การแยกเซลลูเลสและกลูโคสจากสารละลายไฮโดรไลเซทของหญ้าเนเปียร์ด้วยการกรองระดับอัลตราฟิลเตรชันและนาโนฟิลเตรชัน

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแยกเอนไซม์เซลลูเลสด้วยการกรองระดับอัลตราฟิลเตรชัน (UF) แบบไหลขวางและการกักกันน้ำตาลรีดิวซ์ด้วยการกรองระดับนาโนฟิลเตรชัน (NF) แบบปิดตาย จากสารละลายไฮโดรไลเซทของหญ้าเนเปียร์ ผลการทดลองแสดงบนฐานของฟลักซ์เพอร์มิเอต ความสามารถการกักกัน โมเดลฟาล์วลิ่งแบบเฮอร์เมียร์และฟาล์วลิ่งแบบผันกลับไม่ได้ การทดลองประกอบด้วยเมมเบรน 6 ชนิดที่มีน้าหนักโมเลกุลตัดการกรอง (MWCO) ต่างกัน การกรองระดับอัลตราฟิลเตรชัน ประกอบด้วยเมมเบรน PES0.2, PES500, PES100 และ PES10 สำหรับการกรองระดับนาโนฟิลเตรชัน ประกอบด้วยเมมเบรน NP010 และ NP030 การทดลองเริ่มจากกระบวนการอัลตราฟิลเตรชันแบบไหลขวางที่อัตราการไหล 3 ค่า คือ 30, 50 และ 75 ml/min โดยสารละลายเพอร์มิเอตของกระบวนการอัลตราฟิลเตรชันทั้งหมดจะถูกป้อนเข้าสู่การกรองนาโนฟิลเตรชันแบบปิดตายที่ความดันคร่อมเมมเบรน (TMP) 4 ค่า คือ 10, 15, 20 และ 25 บาร์ ผลการทดลองพบว่า ฟลักซ์เพอร์มิเอตสัมพันธ์กับอัตราการไหลและ TMP อย่างมีนัยสาคัญ เมมเบรน PES100 ให้ค่าฟลักซ์เพอร์มิเอตสูงสุดของการกรองระดับอัลตราฟิลเตรชัน สำหรับค่าการกักกันเซลลูเลส กลูโคส และเอทานอลของการกรองระดับ UF และ NF สัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับค่า MWCO ฟาล์วลิ่งแบบชั้นเค้กบนฐานโมเดลเฮอร์เมียร์ให้ค่า R[superscript2] สูงสุด สำหรับฟาล์วลิ่งแบบผันกลับไม่ได้ (IF) พบว่าเมมเบรน PES100 ให้ค่า IF ต่ำที่สุด ณ อัตราการไหลต่ำ ซึ่งสัมพันธ์กับค่าฟลักซ์เพอร์มิเอตที่ลดลง นอกจากนี้เมื่ออัตราการไหลสูงขึ้น ค่า IF สัมพันธ์กับขนาดรูพรุนและ TMP

This research aimed to study the separation of cellulase enzymes using cross-flow filter ultrafiltration (UF) and rejection of reducing sugar with dead-end filter system nanofiltration (NF) from the Napier grass hydrolyzate. The experimental results were discussed in terms of permeate flux, percentage of rejection, Hermia fouling model and irreversible fouling. The experiment consisted of 6 types of membranes with different molecular weight cut off (MWCO). For ultrafiltration, the studied membranes included PES0.2, PES500, PES100 and PES10. For nanofiltration, the studied membranes were NP010 and NP030. Experiments started from cross-flow ultrafiltration at three flow rates of 30, 50 and 75 ml /min. The permeates of all ultrafiltration processes were fed into the nanofiltration by dead-end filter of 4 trans membrane pressure (TMP) at 10, 15, 20 and 25 bars. The results showed that the permeate flux was significantly related to the flow rate and TMP. The PES100 yielded the best flux for UF. Also the rejection of cellulase, glucose and ethanol in both UF and NF significantly depended on MWCO. Fouling by cake layer formation provided the highest R[superscript2] based on the Hermia fouling model. The low flow rate of PES100 gave the lowest irreversible fouling (IF) and this related to the declining of the permeate flux. In addition, the IF was influenced by the MWCO and TMP with the higher flow rate.