การปรับปรุงคุณภาพกากน้ำตาล โดยใช้ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากเถ้าลอยเหลือทิ้ง จากกระบวนการผลิตไอน้ำของโรงงานน้ำตาล

บทคัดย่อ

อุตสาหกรรมน้ำตาลเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมสำคัญที่ก่อให้เกิดผลพลอยได้จำนวนมาก ซึ่งรวมถึงเถ้าลอยจากการเผาชานอ้อยและกากน้ำตาล การวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการเพิ่มมูลค่าให้กับผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมน้ำตาล โดยศึกษาการใช้ประโยชน์จากเถ้าลอยเหลือทิ้งเพื่อผลิตถ่านกัมมันต์ และนำไปประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงคุณสมบัติของกากน้ำตาล วัตถุประสงค์หลักคือการศึกษาการผลิตถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยที่ได้จากหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ ซึ่งมีอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ประมาณ 600-800°C และถูกดักจับจากปล่องด้วยระบบสเปรย์น้ำ กระบวนการผลิตถ่านกัมมันต์ใช้วิธีการเผากระตุ้นทางกายภาพที่อุณหภูมิ 700°C และ 900°C เป็นเวลา 0-200 นาที ประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์ที่ผลิตได้ถูกประเมินด้วยการวัดน้ำหนักคงเหลือหลังเผา การดูดซับไอโอดีน และพื้นที่ผิว ผลการทดลองพบว่า สภาวะที่เหมาะสมที่สุดคือการเผากระตุ้นที่ 900°C เป็นเวลา 80 นาที ซึ่งให้ผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักคงเหลือ 83% ความสามารถในการดูดซับไอโอดีนเพิ่มขึ้นจาก 92 มก./ก. เป็น 329 มก./ก. และพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นจาก 16.2702±0.0177 ตร.ม./ก. เป็น 80.2001±0.0375 ตร.ม./ก. ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตได้ถูกนำไปทดสอบประสิทธิภาพในการลดค่าสีของกากน้ำตาล โดยศึกษาปัจจัยด้านปริมาณ อุณหภูมิ และเวลา พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดคือ ใช้ถ่านกัมมันต์ 25% โดยมวล ที่อุณหภูมิ 83°C เป็นเวลา 68 นาที สามารถลดค่าสีจาก 208,139±2335 ICU เหลือ 125,896 ICU คิดเป็oประสิทธิภาพการลดสี 40% กากน้ำตาลที่มีสีอ่อนลงอาจช่วยเพิ่มความน่าสนใจของผลิตภัณฑ์และอาจเพิ่มมูลค่าทางการค้าได้ นอกจากนี้ ยังส่งผลต่อคุณสมบัติอื่นๆ ของกากน้ำตาล โดยความเข้มข้นของของแข็งที่ละลายได้เพิ่มขึ้นจาก 70.81±0.15% เป็น 80.24% ส่งผลดีต่อคุณภาพและอาจเพิ่มมูลค่าเนื่องจากต้นทุนการขนส่งที่ลดลง ค่าความเป็นกรด-ด่างลดลงจาก 4.79±0.01 เป็น 4.49 แม้ค่า pH จะไม่ผ่านมาตรฐาน แต่ไม่กระทบต่อปริมาณน้ำตาลรวมของกากน้ำตาล ในสภาวะ pH ต่ำ ซูโครสแตกตัวเป็นกลูโคสและฟรุกโตสที่ไม่ตกผลึก ซึ่งกลับเอื้อต่อการหมักของยีสต์ในการผลิตเอทานอล อีกทั้ง pH ยังสามารถปรับแก้ได้ในขั้นตอนต่อไป ปริมาณน้ำตาลรวมยังคงรักษาระดับได้สูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานจาก 50.72±0.48% เป็น 51.71% โดยเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจากผลของความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น และค่าความขุ่นลดลงจาก 33.66±1.31 ICU เป็น 25.35 ICU การลดลงของความขุ่นอาจสัมพันธ์กับการลดลงของเถ้าซัลเฟต ซึ่งตามมาตรฐาน ที่กำหนดไม่เกิน 11% โดยน้ำหนัก ช่วยปรับปรุงลักษณะทางกายภาพทั้งยังส่งผลดีต่อความคงตัวของผลิตภัณฑ์ ผลการวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเพิ่มมูลค่าให้กับผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมน้ำตาล และนำเสนอแนวทางการจัดการของเสียที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยการนำเถ้าลอยมาผลิตเป็นถ่านกัมมันต์ที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงคุณสมบัติของกากน้ำตาล