| รหัสโครงการ : | R000000159 |
| ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : | เครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้ำตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิก |
| ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : | EthanoldistillationfrommolassesbyevacuatedglasstubesolarCollectortypecompound parabolicconcentrator |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | เครื่องกลั่นเอทานอล, หลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์,รวมแสงพาราโบลิก |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | โครงการวิจัยเดี่ยว |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | propersal |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 70000 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 70,000.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 19 พฤศจิกายน 2556 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 18 พฤศจิกายน 2557 |
| ประเภทของโครงการ : | งานวิจัยประยุกต์ |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี |
| สาขาวิชาการ : | สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา |
| กลุ่มวิชาการ : | วิศวกรรมและเครื่องจักรกลการเกษตร |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ระดับชาติ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | พลังงานพื้นฐานที่สำคัญในการตอบสนองความต้องการขั้นพื้นฐานของมนุษย์และเป็นปัจจัยพื้นฐานการผลิต
ในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรมนับตั้งแต่สมัยปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็นต้นมาอัตราการใช้พลังงานของมนุษย์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทุกปีจนก่อให้เกิดเหตุการณ์ที่เรียกว่า“วิกฤตการณ์พลังงาน”ซึ่งสาเหตุของการขาดแคลนเชื้อเพลิงก็คืออัตราการเพิ่มของการใช้มากกว่าอัตราการเพิ่มของการผลิตและการลดอัตราการผลิตของกลุ่มประเทศผู้ผลิตน้ำมันจนทาให้เกิดวิกฤติการณ์น้ามันขึ้นในปีพ.ศ.2516เป็นต้นมาทาให้ประเทศกาลังพัฒนาที่ต้องพึ่งพาน้ามันดิบจากต่างประเทศเป็นพลังงานในการพัฒนาประเทศต้องก็ประสบปัญหาซึ่งมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของประเทศอย่างมากในปัจจุบันพลังงานส่วนใหญ่ได้มาจากพลังงานฟอสซิลได้แก่น้ามันถ่านหินและก๊าซธรรมชาติซึ่งนับวันจะหมดไปและมีราคาสูงขึ้นจาเป็นต้องหาแหล่งพลังงานใหม่เพื่อนามาใช้ทดแทนพลังงานดังกล่าวดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลั้งงานทดแทนที่สำคัญและไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจึงเหมาะสมที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนของประเทศไทยในอนาคตจากการที่ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมมีวัตถุดิบสาหรับผลิตเอทานอลมากมายมีแนวความคิดในการใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิงเริ่มขึ้นตั้งแต่ปีพ.ศ.2522เพื่อทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิงที่ต้องนาเข้าจากต่างประเทศในขณะนั้นประเทศประสบกับปัญหาน้ามันเชื้อเพลิงราคาแพงและมันสาปะหลังมีราคาถูกรัฐบาลได้ทาการทดลองนาเอามันสำปะหลังมาผ่านกระบวนการกลั่นเป็นเอทานอลความบริสุทธิ์95%นามาผสมกับแก๊สโซลีนเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสาหรับรถยนต์ปรากฏว่าได้ผลดีเป็นที่น่าพอใจจึงมีโครงการที่จะจัดตั้งโรงงานผลิตเอทานอลจากมันสาปะหลังขนาด150,000ลิตรต่อวันในพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือเนื่องจากพื้นที่ดังกล่าวมีการปลูกมันสาปะหลังและมีผลผลิตเป็นจานวนมากแต่จากนั้น
โครงการดังกล่าวก็เงียบหายไปจนกระทั่งปีพ.ศ.2528จากแนวพระราชดำริในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวที่ทรงเล็งเห็นว่าประเทศไทยอาจประสบกับปัญหาการขาดแคลน้ำมันและปัญหาพืชผลทางการเกษตรมีราคาตกต่ำจึงทรงมีพระราชดาริให้โครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดาศึกษาถึงการนาอ้อยมาแปรรูปเป็นแอลกอฮอล์โดยการนาแอลกอฮอล์ที่ผลิตได้นี้มาผสมกับนำมันเบนซินผลิตเป็นน้ามัน“แก๊สโซฮอล์”(gasohol)จากแนวพระราชดาริดังกล่าวทาให้มีการตื่นตัวและให้ความสนใจในการคิดค้นผลิตพลังงานทดแทนจากพืชเป็นอย่างมาก
ด้วยเหตุผลดังกล่าวข้างต้นคณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะการออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลจาก
กากน้าตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิกเพื่อเป็นการพัฒนานวัตกรรมทางด้านเครื่องผลิตพลังงานจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรดังนั้นการออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้าตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิกจึงเป็นแผนการวิจัยที่มีความสำคัญต่อการแก้ปัญหาในด้านราคาน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มสูงขึ้นและเพิ่มแนวทางพลังงานทางเลือกให้มีมากขึ้นและใช้พลังงานที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น |
| จุดเด่นของโครงการ : | - |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | 1.เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้าตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิกอัตราความเข้มที่70Alcohol%/L.
2.เพื่อเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องกลั่นเอทานอลแบบใช้เตาแม่เหล็กไฟฟ้ากับเครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้าตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิก
3.เพื่อวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของเครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้าตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิก |
| ขอบเขตของโครงการ : | 1ขอบเขตพื้นที่่:ชุมชนจังหวัดนครสวรรค์เก็บข้อมูลโดยการทดสอบในช่วงเวลา9.00-17.00น.
2ขอบเขตเวลา:ช่วงเวลาที่่ดำเนินการวิจัยปี2557
3ขอบเขตประชากร/กลุ่มตัวอย่าง:ชุมชนผู้สนใจในจังหวัดนครสวรรค์
4ขอบเขตตัวแปรและเนื้อหา:
-อัตราความเข้มAlcohol%/L.ของเอทานอลที่ได้จากเครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้ำตาลด้วย
หลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิก
-อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องกลั่นเอทานอลแบบใช้เตาแม่เหล็กไฟฟ้ากับเครื่องกลั่นเอทา
นอลจากกากน้ำตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิก
-ผลความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของเครื่องกลั่นเอทานอลจากกากน้ำตาลด้วยหลอดแก้วรับรังสีอาทิตย์รวมแสงแบบพาราโบลิก |
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | - |
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | - |
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | 1พาราโบลิก
ตัวสะท้อนรังสีรูปพาราโบลิก(Parabolic)หรือพาราโบลอยด์(Paraboloids)สามารถพบเห็นได้จากการประยุกต์ใช้ในกล้องโทรทัศน์,ไฟหน้าของรถยนต์และจานดาวเทียมตัวรับรังสีรูปพาราโบลิกมีคุณสมบัติในการสะท้อนรังสีขนานที่ตกกระทบลงบนพื้นผิวตัวรับรังสีให้รวมกันที่จุดโฟกัสหรือกรณีตรงกันข้ามที่ตำแหน่งกำเนิดรังสีณ.จุดโฟกัสจะทาให้เกิดการสะท้อนของรังสีออกในลักษณะขนานรูปภาพที่แสดงด้านล่างแสดงให้เห็นว่ารังสีขนานที่เดินทางจากทางด้านซ้ายตกกระทบกับตัวรับรังสีแล้วจะไปรวมกันที่จุดโฟกัสเพียงจุดเดียวรังสีที่สะท้อนไปรวมกันณ.ตำแหน่งโฟกัสนี้ความเข้มของรังสีจะมีค่ามากที่สุด
เมื่อโฟกัสที่พิกัด(0,f)สมการพาราโบลาเท่ากับจากสมการข้างต้นแสดงให้เห็นได้ว่าเมื่อกำหนดให้ค่าxเป็นค่าคงที่แล้วค่าyมีค่ามากความยาวโฟกัสfจะมีค่าน้อยในทางกลับกันถ้าต้องการให้ความยาวโฟกัสfมีค่ามากค่าyจะต้องมีค่าน้อยการสร้างจานพาราโบลิกที่พบเห็นทั่วไปมีด้วยกันหลายแบบเช่นขึ้นรูปเป็นจานพาราโบลาแบบจานเดี่ยวคล้ายกับกระทะแบบแยกเป็นส่วนๆคล้ายจานดาวเทียมจานพาราโบลิกที่แยกแบบเป็นส่วนๆแต่ล่ะส่วนจะมีความคล้ายกับส่วนโค้งเว้าของรูปพาราโบลาซึ่งประกอบจากเส้นตรงสั้นๆหลายๆเส้นมีหลักในการพิจารณาด้วยกัน3ประการคือ
-ความโค้งของพาราโบลิกอยู่บนจุดที่เชื่อมเส้นตรง2เส้น
-จุดที่เชื่อมต่อกันของแต่ละส่วนคือช่องว่างตามแนวแกนx
-ระยะทางระหว่างจุดจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางที่ห่างจากจุดศูนย์กลาง
2.การผลิตเอทานอล
กระบวนการผลิตเอทานอลประกอบด้วยกระบวนการเตรียมวัตถุดิบสำหรับผลิตเอทานอลกระบวนการ
หมักและการแยกผลิตภัณฑ์เอทานอลและการทำให้บริสุทธิ์ซึ่งในขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบนั้นถ้าเป็นประเภทแป้งหรือเซลลูโลสเช่นมันสำปะหลังและธัญพืชจะต้องนำไปผ่านกระบวนการย่อยแป้งหรือเซลลูโลสให้เป็นน้ำตาลก่อนด้วยการใช้กรดหรือเอนไซม์ส่วนวัตถุดิบประเภทน้ำตาลเช่นกากน้ำตาลหรือน้ำอ้อยเมื่อปรับความเข้มข้นให้เหมาะสมแล้วสามารถนำไปหมักไดในกระบวนการหมักจะเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์โดยใช้เชื้อจุลินทรีย์ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ยีสต์การเลือกใช้ชนิดของเชื้อจุลินทรีย์ที่เหมาะสมกับวัตถุดิบที่นำมาหมักจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการหมักผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมักคือเอทิลแอลกอฮอล์หรือเอทานอลที่มีความเข้มข้นประมาณร้อยละ8-12โดยปริมาตรน้ำหมักที่ได้จากกระบวนการหมักจะนำมาแยกเอทานอลออกโดยใช้กระบวนการกลั่นลำดับส่วนซึ่งสามารถแยกเอทานอลให้ได้ความบริสุทธิ์ประมาณร้อยละ95โดยปริมาตรจากนั้นจึงเข้าสู่กรรมวิธีในการแยกน้ำโดยการใช้โมเลกูล่าร์ซีพ(molecularsieveseparation)เอทานอลที่ความบริสุทธิ์ร้อยละ95จะผ่านเข้าไปในหอดูดซับที่บรรจุตัวดูดซับประเภทซีโอไลต์โมเลกุลของเอทานอลจะไหลผ่านช่องว่างของซีโอไลต์ออกไปได้แต่โมเลกุลของน้ำจะถูกดูดซับไว้ทำให้เอทานอลที่ไหลออกไปมีความบริสุทธิ์ร้อยละ99.5ส่วนซีโอไลต์ที่ดูดซับน้ำไว้จะถูกรีเจนเนอเรตโดยการไล่น้ำออกเอทานอลความบริสุทธิ์ร้อยละ99.5สามารถนำไปผสม
กับน้ำมันเบนซินเพื่อใช้ในรถยนต์เครื่อองยนต์เบนซินได้เอทานอลเกิดจากการเปลี่ยนแปลงน้ำตาลกลูโคสผ่านEmbden–Meyerhof–Parnaspathwayหรือglycolysisจากจุลินทรีย์C6H12O6+ยีส------2CD2+2C2H5O1210048.8951.11เนื่องจากยีสต์ที่ใช้น้ำตาลกลูโคสเพื่อผลิตเอทานอลนั้นสามารถใช้น้ำตาลทราย(ซูโครส)ได้ด้วยC12H22O11+H2O---------2CH12O6-----------4C2H5OH+4CO2น้ำตาลซูโครสน้ำตาลกลูโคสเอทานอลฉะนั้นจึงสามารถใช้น้ำอ้อยหรือกากน้ำตาลเป็นวัตถุดิบสำหรับการหมักได้ส่วนวัตถุดิบที่มีแป้งเป็นองค์ประกอบหลักถ้าทำการย่อยแป้งก็จะได้น้ำตาลกลูโคสและหมักเป็นเอทานอลได้เช่นเดียวกันH(C6H10O5)8OH-------nC6H12O6---------2nC2H5OH+2nCO2แป้งน้ำตาลกลูโคสเอทานอลฉะนั้นวัตถุดิบที่มีแป้งสูงเช่นข้าวโพดข้าวเจ้ามันสำปะหลังจึงเหมาะสมที่จะให้เป็นวัตถุดิบการผลิต
3การกลั่น
การกลั่นเป็นกระบวนการที่ทำให้ของเหลวได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอแล้วทำให้ควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวอีกในขณะที่กลั่นของผสมของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำจะกลายเป็นไอแยกออกมาก่อนของเหลวที่ที่มีจุดเดือดสูงขึ้นจะแยกออกมาภายหลังการกลั่นมีหลายประเภทเช่น
-การกลั่นแบบธรรมดา
-การกลั่นลำดับส่วน
-การกลั่นด้วยไอน้ำ
1)การกลั่นแบบธรรมดา(Simpledistillation)
การกลั่นแบบธรรมดาเหมาะสำหรับการแยกสารละลายที่ตัวถูกละลายเป็นสารที่ระเหยยากและตัวถูกละลายมีจุดเดือดสูงกว่าตัวละลายมากเช่นน้ำเชื่อมน้ำเกลือนอกจากนั้นยังใช้แยกของเหลว2ชนิดที่มีจุดเดือดต่างกันมากๆเช่นต่างกันมากกว่า80องศาเซลเซลออกจากกันได้“ในขณะที่กลั่นตัวทำละลายจะแยกออกมาตัวถูกละลายจะยังคงอยู่ในขวดกลั่น”ทำให้ตัวทำละลายที่บริสุทธิ์แยกออกจากสารละลาย
2)การกลั่นลำดับส่วน(Fractionaldistillation)
การกลั่นลำดับส่วนเหมาะสาหรับกลั่นแยกของเหลวที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันหรือแยกสารละลายที่ตัวทาละลายและตัวถูกละลายเป็นสารที่ระเหยง่านทั้งคู่ซึ่งถ้ากลั่นแบบธรรมดาเพียงครั้งเดียวจะได้สารที่ไม่บริสุทธิ์เช่นการกลั่นน้าผสมเอทานอลต้องกลั่นช้าหลายๆครั้งจึงจะได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้นทุกครั้งแต่ในทางปฏิบัติแทนที่จะนาของเหลวไปกลั่นช้าๆกันหลายๆครั้งซึ่งจะทาให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายและใช้เวลามากจึงได้นาไปกลั่นในคอลัมน์ลาดับส่วนหรือในหอกลั่นซึ่งทาหน้าที่เหมือนกับเป็นการกลั่นช้าหลายๆครั้งการกลั่นในหอกลั่นนี้เรียกว่า การกลั่นลาดับส่วนเช่นการกลั่นน้ามันดิบหรือน้ำมันปิโตรเลียม
3)การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้า(Steamdistillation) การกลั่นด้วยไอน้าเป็นเทคนิคอย่างหนึ่งของการสกัดด้วยตัวทำละลายโดยใช้ไอน้าเป็นตัวทำละลายละลายสารและพาสารที่ต้องการออกจากของผสมได้ส่วนใหญ่การกลั่นด้วยไอน้ำมักจะใช้สกัดสารอินทรีย์ออกจากส่วนต่างๆ ของพืชที่อยู่ตามธรรมชาติเช่นการสกัดน้ำมันหอมระเหยจากตะไคร้ใบมะกรูดเป็นต้น |
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ จังหวัดนครสวรรค์ |
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | - |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 774 ครั้ง |