นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน

คนธรรมดา
Ico64
เครือข่าย
สมาชิก · ติดตาม: 5 · ผู้ติดตาม: 22

อ่าน: 3901
ความเห็น: 0

PSUไบโอดีเซล 36: ตัวเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์

ตัวเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์

            ไลเปส (triacylglycerol acylhydrolase, EC 3.1.1.3) เป็นเอนไซม์ที่สามารถไฮโดรไลซ์พันธะเอสเตอร์ของโมเลกุลไตรกลีเซอไรด์ เกิดเป็นไดกลีเซอไรด์ โมโนกลีเซอไรด์ กรดไขมันอิสระ และกลีเซอรอล ในสภาวะที่มีน้ำ และยังสามารถเร่งปฏิกิริยาการเกิดเอสเตอร์ (esterification) และปฏิกิริยาการเคลื่อนย้ายหมู่เอสเตอร์ (transesterification) ในสภาวะที่มีการควบคุมน้ำในปฏิกิริยาอีกด้วย ซึ่งในการทำปฏิกิริยาของไลเปสในสภาวะที่มีน้ำเพียงเล็กน้อยเป็นปฏิกิริยาที่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ชนิดต่าง ๆ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมประเภทต่าง ๆ เป็นจำนวนมาก

          ไลเปสจะพบได้ในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เช่น พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ โดยไลเปสที่ผลิตจากจุลินทรีย์มีความน่าสนใจมากกว่าไลเปสชนิดอื่น เนื่องจากสามารถผลิตได้จำนวนมากโดยมีต้นทุนที่ต่ำ และมีคุณสมบัติตามที่ต้องการ การผลิตไลเปสจากจุลินทรีย์ส่วนใหญ่มักผลิตจากรา และยีสต์ แต่ไลเปสที่ผลิตจากแบคทีเรียได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีความคงตัวที่สูงกว่าเมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูงและสภาวะที่รุนแรง  เช่นมีความคงตัวต่อตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด

            ไลเปสยังสามารถจำแนกออกเป็นประเภทต่าง ๆ ได้หลากหลายเช่น

  • ไลเปสที่มีความจำเพาะกับสารตั้งต้น (substrate specific lipase) ซึ่งชอบที่จะไฮโดรไลซ์กับบางชนิดของกลีเซอไรด์เท่านั้น เช่น ไฮโดรไลซ์ไตรกลีเซอไรด์ได้ดี แต่ไฮโดรไลซ์โมโนกลีเซอไรด์ได้น้อย
  • ไลเปสที่มีความจำเพาะต่อตำแหน่ง (positional or regiospecific) เช่นจะสามารถไฮโดรไลซ์ไตรกลีเซอไรด์ที่ตำแหน่ง sn-1 และ sn-3 เหลือเป็นโมโนเอซิลกลีเซอรอล
  • ไลเปสที่ไม่มีความจำเพาะ (non specific lipase) ไลปสชนิดนี้มีอยู่เป็นจำนวนมาก และสามารถไฮโดรไลซ์ไตรกลีเซอไรด์ได้ทั้งหมด
  •  ไลเปสที่มีความจำเพาะต่อชนิดของกรดไขมัน (fatty acid or acyl selective) เช่น ไลเปสที่มีความจำเพาะต่อ cis-9-unsaturated fatty acid เท่านั้น
  • ไลเปสที่มีความจำเพาะ (stereospecific) ไลเปสชนิดนี้เลือกทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสระหว่างตำแหน่ง sn-1 หรือ sn-3 อย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น

          ไลเปสที่ใช้ในการผลิตไบโอดีเซลจะเป็น non-stereospecific และสามารถช่วยเร่งปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันของกรดไขมันอิสระได้

 

           ศักยภาพและข้อจำกัดของการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์ สามารถสรุปไว้ในตารางต่อไปนี้

 

ข้อเด่น

ข้อด้อย

  •  ไม่เกิดสบู่

  • ใช้เวลาในการเกิดปฏิกิริยานาน

  • เร่งทั้งปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันและทรานส์เอสเตอริฟิเคชันโดยไม่ต้องล้างด้วยน้ำ

  • ต้องใช้ปริมาณความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยาสูงเพื่อทำให้ปฏิกิริยาบริบูรณ์

  • ได้กลีเซอรอลคุณภาพสูง

  •  ดำเนินการผลิตเป็นไบโอดีเซลด้วยขั้นตอนที่น้อย ใช้พลังงานน้อยกว่า และไม่มีน้ำเสีย

  • เอนไซม์มีราคาสูงมาก สำหรับคุณภาพอุตสาหกรรม ราคาอาจอยู่ที่ 30,000 บาทต่อกิโลกรัม

  • สามารถใช้กับสารป้อนที่มีคุณภาพหลากหลายและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

  • สูญเสียความว่องไวในการทำปฏิกิริยาภายใน 100 วัน

  • ใช้กับสารป้อนคุณภาพต่ำที่มีทั้งกรดไขมันอิสระสูงและน้ำในปริมาณสูงได้

 

 

          ไดอะแกรมข้างล่างนี้แสดงกระบวนการโดยรวมของการประยุกต์ใช้เอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาเมทาโนไลซิส ซึ่งแสดงกระบวนการที่ใช้การตรึงเอนไซม์ไลเปส (a) และการใช้เอนไซม์ไลเปสแบบอิสระ

 

ตารางที่แสดงต่อไปนี้เป็นผลการทดลองการผลิตไบโอดีเซลที่ใช้ไลเปสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

             จากข้อมูลการทดลองดังกล่าวจะแสดงแนวโน้มการใช้เอนไซม์ที่ถูกตรึง (immobilized enzyme) หลากหลายประการมากขึ้น และข้อด้อยเชิงเทคนิค ของการใช้เอนไซม์ไลเปสที่สำคัญ คือ การเสื่อมสภาพต่อตัวทำละลายเมทานอล ก็แก้ไขโดยการดำเนินการด้วยการใส่เมทานอลจำนวนน้อย ๆ แต่หลายครั้ง นอกจากนี้ก็ยังมีการสูญเสียความว่องไวในการเร่งปฏิกิริยาจากกลีเซอรอลที่เกิดขึ้นซึ่งจะเข้ามาปิดบังตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน

              เมื่อเปรียบเทียบกระบวนการใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยากับกระบวนการเชิงเคมี เราจะพบว่ากระบวนการเชิงชีวภาพก็มีข้อได้เปรียบอยู่หลายประการ เช่นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการที่ต่ำกว่า โดยต้องหาหนทางลดราคาค่าใช้จ่ายที่เกิดจากเอนไซม์ไลเปสลงอีก โดย 1) พัฒนาต้นทุนการผลิตให้ถูกลง หรือ 2) พัฒนาอายุการใช้งานของเอนไซม์ที่ถูกตรึงให้ยาวนานที่สุด จนค่าใช้จ่ายโดยรวมจะสามารถแข่งขันได้ในเชิงอุตสาหกรรม

 

ผม..เอง

 

 

หมวดหมู่บันทึก: การเรียนการสอน
สัญญาอนุญาต: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
สร้าง: 10 ธันวาคม 2554 11:37 แก้ไข: 10 ธันวาคม 2554 11:37 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ: Ico24 Our Shangri-La และ Ico24 เอสเค.
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

ไม่มีความเห็น

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 34.204.191.31
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ