9
11/28/2016 1 การผลิตเอทานอล กระบวนการผลิตเอทานอล วัตถุดิบนั นถ้าเป็นประเภทแป้งหรือเซลลูโลส เช่นมัน สําปะหลังและธัญพืชจะต้องนําไปผ่านกระบวนการย่อยแป้งหรือ เซลลูโลสให้เป็นนํ าตาลก่อนด้วยการใช้กรดหรือเอนไซม์ วัตถุดิบประเภทนํ าตาลเช่นกากนํ าตาลหรือนํ าอ้อยเมือปรับ ความเข้มข้นให้เหมาะสมแล้วสามารถนําไปหมักได้ในกระบวนการ หมักจะเปลียนนํ าตาลให้เป็นแอลกอฮอล์โดยใช้เชื อจุลินทรีย์ เอธิลแอลกอฮอล์หรือเอทานอลทีมีความเข้มขันประมาณร้อย ละ 8 - 12 โดยปริมาตรนํ าหมักทีได้จากกระบวนการหมัก จะนํามา แยกเอทานอลออกโดยใช้กระบวนการกลั นลําดับส่วน ซึ งสามารถ แยกเอทานอลให้ได้ความบริสุทธิ ประมาณร้อยละ 95 โดยปริมาตร การแยกนํ าโดยการใช้โมเลกูล่าร์ซีพ (molecular sieve separation) เอทานอลทีความบริสุทธิ ร้อยละ 95 จะผ่านเข้าไปในหอ ดูดซับทีบรรจุตัวดูดซับประเภทซีโอไลต์โมเลกุลของเอทานอลจะ ไหลผ่านช่องว่างของซีโอไลต์ออกไปได้ แต่โมเลกุลของนํ าจะถูกดูด ซับไว้ทําให้เอทานอลทีไหลออกไปมีความบริสุทธิ ร้อยละ 99.5 ส่วน ซีโอไลต์ทีดูดซับนํ าไว้จะถูกรีเจนเนอเรตโดยการไล่นํ าออก เอทานอลความบริสุทธิ ร้อยละ 99.5 กระบวนการผลิตเอทานอลจากมันสําปะหลัง สัดส่วนการผลิตเอทานอลจากมันสําปะหลัง หัวมันสด 1 ตัน ผลิตเอทานอลได้ 140 ลิตร มันเส้น 1 ตัน ผลิตเอทานอลได้ 333 ลิตร แป้งมัน 1 ตัน ผลิตเอทานอลได้ 500 ลิตร

การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

1

การผลตเอทานอลกระบวนการผลตเอทานอล

วตถดบน นถาเปนประเภทแปงหรอเซลลโลส เชนมนสาปะหลงและธญพชจะตองนาไปผานกระบวนการยอยแปงหรอเซลลโลสใหเปนน าตาลกอนดวยการใชกรดหรอเอนไซม

วตถดบประเภทน าตาลเชนกากน าตาลหรอน าออยเม อปรบความเขมขนใหเหมาะสมแลวสามารถนาไปหมกไดในกระบวนการหมกจะเปล ยนน าตาลใหเปนแอลกอฮอลโดยใชเช อจลนทรย

เอธลแอลกอฮอลหรอเอทานอลท มความเขมขนประมาณรอยละ 8 - 12 โดยปรมาตรน าหมกท ไดจากกระบวนการหมก จะนามาแยกเอทานอลออกโดยใชกระบวนการกล นลาดบสวน ซ งสามารถแยกเอทานอลใหไดความบรสทธ ประมาณรอยละ 95 โดยปรมาตร

การแยกน าโดยการใชโมเลกลารซพ (molecular sieve separation) เอทานอลท ความบรสทธ รอยละ 95 จะผานเขาไปในหอดดซบท บรรจตวดดซบประเภทซโอไลตโมเลกลของเอทานอลจะไหลผานชองวางของซโอไลตออกไปได แตโมเลกลของน าจะถกดดซบไวทาใหเอทานอลท ไหลออกไปมความบรสทธ รอยละ 99.5 สวนซโอไลตท ดดซบน าไวจะถกรเจนเนอเรตโดยการไลน าออก เอทานอลความบรสทธ รอยละ 99.5

กระบวนการผลตเอทานอลจากมนสาปะหลง

สดสวนการผลตเอทานอลจากมนสาปะหลงหวมนสด 1 ตน ผลตเอทานอลได 140 ลตรมนเสน 1 ตน ผลตเอทานอลได 333 ลตรแปงมน 1 ตน ผลตเอทานอลได 500 ลตร

Page 2: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

2

กระบวนการผลตเอทานอลจากกากน าตาล

สดสวนการผลตเอทานอลจากน าตาลออย 1 ตน ผลตเอทานอลได 70 ลตรกากน าตาล 1 ตน ผลตเอทานอลได 238 ลตร

ท มา : http://thaiethanol.com/etanol/production-process-ethanol

เบยร เปนเคร องด มแอลกอฮอล (alcoholic beverage) ท ไดจากการหมก (fermentation)

วตถดบหลกในการผลตเบยร คอมอลต (malt) ยสต (yeast) ฮอพ (hop) และน า มอลตไดจากการนาเมลดธญพช (cereal grain) เชน ขาวบารเลย ขาวสาล (wheat) ท เพาะใหงอก (malting) ระหวางการงอก จะเกด เอนไซม ยอยสตารซ (starch) ใหมโมเลกลเลกลง เปนน าตาลแลวจงนาหมกดวยยสต ใหเกดแอลกอฮอลกอนการหมกมการเตมฮอพ (hop) เพ อใหกล นและรสขมของเบยร

กระบวนการผลตเบยร

Page 3: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

3

การเตรยมขาวมอลท (malting)

การผลตมอลท (malt) เรยกวา malting เร มดวยการเมลดธญพช (cereal grain) มาแชใหดดน า (steeping) แลวปลอยใหงอกเปนตนออน (germination) ระหวางการงอก เมลดพชจะสรางเอนไซม (enzyme) เชน อมยเลส (amylase) ซ งจะเปล ยน สตารซ (starch) ใหมโมเลกลเลกลง เชน มอลโตส (maltose ) กลโคส (glucose) จากน นจงหยดการงอกดวยการตม การใชปรมาณมอลทมากทาใหไดเบยรท มปรมาณอลกอฮอลสง มอลทท ผานการค ว (roasting) มากอนจะไดเบยรท มสเขม และมกล นรสเฉพาะ

การเตรยมเวอรตขาวมอลท ท บดแลวจะผสมกบน า ในชวงน เอนไซม

(enzyme) ในขาวมอลทจะทางาน โดย เอนไซมโปรตเอส (protease) จะยอยโปรตน (protein) ใหเปนกรดอะมโน (amino acid) และเอนไซมอมยเลส (amylase) จะยอยสตารซ (starch) ไดเปนของเหลวท มรสหวาน เรยกวา เวอรต (wort) อณหภมการผสม มผลตอปรมาณแอลกอฮอลและรสชาตของเบยร การเตรยมเวอรตท อณหภมสง ทาใหเอนไซม อลฟาอมยเลส ทางาน ไดด กวา เบตาอมยเลส (ด amylase ) จะไดเดกตรนสงเม อนาไปหมกจะไดแอลกอฮอลต าแตท อณหภมต า ไดน าตาลมากเม อนาไปหมกจะไดแอลกอฮอลสง ในชวงน จะมการเตม ฮอพ (hop) เพ อใหเกดรสขมและกล นรสเฉพาะของเบยร

ดอกฮอพ

การหมก (fermentation) และประเภทของเบยร

หมก wort ดวยยสตในถงหมก (fermenter) เพ อใหยสตเปล ยนน าตาลใหเปนเอทธลแอลกอฮอลและคารบอนไดออกไซดเบยรอาจแบงตามชนดของยสตท ใชและวธการหมกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ เบยรบอตทอมยสต (Bottom-Fermented Beer) หมายถง เบยรท ไดจากการหมกดวยยสตท เรยกวา บอตทอมยสต (bottom yest) โดยยสตชนดน หลงการหมกจะตกตะกอนอยกนถงหมก สายพนธยสต ไดแก Saccharomyces calsbergensis ซ งกระบวนการหมกจะเกดท กนถงหมก ท อณหภมต า (10-15 องศาเซลเซยส) การหมกเกดอยางชาๆ หลงการหมกจะตองเกบในถงไมท อณหภมต าเปนเวลานานหลายสปดาห เพ อใหเกดการหมกอยางสมบรณ ไดเบยรท มสทองสดใส มรสออนถงปานกลาง และมกาซมาก เบยรประเภทน มหลายชนด แตท ไดรบความนยมไดแก ลาเกอรเบยร (lager beer)

Page 4: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

4

เบยรทอปยสต (Top-Fermented Beer) หมายถง เบยรท ไดจากการหมกดวยยสตท เรยกวา ทอปยสต (top yeast)สามารถเปล ยนน าตาลใหเปนแอลกอฮอลและกาซคารบอนไดออกไซด ท อณหภมอยระหวาง 15-21 องศาเซลเซยสท ซ งการหมกจะเกดข นบรเวณดานบนของถง เบยรประเภทน ท ไดรบความนยม ไดแก เอล (ale) เปนเบยรท มสเขม กล นรสเขมขน รสขมกวาลาเกอรเบยร

การทาใหใส (clarification)

หลงจากหมกเบยร ไดปรมาณแอลกอฮอลตามตองการ นามาบมในหองเยนเพ อให ยสต และโปรตน ตกตะกอน (sedimentation) แลวจงกรอง (filtration) ใหใส อาจใช plate and frame filter หรอการกรองดวยเย อ (membrane filtration) หรอเหว ยงแยก (centrifuge)

plate and frame filter

สาเก สาเก (sake) คอ เคร องด มอลกอฮอล ของประเทศญ ปน อาจเรยกวา เปนไวนขาว rice wine ใช ขาว (rice) เปนวตถดบ โดยการหมกดวยเช อรา เพ อ Aspergillus oryzae เช อราท ใชผลตสาเกเตรยมอยในรปของหวเช อ (starter) ซ งมช อเรยกเฉพาะวา โคจ (koji) ในระหวางการหมก สตารซในขาวถกยอยใหโมเลกลเลกลงเปนน าตาลและ น าตาลท ไดถกหมกใหเปนอลกอฮอล ไปพรอมๆกน

Page 5: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

5

Page 6: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

6

เหลากล น

หมอกล น

การบม

การทาวสก

Malting เปนข นตอนท นาเมลดขาว เชน ขาวบารเลยมาทาใหไดเปนขาวมอลท(Malt) จะเรยกวา บารเลยมอลท <Malted Barley>Mashing เปนข นตอนท นาขาวมอลทท ไดมาบดใหละเอยดและ

ละลายตมกบน า ซ งสารละลายท ไดในข นตอนน เรยกวา วอรต <Wort>Fermenting เปนข นตอนท เตมเช อยสต ลงในสารละลาย ปลอยให

เกดการหมกเพ อใหไดแอลกอฮอลเกดข น Distilling กล นใหไดวสก ท ตองการ Maturing นาวสก มาบมตอในถงไมโอคใหมรสชาตดข น

ประเภทของวสก

Scotch Whisky ผลตจากประเทศสกอตแลนด เปนวสก ท นยมด มกนมากท สด American Whiskey ผลตจากประเทศอเมรกา เรยกอกอยางวา BourbonIrish Whiskey ผลตจากประเทศไอรแลนด

Canadian Whiskey ผลตจากประเทศแคนนาดา

Page 7: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

7

บร นด บร นดเปนเคร องด มแอลกอฮอลท ไดจากการกล นของการหมกน าผลไมตางๆ หรอไวนตางๆ เชนองน แอปเป ล กรรมวธการผลตโดยการหมกน าองนแลวนามาตมกล น แลวนาไปบมตอในถงโอคซ งจะทาใหแอลกอฮอลท มอยเดมลดลง และเม อย งบมไวนานแอลกอฮอลกจะลดต าลงไปเร อยๆ บร นดบางตวเม อบมเกน 50 ปข นไปจะมแอลกอฮอลลดลงต ากวา 40 ดกร และเม อบรรจขวดกจะมแอลกอฮอลเพยง 36 ดกร อนจะทาใหบร นดน นมความพเศษเฉพาะ และมความสขม นมนวลจากการเกบบมอนยาวนานน นเอง

วอดกา (Vodka) เคร องด มแอลกอฮอลท ผสมอยประมาณ 40 -60 % นยมในการด มกบอาหารท มรสจด คาว หรอวามน ท รสเซยกนพรอมกบไขปลาคารเวยร การหมกและกล นไมตองการบมจะไดดกรสง และเปนเคร องด มท มความจาเปนในบารเทนเดอรเปนอยางมาก

การผลต 1. นาวตถดบ เมลดขาวหรอมนฝร ง ขาวท ใชจะเปนขาวสาล ไดรสชาตท ดกวาขาวชนดอ น แตข นอยกบพ นท ในการทา นามาหมก 2. นามากล น โดยใชการกล นถง 4 คร งเปนอยางต าเพ อใหดกรท สงข นการกล นหลายคร งจะทาใหไดแอลกอฮอลบรสทธ มากข นดวย ซ งมผลทาใหไมเกดอาการเมาคางกวาเหลาท วไป ทาใหมรสชาตท นมนวล

3. นามากรองแลวมาผานถานและทรายเพ อกาจดกล นใหนอยลง และเปนการดดเอาส งเจอปนออกไปดวย 4. หลงจากน นจะนาไปเจอจางใหไดแอลกอฮอลท ในระดบดกรท ตองการ และอาจจะเตมกล นเขาไปดวย 5. นามาบรรจใสในขวดหรอวาภาชนะท ไมมสนม เพ อไมใหรสชาตน นเปล ยนแปลง

Page 8: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

8

รม (Rum) เปนสราท ผลตมาจากออยหรอกากน าตาลดวยการหมกหรอการกล น พ นท หลกในการผลตอยท หมเกาะฝ งทะเลแครบเบยนซ งปลกออยกนมาก และบางประเทศในอเมรกากลางและอเมรกาใต รมแยกตามความนยมเปน 3 ชนดดวยกน รมสขาว (White Rum) รมสเงน (Silver Rum) รมสทอง (Gold Rum) และ รมสดา (Dark Rum) เหลารมนยมนาไปผสมเปนคอกเทลมาก ท รจกกนมากคอ Rum Coke หรอ Cuba Libre นอกจากน ยงนาไปผสมกบเคร องด มชนดอ นๆ เชน น าผลไมตางๆ โดยเฉพาะท เรยกวา Punch จะเปนเคร องด มท เขากนไดดมากกบรมเหลารมท จาหนายจะมดกรราว 40 ดกร

รม (Rum)

ดารค รม (Dark Rum)

ไวท รม (White Rum)

หนงสอ Grossman’s Guide to Wines, Beers and Spirits ไดแบง สราออกเปน 3 ประเภท คอ

1. สราแช (Fermented beverages) ท ไดจากการหมกผลตผลทาง การเกษตร เชน ธญพช หรอผลไมตาง ๆ 2. สรากล น (Distilled หรอ Spirit beverages) ท ไดจากการนาสราแชท ผลตจากธญพช รากพช ผลผลตจากน าตาล หรอผลไม แลวนามากล น เชน วสก (Whisky) , วอดกา (Vodka) , รม (Rum) , บร นด (Brandy), เตกลา (Tequila)

3. สราผสม (Compounded beverages) ท ไดจากการนาสรากล นมาผสมกบสารปรงแตงกล นรส เชน ยน (Gin) ลเคยว (Liqueur)

นอกจากน ไดมการกาหนดชนดของสรากล นเปน 5 ชนด ตามกฎกระทรวง ฉบบท 46 แหงพระราชบญญตสรา พ.ศ. 2493 และกฎกระทรวงเร องกาหนดชนดของสราและอตราภาษของสรา พ.ศ. 2546 ดงน - ชนดสราสามทบ คอ สรากล นท มแรงแอลกอฮอลต งแต 80 ดกรข นไป - ชนดสราขาว คอ สรากล นท ปราศจากเคร องยอมหรอส งผสมปรงแตง มแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร - ชนดสราผสม คอ สรากล นท ใชสราขาวหรอสราสามทบมาปรงแตง มแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร

- ชนดสราปรงพเศษ คอสรากล นท ใชสราสามทบมาปรงแตง มแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร - ชนดสราพเศษ คอ สรากล นท ทาข นโดยใชกรรมวธพเศษ มแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร แบงเปน 2 ประเภท คอ ก. ประเภทวสก บร นด รม ยน หรอสราแบบตางประเทศอยางอ น ข. ประเภทเกาเหลยง เช ยงชน บนกยโลว หรอสราแบบจนอยางอ น

Page 9: การผลิตเอทานอล - CRRUbiology.crru.ac.th/biology/images/PDF/Industrial-micro/...11/28/2016 1 การผล ตเอทานอล กระบวนการผล

11/28/2016

9

ชนดสรา (กรมสรรพสามต)

สราแช หมายความวา สราท ยงไมไดกล นและใหหมายความรวมถงสราแชท ไดผสมกบสรากล น แลว แตยงมแรงแอลกอฮอลไมเกน 15 ดกรดวย เชน เบยร, ไวน เปนตน

เบยร คอ สราแชท ทาจากขาวมอลท ดอกฮอพหรอขาวสราแชผลไม คอ สราท ทาจากองน แบงออกเปน 2 พวก คอ

1.ทาจากองนเขยว2. ทาจากองนแดง

สราแชพ นเมอง คอ สราท ไมไดกล น ซ งทาจากวตถดบจาพวก น าตาล หรอขาว เชน กะแช อ สาโท หากทาจากผลไมชนดอ น จะตองระบชนดของสราน นๆ ตอทาย เชนไวนสบปะรด ไวนมงคด

สรากล น หมายความวา สราท ไดกล นแลว และใหความหมายรวมถงสรากล นท ไดผสมกบสราแชแลว แตมแรงแอลกอฮอลเกนกวา 15 ดกรดวย

สราขาว คอ สรากล นท ปราศจากเคร องยอมหรอส งผสมปรงแตงมแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร

สรากล นชมชน คอ สรากล นชนดสราขาว มแรงแอลกอฮอลเกนกวา 15 ดกร แตไมเกน 40 ดกร

สราผสม คอ สรากล นท ใชสราขาวหรอสราสามทบมาปรงแตงมแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร เชน เช ยงชน หงสทอง แสงทพย

สราปรงพเศษ (แมโขง) คอ สรากล นท ทาข นโดยใชกรรมวธพเศษมแรงแอลกอฮอลต ากวา 80 ดกร

สราพเศษวสก คอ สราท กล นจากธญพชเชน ขาวมอลท ขาว ขาวโพด มการเกบบมน าสรา

อยางนอย 2 ป กอนปรงแตงออกจาหนายบร นด คอ สราท กล นจากไวนองนสรากล นอยางอ น เชน รม คอ สราท กล นจากน าตาล หรอกากน าตาลสราสามทบ คอ สรากล นท มแรงแอลกอฮอลต งแต 80 ดกรข นไป