 2 3 4 5

ความเขมข

น (pp

m)

วเคราะหคร- งท.

112

ตารางท. ค-4 แสดงผลของการวเคราะหความเขมขน ASG ท.วเคราะหตวอยางละ 5 ซ- า

ตวอยาง คร- งท. RT ความเขมขน

(ppm)

ASG 500 ppm

1 4.621 474.90 2 4.648 564.12 3 4.646 583.37 4 4.642 583.40 5 4.688 588.90

สาหรบ ASG กาหนด µ = 500 ppm

� = ∑ ������� = 2,794.695 = 558.94

�� = �∑��� − ���� − 1 = �9181.804 = 52,295.45 = 47.91

%��� = ��� × 100 = 47.91558.94 × 100 = 8.57

� !" = �� − #� √��� = �558.94 − 500� √547.91 = 2.75

�).)*,,�6 = 2.78 (จากตารางท. ค-3)

� !" < �).)*,,�6 แสดงวาผลท.วเคราะหไดไมแตกตางจากคาจรงท.ระดบความเช.อม.น 95%

113

P-Value: สาหรบคา P-Value ท. � !" = 2.75 น-นจะไมสามารถหาไดโดยตรงจากตารางท. ค-3 จงจาเปนจะตองมการหาคาความนาจะเปนดวยการปรบคาระหวางจดท-งสองเชงเสนตรง ดงน- กาหนด α = 0.05, H0: µ = 500 ppm, Ha: µ ≠ 500 ppm �).)*,6 = 2.78 �).�,6 = 2.13

ดงน-น 8.).)*).�.).)* = �.9:.�.9*�.9:.�.�; จะได <�� ≥ 2.75� = 0.052 P-Value > 0.05 หมายความวา ความแตกตางท.เกดข-นไมมนยสาคญ สามารถยอมรบสมมตฐานหลกได ตารางท. ค-5 แสดงผลของการวเคราะหความเขมขน SG ท.วเคราะหตวอยางละ 5 ซ- า

ตวอยาง คร- งท. RT ความเขมขน

(ppm)

SG 500 ppm

1 7.702 467.57 2 7.683 452.86 3 7.66 456.65 4 7.667 449.70 5 7.684 450.67

สาหรบ SG กาหนด µ = 500 ppm

� = ∑ ������� = 2,277.455 = 455.49

114

�� = �∑��� − ���� − 1 = �211.034 = √52.76 = 7.26

%��� = ��� × 100 = 7.26455.49 × 100 = 1.59

� !" = �� − #� √��� = �455.49 − 500� √57.26 = −13.71

�).)*,,�6 = 2.78 (จากตารางท. ค-3)

� !" < �).)*,,�6 แสดงวาผลท.วเคราะหไดไมแตกตางจากคาจรงท.ระดบความเช.อม.น 95%

P-Value: สาหรบคา P-Value ท. � !" = −13.71 (กรณเคร.องหมายตดลบ คาท.เปดจากตารางจะใชเคร.องหมายลบเหมอนกนหรอไมคดเคร.องหมายกได ใหทาเปนคาสมบรณ เชน คา� !" = −13.71 จะได |-13.71| = 13.71) น-นจะไมสามารถหาไดโดยตรงจากตารางท. ฅ.3 จงจาเปนจะตองมการหาคาความนาจะเปนดวยการปรบคาระหวางจดท-งสองเชงเสนตรง ดงน- กาหนด α = 0.05, H0: µ = 500 ppm, Ha: µ ≠ 500 ppm �).))�,6 = 8.610

�).))�,6 = 7.173

ดงน-น 8.).))�).))�.).))� = :.>�).�;.9�:.>�).9.�9; จะได <�� ≥ 13.71� = |−0.003| = 0.003 P-Value < 0.05 หมายความวา ความแตกตางท.เกดข-นมนยสาคญ ปฏเสธสมมตฐานหลก โดยท.ผลท.วเคราะหไดมคานอยกวาคาจรง

115

ภาพประกอบท. ค-7 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ ASG ใน CPO ดวยเทคนค HPLC ท.การวเคราะห5 ซ- า

ภาพประกอบท. ค-8 แสดงผลการวเคราะหความเขมขนของ SG ใน CPO ดวยเทคนค HPLC ท.การวเคราะห5 ซ- า

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

0 1 2 3 4 5

ความเขมข

น (pp

m)

วเคราะหคร- งท.

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 1 2 3 4 5

ความเขมข

น (pp

m)

วเคราะหคร- งท.

116

ตารางท. ค-6 แสดงคา % Relative Standard Deviation ของการวเคราะหความเขมขน ASG และ SG ท.วเคราะหในตวอยาง CPO 5 ซ- า

ตวอยาง คร- งท. ASG SG

RT ppm RT ppm CPO 1 4.658 96.90 7.354 0.63

2 4.687 116.76 7.37 0.70 3 4.671 102.86 7.383 0.74 4 4.684 125.77 7.387 0.79 5 4.681 111.01 7.38 0.78

สาหรบ ASG กาหนด คาจรง: µ = 173 ppm (Hoed และคณะ, 2008)

� = ∑ ������� = 553.305 = 110.66

�� = �∑��� − ���� − 1 = �516.204 = √129.05 = 11.36

%��� = ��� × 100 = 11.36110.66 × 100 = 10.26

� !" = �� − #� √��� = �110.66 − 173� √511.36 = −12.27

�).)*,,�6 = 2.78 (จากตารางท. ค-3)

� !" < �).)*,,�6 แสดงวาผลท.วเคราะหไดไมแตกตางจากคาจรงท.ระดบความเช.อม.น 95%

P-Value: สาหรบคา P-Value ท. �@AB = −12.27 (กรณเคร.องหมายตดลบ คาท.เปดจากตารางจะใชเคร. องหมายลบเหมอนกนหรอไมคดเคร.องหมายกได ใหทาเปนคา

117

สมบรณ เชน คา� !" = −12.27 จะได |-12.27| = 12.27) น-นจะไมสามารถหาไดโดยตรงจากตารางท. ฅ.3 จงจาเปนจะตองมการหาคาความนาจะเปนดวยการปรบคาระหวางจดท-งสองเชงเสนตรง ดงน- กาหนด α = 0.05, H0: µ = 500 ppm, Ha: µ ≠ 500 ppm �).))�,6 = 8.610

�).))�,6 = 7.173

ดงน-น 8.).))�).))�.).))� = :.>�).��.�9:.>�).9.�9; จะได <�� ≥ 13.71� = |−0.002| = 0.002 P-Value < 0.05 หมายความวา ความแตกตางท.เกดข-นมนยสาคญ ปฏเสธสมมตฐานหลก โดยท.ผลท.วเคราะหไดมคานอยกวาคาจรง

สาหรบ SG กาหนด คาจรง: µ = 8 ppm (อางอง: Hoed และคณะ, 2008)

� = ∑ ������� = 2,277.455 = 0.73

�� = �∑��� − ���� − 1 = �0.0184 = √0.0045 = 0.07

%��� = ��� × 100 = 0.070.73 × 100 = 9.27

� !" = �� − #� √��� = �0.73 − 8� √50.07 = −232.23

�).)*,,�6 = 2.78 (จากตารางท. ค-3)

118

� !" < �).)*,,�6 แสดงวาผลท.วเคราะหไดไมแตกตางจากคาจรงท.ระดบความเช.อม.น 95%

P-Value: สาหรบคา P-Value ท. �@AB = −232.23 (กรณเคร.องหมายตดลบ คาท.เปดจากตารางจะใชเคร.องหมายลบเหมอนกนหรอไมคดเคร.องหมายกได ใหทาเปนคาสมบรณ เชน คา� !" = −232.231 จะได |-232.23| = 232.23) น-นจะไมสามารถหาไดโดยตรงจากตารางท. ฅ.3 จงจาเปนจะตองมการหาคาความนาจะเปนดวยการปรบคาระหวางจดท-งสองเชงเสนตรง ดงน- กาหนด α = 0.05, H0: µ = 500 ppm, Ha: µ ≠ 500 ppm �).))�,6 = 8.610

�).))�,6 = 7.173

ดงน-น 8.).))�).))�.).))� = :.>�).�;�.�;:.>�).9.�9; จะได <�� ≥ 13.71� = |−0.15| = 0.15 P-Value > 0.05 หมายความวา ความแตกตางท.เกดข-นไมมนยสาคญ สามารถยอมรบสมมตฐานหลกได

119

ภาคผนวก ฆ

โครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน SG

ภาพประกอบท. ฆ-1 แสดงโครมาโทแกรมของสารมาตรฐาน SG ท.ความเขมขน (a) 0 ppm, (b) 200

ppm, (c) 400 ppm, (d) 600 ppm, (e) 800 ppm และ (f) 1,000 ppm

(c) (d)

(e) (f)

(a) (b)

120

จากภาพประกอบท. ฆ-1 แสดงใหเหนวา กลมพคทางดานซายมอของโครมาโทแกรม ไมไดเปนสารประกอบของสารมาตรฐาน SG เน.องจาก เม.อความเขมขนของสารมาตรฐาน SG เพ.มข-น ลกษณะของพคดงกลาวไมไดมขนาดเพ.มข-นตามไปดวย แตมขนาดคอนขางคงท. จงสนนษฐานวา กลมพคท.เกดข-น เปนกลมพคของสารละลายอนทรยท.ใชในการทดลอง เชน สารละลายอนทรยท.ใชละลายตวอยางน-ามน หรอสารละลายอนทรยท.ใชเปนตวทาละลายเคล.อนท.

121

ภาคผนวก ง

วธเลอก SPE

หลกการเลอก SPE หลกการเลอก Sorbent น-นใหดวาสารท.เราสนใจเปนพวกท.ละลายน- าหรอไมละลายน- า (Hydrophilic หรอ Hydrophobic) ใหเลอก sorbent ท.ม polarity ตรงกบสารท.ตองการแยก เชน ถามสารท.ละลายไดดในน- าเปนพวกท.มประจคอสามารถแตกตวท.คา PH หน.ง ตวอยางน- จะใช sorbent เปน ion exchanger โดยใช anion สาหรบสารท.มประจลบ และ cation สาหรบสารท.มประจบวก ตวอยางการเลอก cartridge หรอ solvent แสดงดงตารางท. ง-1 ตารางท. ง-1 ตารางแนะนาการเลอกใช Sep-Park Cartridges (เพอชา และปรชา, ม.ป.ป.)

Sorbent หรอ Packing Material

คณสมบตท.ผว การวเคราะหท.ใช

C18 Hydrophobic bonded

silica

-แยกสาร Hydrophobic ออกจากaqueous -ยา และ metabolite ของยาในเลอด น-าเหลองและปสสาวะ -สารอนทรยปรมาณนอยในตวอยางน-า น-าเสย -กรดอนทรย ในพวกเคร.องด.มและไวน -Peptide ในตวอยางเลอด น-าเหลอง และของเหลวในรางกาย

C8 Hydrophobic non-polar

bonded

-แยกสาร Hydrophobic ออกจาก aqueous -ใชเม.อตองการใหสาร retain นอยลงกวาแบบ C18 -ยา และ metabolite ของยาในเลอด น-าเหลองและปสสาวะ -Peptide ในตวอยางเลอด น-าเหลอง และของเหลวในรางกาย

122

Sorbent หรอ Packing Material

คณสมบตท.ผว การวเคราะหท.ใช

Silica Hydrophilic Polar

(Neutral)

-แยกสารท.มความเปนข-วต.าถงปานกลางออกจากสารละลาย non-aqueous -ไวตามน A, D, E, K -ยาฆาแมลง -ไขมนชนดตางๆ -สารสกดจากธรรมชาต pigment จากพช -สารอนทรยสงเคราะห

Florisil Hydrophilic Polar (Slightly basic)

-แยกสารละลายท.ม polarity ต.าถงปานกลางออกจากสารละลาย non-aqueous -วธตาม AOAC และ EPA -ตวอยางท.มไขมนสง -ยาฆาแมลง ยาฆาวชพช ในอาหารและอาหารสตว -สาร Polychlorinated biphenyls ในTransformer oil

Alumina A Hydrophilic Polar

(Acidic)

-แยกสาร Hydrophilic ออกจากสารละลาย non-aqueous -มสมบตเปน Cation exchanger เลกนอย

Alumina N Hydrophilic Polar

(Neutral)

-แยกสาร Hydrophilic ออกจากสารละลาย non-aqueous -ยาฆาวชพช ปโตรเลยม และน-ามน -สารผสมในอาหาร และสารอนทรยสงเคราะห

123

Sorbent หรอ Packing Material

คณสมบตท.ผว การวเคราะหท.ใช

Alumina B Hydrophilic Polar

(Basic)

-แยกสาร Hydrophilic ออกจากสารละลาย non-aqueous -มสมบตเปน Cation exchange เลกนอย -ยาฆาแมลง ยาฆาวชพช น-าเสย -พวก steroid ตางๆ

Accell plus CM

Hydrophilic Polar (acidic)

Cation exchange

-แยกพวก Ion ท.มประจบวก ในสารละลาย aqueous หรอ non-aqueous -สกดโปรตน เอนไซม และ Immunoglobulin ตางๆ ท.มสภาวะเปนดางออน -สารอนทรยสงเคราะห -แยก Peptide ขนาดตางๆ

Accell Plus QMA

Hydrophilic Polar (Basic)

Anion exchange

-แยก Ion ท.มประจลบในสารละลาย aqueous หรอ non-aqueous -สกดโปรตน เอนไซม ท.มฤทธ� เปนกรด และกรดออน -แยก Immunoglobulin ตางๆ -แยก Peptide ขนาดตางๆ -แยก pigment ท.มฤทธ� เปนกรดจากไวน น-าผลไม อาหาร -แยกสารพวก Phenolic ตางๆ

Aminopropyl NH2

Hydrophilic moderately polar

(Slightly basic)

-ใชเปน weak anion exchanger -ยาและ metabolite ของยา -อตสาหกรรมปโตรเลยม และ lube oil -Saccharides -สารพวก Phenol และ pigment พวก Phenolic

124

Sorbent หรอ Packing Material

คณสมบตท.ผว การวเคราะหท.ใช

Diol Hydrophobic moderately

non-polar neutral phase

-วเคราะหสารท.ละลายใน aqueous หรอ organic -ธาตท.มปรมาณนอยในน-า -ยาปฎชวนะในเคร.องสาอาง -แยก Peptide และโปรตนตางๆ

Cyanopropyl CN

Hydrophobic moderately non-polar (Neutral)

-วเคราะหสารท.ละลายใน aqueous หรอ organic -ยาและ metabolite ของยา จากน-าในสวนตางๆของรางกาย -metabolite จากเช-อราและผลตภณฑจากการหมก -ยาฆาแมลง -Peptide ท.มโครงสรางเปนสาร Hydrophobic

1. หลกการใชงานท8วไปของ Sep-Pak Cartridge

1.1 การทาความสะอาดตวอยาง เปนวธท.ใชมากท.สดในการกาจดส.งเจอปนท.ไมตองการออกจากตวอยาง เพ.อเพ.มความถกตองแมนยาในการคานวณทางดานปรมาณวเคราะห ซ. งจะใชไดดกบตวอยางท.มปรมาณนอย

1.2 การเตรยมสารตวอยางท.ยงยากซบซอน อาทเชน ตวอยางท.มโปรตนสง ไดแก ตวอยางประเภทเน-อเย.อตางๆ ซ. งกอนท.จะนาตวอยางผาน sep-pak ตองมการปรบสภาพของตวอยางใหเหมาะสมเสยกอน โดยทาใหเน-อเย.ออยในรปของสารละลายโดยการนาไปยอย เปนตน สารท.ไดหลงจากการยอยมกจะประกอบไปดวยสารประกอบหลายชนดท.มคณสมบตตางกน ถานามาฉดเขาสระบบโดยไมผาน sep-pak อาจเกดปญหาจากการแยกพคไมชดเจน

1.3 การเตรยมสารตวอยางท.มปรมาณต.า ไดแก ตวอยางทางดานส.งแวดลอม เชน การวเคราะหหา polyaromatic hydrocarbon (PAH) ในแหลงน- าธรรมชาต เปนตน วธน-ทาโดยนาน- าตวอยางปรมาณมาก (ประมาณ 500-1000 ml) ผาน sep-pak โดยใช vacuum pump ทาการ pump ดวยอตราท.

125

เหมาะสมเพ.อเกบตวอยางใหอยใน sep-pak หลงจากน-นจงทาการชะสารตวอยางออกจาก sep-pak

ภาพประกอบท. ง-1 แสดงข-นตอนการใช Sep-Pak สาหรบสารตวอยางปรมาณต.า (ท.มา: Baker, 1991)

นอกจากน-นยงสามารถใช sep-pak ในการเตรยมสารตวอยางปรมาณต.าท.มอยในอากาศในการวเคราะหทางดานส.งแวดลอมโดยเลอกใช sep-pak ท.จาเพาะสาหรบตวอยางท.เปนกาซ อาทเชน การใช sep-pak DNPH สาหรบเตรยมสารจาพวก Aldehyde, Ketone เปนตน

126

ภาคผนวก จ

คณสมบตของตวทาละลาย

ตารางท. จ-1 แสดงคณสมบตของตวทาละลาย

ตวทาละลาย สตรโครงสราง

จดเดอด (°C)

คาคงท.ไดอเลกทรก (Dielectric constant)

ความหนาแนน (g/ml)

Pentane CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 36 1.84 0.626 Cyclopentane C5H10 40 1.97 0.751

Hexane CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 69 1.88 0.655 Cyclohexane C6H12 81 2.02 0.779 Benzene C6H6 80 2.3 0.879 Toluene C6H5-CH3 111 2.38 0.867

1,4-Dioxane /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-\ 101 2.3 1.033 Chloroform CHCl3 61 4.81 1.498 Diethyl ether CH3-CH2-O-CH2-CH3 35 4.3 0.713

Dichloromethane (DCM)

CH2Cl2 40 9.1 1.327

Tetrahydrofuran (THF)

/-CH2-CH2-O-CH2-CH2-\ 66 7.5 0.886

Ethyl acetate CH3-C(=O)-O-CH2-CH3 77 6.02 0.894 Acetone CH3-C(=O)-CH3 56 21 0.786

Dimethylformamide (DMF)

H-C(=O)N(CH3)2 153 38 0.944

Acetonitrile (MeCN) CH3-C≡N 82 37.5 0.786 Dimethyl sulfoxide

(DMSO) CH3-S(=O)-CH3 189 46.7 1.092

Formic acid H-C(=O)OH 101 58 1.210

127

ตวทาละลาย สตรโครงสราง

จดเดอด (°C)

คาคงท.ไดอเลกทรก (Dielectric constant)

ความหนาแนน (g/ml)

n-Butanol CH3-CH2-CH2-CH2-OH 118 18 0.810 Propylene carbonate C4H6O3 240 64.0 1.205 Isopropanol (IPA) CH3-CH(-OH)-CH3 82 18 0.785 n-Propanol CH3-CH2-CH2-OH 97 20 0.803 Ethanol CH3-CH2-OH 79 24.55 0.789 Methanol CH3-OH 65 33 0.791 Acetic acid CH3-C(=O)OH 118 6.2 1.049

Nitromethane CH3-NO2 100–103

35.87 1.137

Water H-O-H 100 80 1.000

(ท.มา: http://en.wikipedia.org/wiki/Solvent)

128

ภาคผนวก ฉ

บทความท8เผยแพรในงานประชมวชาการระดบนานาชาต

129

130

Acylated Sterol Glucosides in Palm Oil as a Risk

for Biodiesel Production Jessadajan Kaewchada

1,*, Sukritthira Ratanawilai

1 and Chakrit Tongurai

1

1Chemical Engineering Department, Engineering Faculty, Prince of Songkla

University, Thailand

*E-mail address: Jessadajan@hotmail.com

ABSTRACT

Acylated sterol glucosides (ASG) are

soluble in vegetable oil and during

transesterification process (biodiesel process)

ASG can be converted to sterol glucosides

(SG). SG is a minor component of the cause of

filter plugging problem in vehicles using

biodiesel. Amount of ASG and SG in crude

palm oil refining process and biodiesel process

were investigated. ASG and SG were separated

and determined by using technique Solid Phase

Extraction (SPE) combined with normal phase

High Performance Liquid Chromatography –

Evaporative Light Scattering Detector (HPLC-

ELSD) in one run. The concentrations of ASG

(including SG) depend on the kind of raw

materials and the process technology of

biodiesel productions. Keyword: Acylated sterol glucosides, Sterol glucosides, Biodiesel.

INTRODUCTION Biodiesel is an alternative fuel mainly

because it is renewable, biodegradable and

environmentally friendly, and also can be

manufactured from common feedstocks such

as vegetable oils and animal fats. Biodiesel is

produced by the transesterification of fats and

oils with an alcohol using a base catalyst. [1]

The content of insoluble contaminants in

biodiesel is a cause of problems in vehicles due

to clogging of the engine filters. [2] These

problems are connected to the presence of

sterol glucosides (SG) even when the levels of

SG found in biodiesel were less than 100

mg/kg.

During the transesterification process

by using alkaline catalysts. Acylated sterol

glycosides (ASG) can be converted into SG

due to the ester bond between the glucose and

the fatty acid is broken. Therefore, the SG

concentration in biodiesel is normally higher

than that in the feedstock oils. Both ASG and

SG are very high melting compounds. The

acylated form melts around 197–200 °C, while

SG require heating to at least 252–254 °C (for

sitosteryl glucoside isolated from soybean oil).

ASG and SG are naturally present in animal fat

and vegetable oils (Fig. 1), as derivatives of

sterols. SG is the white solids at ambient

temperature. Because of their limited solubility

in biodiesel, SG may precipitate depending on

their level in the biodiesel and on the

temperature of the sample. [3]

Fig. 1 Structure of (a) acylated sterol Glucosides (ASG)

and (b) sterol glucosides (SG)

Solid phase extraction (SPE) on silica

cartridge is the novel pre-fractionation

techniques used to isolated of ASG and SG

from the sample because it short retention time

and using less solvent. Solvents used for ASG

and SG recovery are polar solvents such as

acetone/methanol 9:1 v/v or chloroform

/methanol/DI water 2:2:0.1 (v/v/v).

High performance liquid

chromatography (HPLC) is a test method to

determine the free and total glyceride contents

in biodiesel because of advantages such as no

derivatization of samples, shorter analysis

times, and direct applicability to most biodiesel

fuels and all neutral lipid classes.

However, recently HPLC combined

with evaporative light scattering detector

(ELSD) was applied successfully in the

quantification of ASG and SG. The few

methods described recently involve the

131

separation of the ASG and SG from the methyl

esters by SPE, followed by HPLC–ELSD.

The early literature (Wang H., et al.,

2010) analysis with HPLC-ELSD and a high

carbon load reversed phase column - Altech

C18-HL (250x4.6 mm i.d., 5 lm) with guard

column (7.5x4.6 mm i.d., 5 lm) as the

stationary phase. Use a binary gradient solvent

system. Mobile phase solvents were methylene

chloride (Phase A) and methanol (Phase B).

The samples were analyzed with a gradient of

chloroform/methanol, good separation SG was

obtained.

A first objective of this study was to develop

and validate analysis method for the detection

and quantification of ASG and SG by

technique SPE combined with HPLC-ELSD in

one run, either in palm oils or biodiesel

samples.

MATERIAL AND METHODE

A. Chemical

Crude palm oil and used oil were

obtained from Specialized R&D Center for

Alternative Energy from Palm Oil and Oil

Crop. Faculty of Engineering, Prince of

Songkla University. ASG and SG standard

(98+ %) were purchased from Matreya. (10

mg, catalog no. 1118 and 25 mg, catalog no.

1117 respectively); Chloroform and Methanol

(HPLC grade) were purchased from RCI

Labscan Limited. The ASG was dissolved in

Chloroform and SG was dissolved in

Chloroform/methanol/ DI water 2:2:0.1 v/v.

Solid Phase Extraction (SPE) 500 mg, product

number 1020240001from, Merck KGaA,

Darmstadt, Germany.

B. Methodology

Crude palm oil refining process

including degum and esterification process

(deacid) before transesterification process

(biodiesel process).

C. Solid Phase Extraction (SPE)

In this experiment the oil sample was

passed the 500 mg silica bed cartridge,

conditioned with chloroform 2 ml. 1.5 g of oil

sample was added in SPE cartridge and

washed the uninterested by 2 ml chloroform.

For eluting step, acetone/methanol (9:1 v/v)

was added and the eluted was collected. The

solvent was removed at 120°C. After remove

solvent, the sample was adjusted the volume to

1 ml by chloroform before analysis ASG and

SG content with HPLC method.

D. HPLC condition [4]

The HPLC system consisted of a

sample injector (100 Agilent 1100). The ELSD

detector kept at an evaporation temperature of

60°C and (1.0 L/min) for nebulization gas

(nitrogen).The HPLC column was a

LiChrospher Si 60 (5 µm, 125 × 4 mm i.d.,

Merck). The mobile phase was chloroform and

methanol/water (95:5, v/v) (Table 1), and the

flow rate was 1.0 mL/min. injection volume

was 20 µl.

Table1. Elution program for a binary gradient system

Step Time (min) A (%) B (%)

1 0 99 1

2 15 75 25

3 20 10 90

4 25 10 90

5 30 99 1

Solvents: (A) chloroform; (B) methanol/water (95:5, v/v).

RESULTS AND DISCUSSION

E. HPLC Calibration

The calibration curve of ASG and SG

are show in Figure 2. The result show that the

experimental data point obtain linear equation

of ASG, y = 1147.8x + 27323 and linear

equation of SG, y = 875.7x – 13234, where y is

the peak area (mAu*s) and x represents the

concentration (ppm). The regression results

also show good regression statistics, with a

coefficient of correlation (R2) are 0.998 and

0.988 for ASG and SG respectively.

The ASG and SG concentration in

Crude palm oil (CPO) and biodiesel (Methyl

ester: ME) from CPO were investigated. The

retention time of ASG standard and SG

standard peak were 5.025 min and 6.976 min

respectively. These peaks are comparable to

the results of Sugawara et al. [4], which the

retention time of ASG and SG standard peaks

were about 5 and 8 min respectively.

132

y = 1147.8x + 27323

R² = 0.998

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

1.20E+06

1.40E+06

0 200 400 600 800 1000 1200

Are

a (m

Au*s)

Concentration (ppm)

Fig.2 Illustration of (a) ASG and (b) SG calibration data

The ASG and SG concentration in

Crude palm oil (CPO) and biodiesel (Methyl

ester: ME) from CPO were investigated. The

retention time of ASG standard and SG

standard peak were 5.025 min and 6.976 min

respectively. These peaks are comparable to

the results of Sugawara et al. [4], which the

retention time of ASG and SG standard peaks

were about 5 and 8 min respectively.

Figure 5 and 6 show the

chromatogram of CPO and biodiesel from

CPO respectively. That can be seen the ASG

peak. It can be estimated the ASG

concentration in CPO and biodiesel samples

were 161.35 and 22.76 ppm (Table2)

respectively. The ASG concentration in CPO is

comparable to Hoed et al. [2], which the result

was 173 ppm. However, no SG peak was

detected in both of sample. The low SG

concentration in biodiesel sample may be

cause of SG was removed with drain water in

washing step in biodiesel process.

The ASG and SG concentration were

showed in Table 2. The ASG content in CPO

was decreased after crude palm oil refining

process. And ASG concentration in ME from

CPO (22.76 ppm) was decreased from CPO

deacid (46.9 ppm) because of ASG can be

converted into SG after transesterification

process.

Fig.3 Illustration of HPLC-ELSD chromatogram of ASG

standard

Fig.4 Illustration of HPLC-ELSD chromatogram of SG

standard

Fig.5 Illustration of HPLC-ELSD chromatogram of CPO

Fig.6 Illustration of HPLC-ELSD chromatogram of

biodiesel

y = 875.76x - 132349

R² = 0.988

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

0 200 400 600 800 1000 1200

Are

a (m

Au*s)

Concentration (ppm)

133

Table2. Analysis of ASG and SG content in palm oil and

Biodiesel samples

Sample ASG (ppm) SG (ppm)

CPO 161.35 nd

CPO degum 198.53 32.69

CPO deacid 46.9 nd

CPO ME 22.76 nd

nd: not detected.

CONCLUSION

The direct pre-sample by technique

SPE combine with HPLC-ELSD is a rapid

method that can analyze ASG and SG

concentration in CPO, CPO refining process

and biodiesel process. The limitation of this

method is that applicable for the high SG

concentration in sample. The SPE step can be

studied more strengthen in order to find the

analysis interest of lower concentration of SG

in sample.

ACKNOWLEDGMENT

The authors would like to thank the

Department of Chemical Engineering, Faculty

of Engineering, Graduated school of Faculty of

Engineering and especially the specialized

R&D for alternative energy from palm oil and

oil crops, National Science and Technology

Development Agency, for their support.

REFERENCES

[1] Wang, H.,Tang, H., Salley, S., & Ng, K.

Y. S. (2009). Analysis of Sterol

Glycosides in Biodiesel and Biodiesel

Precipitates. J Am Oil Chem Soc, 87, 215-

221.

[2] Hoed, V.V., Zyaykina N., Grey, W.D.,

Maes, J., Verhe, R. & Demeestere, K.

(2008). Identification and Occurrence of

Steryl Glucosides in Palm and Soy

Biodiesel. J Am Oil Chem Soc, 85, 701-

709.

[3] Lacoste, F., Dejean, F., Griffon, H. &

Rouquette, C. (2009). Quantification of

free and esterified stetyl glucosides in

vegetable oils and biodiesel. Eur. J. Lipid

Sci. Technol, 111, 822-828.

[4] Sugawara, T. & Miyazawa, T. (1999).

Separation and Determination of

Glycolipids from Edible Plant Sources by

High-Performance Liquid

Chromatography and Evaporative Light-

Scattering Detection. Lipids, 34,1231-

1237.

[5] Tang, H., Guzman, F., Salley, S.O., Ng.

K. Y. S. (2010). Comparing Process

Efficiency in Reducing Steryl Glucosides

in Biodiesel. J Am Oil Chem Soc, 87,

337-345.

[6] Dunn, R. O. (2009). Effect of minor

constituents on cold flow properties and

performance of biodiesel. Process in

Energy and Combustion Science, 35, 481-

489.

134

ประวตผเขยน

ช�อ สกล นางสาวเจษฎาจารย แกวชะฎา

รหสประจาตวนกศกษา 5410120027

วฒการศกษา

วฒ ช�อสถาบน ปท�สาเรจการศกษา

วศวกรรมศาสตรบณฑต มหาวทยาลยสงขลานครนทร 2552

(วศวกรรมเคม)

ทนท�ไดรบระหวางการศกษา

- ทนผชวยสอน ปการศกษา 2554

การตพมพเผยแพรผลงาน

Kaewchada, J., Ratanawilai, S. and Tongural, C. 2013. Acylated Sterol Glucosides in Palm Oil

as a Risk for Biodiesel Production. Proceeding of the 2013 International Conference on

Alternative Energy in Developing Countries and Emerging Economics (2013 AEDCEE),

Bangkok, Thailand, May 30-31, 2013,