น้ำมันทอดอาหาร

วัตถุดิบทดแทน (Alternative raw material), เชื้อเพลิงทดแทน (Alternative fuel)

• น้ำมันพืช : กรดไขมันไม่อิ่มตัว (ยกเว้นในน้ำมันมะพร้าวและน้ำมันเมล็ดปาล์ม)

• น้ำมันสัตว์ : กรดไขมันอิ่มตัว

• ความถ่วงจำเพาะที่ 15.5°C
• น้ำมันถั่วเหลือง : 0.924 – 0.9279 
• น้ำมันปาล์ม : 0.9210 – 0.9240
• น้ำมันมะพร้าว : 0.9259
• ความหนาแน่น(Density)
• น้ำมันมะพร้าว : 0.925 g.cm^-3 
• น้ำมันปาล์ม : 890.1 kg.m^-3
• ความหนืด ที่ 20°C
• น้ำมันถั่วเหลือง : 80 MPa 
• น้ำมันปาล์ม : 130 MPa
• น้ำมันมะพร้าว : 80 MPa
• ความจุความร้อน ที่ 20°C
• น้ำมันปาล์ม : 1.848 KJ.kg^-1.C^-1
• ความนำไฟฟ้า ที่ 20°C
• น้ำมันปาล์ม : 0.1726 W.m^-1.C^-1

• น้ำมันจากการประกอบอาหารที่ผ่านการกรองเศษอาหารออกแล้ว

กระบวนการที่ 1 :  รีไซเคิลเป็นกลีเซอรีนและเมทิลเอสเทอร์

• คัดแยกและรวบรวมของเสียน้ำมันจากการประกอบอาหาร
• กรองเศษอาหารออก 
• ตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน เลือกเก็บเฉพาะน้ำมันส่วนบนไปรีไซเคิล
• ต้มน้ำมันที่อุณหภูมิประมาณ 104^oC  และกรองให้ผ่านตะแกรงขนาด 15 ไมครอน 
• เติมแอลกอฮอล์และสารกัดกร่อน (Caustic) ลงในน้ำมัน ต้มที่อุณภูมิ ~ 62^oC เป็นเวลา 3 ชม. เพื่อแยกกลีเซอรีน (Glycerine) และเมธิลเอสเทอร์ (Methyl ester) ออกจากโมเลกุลน้ำมัน 
• เมทิลเอสเทอร์นำไปใช้เป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงดีเซล หรือเรียกว่า ไบโอดีเซล(Biodiesel)
• กลีเซอรีนสีดำเข้มที่ได้ ให้นำไปกลั่นที่อุณหภูมิมากกว่า 126^oC เป็นเวลา 48 ชม. เพื่อกำจัดโมเลกุลแอลกอฮอล์ที่อาจจะหลงเหลืออยู่  
• กรองกลีเซอรีนอีกครั้ง เพื่อให้ได้กลีเซอรีนบริสุทธิ์ พร้อมนำไปใช้ในการผลิตสบู่ต่อไป

กระบวนการที่ 2 : รีไซเคิลเป็นกลีเซอรีนและเมทิลเอสเทอร์

• คัดแยกและรวบรวมของเสียน้ำมันจากการประกอบอาหาร
• การเตรียมน้ำมันก่อนทำปฏิกิริยา 

• กรองเศษอาหารออก
• ขจัดน้ำออก โดยการต้มเพื่อระเหยน้ำที่อุณหภูมิสูงกว่า 100^oC

• การเตรียมสารละลายแอลกอฮอล์: กระบวนการรีไซเคิลน้ำมันประกอบอาหารเป็นกลีเซอรีนและเมทิลเอสเทอร์ จะเกิดขึ้นภายใต้ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชั่น (Transesterification process) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาการเปลี่ยนหมู่อัลคิล (Alkyl group) ในโมเลกุลไตรกลีเซอไรด์ (Triglyceride) โดยการทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ให้กลายเป็นโมโนอัลคิลเอสเตอร์ (Mono alkyl ester) ได้แก่ สารจำพวกเมทิล เอสเทอร์ (Methyl ester) และเอสทิลเอสเทอร์ (Ethyl ester)

• ภายใต้ปฏิกิริยานี้ แอลกอฮอล์ที่นำมาทำปฏิกิริยา คือ เมทานอล (CH₃OH) โดยเมทานอลต้องไม่มีน้ำเจือปนเกินกว่า 1% และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโซดาไฟ ถูกนำมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
• การเตรียมสารละลายทำได้โดยนำโซเดียมไฮดรอกไซด์ 2.5–5 ส่วน ละลายในเมทานอล 100 ส่วนโดยน้ำหนัก ปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ใช้เป็นไปตามปริมาณกรดไขมันอิสระที่อยู่ในวัตถุดิบ หากกรดไขมันอิสระมีปริมาณสูง จะต้องใช้โซดาไฟในปริมาณสูงเช่นกัน

• การทำปฏิกิริยา: น้ำมันที่ถูกขจัดน้ำแล้วถูกทำให้มีอุณหภูมิประมาณ 80^oC จากนั้นจึงเติมสารละลายแอลกอฮอล์ลงไปอย่างช้าๆ (เติมให้หมดภายใน 10 นาที) สัดส่วนน้ำมันต่อสารละลายแอลกอฮอล์โดยน้ำหนักเท่ากับ 5 ต่อ 1 ทำการกวนเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาอย่างทั่วถึงประมาณ 15 นาที ด้วยอัตราการกวนปานกลาง (500 รอบ/นาที) อุณหภูมิในช่วงนี้ลดลงเหลือประมาณ 65^oC การเกิดปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ได้เมทิลเอสเทอร์และกลีเซอรีน แต่ปฏิกิริยานี้ผันกลับได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหยุดกวนเพื่อแยกผลผลิตตัวใดตัวหนึ่งออก เมื่อหยุดกวน     กลีเซอรีนซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่า (~ 1.26 g.ml^-1) จะแยกชั้นออกจากชั้นเมทิลเอสเทอร์ โดยกลีเซอรีนจะแยกตัวตกลงมาที่ก้นถัง ดังนั้นในชั้นเมทิลเอสเทอร์จะเหลือกลีเซอรีนอยู่น้อย ปฏิกิริยาการเกิดเมทิลเอสเทอร์จะสามารถดำเนินต่อไปอย่างช้าๆ เมื่อทิ้งให้เกิดปฏิกิริยาเป็นเวลา 3 – 4 ชม. น้ำมันก็จะทำปฏิกิริยาไปมากกว่า 95%

• การแยกกลีเซอรีน: กลีเซอรีนจะถูกถ่ายออกใส่ภาชนะ โดยการถ่ายออกทางด้านล่างของถังปฏิกรณ์ ในขณะที่ยังร้อนอยู่เพราะหากทิ้งไว้ให้เย็น ชั้นกลีเซอรีนจะกลายเป็นของแข็ง

• การล้างสิ่งปนเปื้อนออก: เมทิลเอสเทอร์ที่ได้ยังปนเปื้อนด้วยสารอื่นๆ เช่น สบู่ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมไฮดรอกไซด์และกรดไขมันอิสระหรือน้ำมัน กลีเซอรีนที่ละลายอยู่ในชั้นเมทิล       เอสเทอร์ โซเดียมไฮดรอกไซด์ เมทานอลที่เหลือจากการทำปฏิกิริยาและน้ำมันที่ทำปฏิกิริยาไม่หมด ดังนั้นจึงต้องทำการขจัดออกด้วยการล้างด้วยน้ำอุ่นหลายๆครั้ง ปริมาณน้ำที่ใช้แต่ละครั้งประมาณ 1 ต่อ 4 ของปริมาณเมทิลเอสเทอร์ เมื่อเติมน้ำเพียงพอแล้วรอให้น้ำแยกชั้นจากเมทิลเอสเทอร์เป็นเวลาพอสมควร (ประมาณ 5 – 10 นาที) ก็ถ่ายน้ำออกด้านล่าง              เติมน้ำอุ่นเพื่อล้างใหม่ การล้างจะกระทำ 4 – 5 ครั้ง และเพิ่มการกวนในการล้างครั้งหลังๆ

• การขจัดน้ำออกขั้นสุดท้าย: เมื่อล้างสิ่งปนเปื้อนออกหมดแล้ว ขั้นตอนสุดท้าย คือ การขจัดน้ำที่หลงเหลืออยู่ในชั้นเมทิลเอสเทอร์ออก ซึ่งกระทำโดยการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 120^oC เป็นเวลาอย่างน้อย 20 นาที หรือการกรองด้วย Salt filter และเมื่อทิ้งไว้ให้เย็นก็สามารถนำไปเก็บเพื่อใช้งานต่อไป

กระบวนการที่ 3 : รีไซเคิลเป็นกลีเซอรีนและเมทิลเอสเทอร์

• คัดแยกและรวบรวมของเสียน้ำมันจากการประกอบอาหาร
• กรองเศษอาหารออก
• ชั่งสารโซดาไฟ หรือโปแตสเซียมไฮดรอกไซด์ 6 กรัม ต่อปริมาตรน้ำมันพืช 1 ลิตร
• ตวงเมทานอลจำนวน 25% ของน้ำมันพืช แล้วผสมโซดาไฟที่เตรียมไว้ คนให้ละลายเข้ากัน       (ให้เทโซดาไฟลงในเมทานอล)
• อุ่นน้ำมันพืชที่เตรียมไว้ให้ได้อุณหภูมิ 50 – 55^oC ใช้เวลานานประมาณ 20 นาที ถึง 1 ชม.          เทสารละลายโซดาไฟที่ผสมกับเมทานอล หรือเรียกว่าสารละลายเมท็อกไซด์ (Methoxide) ลงในน้ำมันพืชที่ร้อน 50 – 55^oC คนให้เกิดปฏิกิริยา ซึ่งจะเปลี่ยนจากสีขุ่นข้นเป็นสีเข้มขึ้น กวนนานประมาณ 20 นาที ถึง 1 ชม. 
• แยกส่วนผสมลงจากเตา ตั้งทิ้งไว้ 1 คืน ให้เกิดการแยกชั้นระหว่างเมทิลเอสเทอร์กับกลีเซอรีน 
• เมื่อทิ้งให้แยกชั้นแล้ว แยกน้ำมันไบโอดีเซล (เมทิลเอสเทอร์) ส่วนบนออกจากกลีเซอรีน         แล้วนำไบโอดีเซลมาล้างด้วยน้ำเปล่าครั้งละ 10% ของปริมาณสารทั้งหมด โดยล้าง 2 ครั้ง        แต่ละครั้งต้องรอแยกเอาเฉพาะชั้นน้ำมันไบโอดีเซลมาล้าง และระหว่างการล้างต้องมีการกวนอยู่เสมอ
• ก่อนนำมาใช้ควรมีการตรวจสอบคุณภาพของน้ำมัน ซึ่งทำได้ดังนี้ ตรวจสอบความถ่วงจำเพาะโดยใช้ไฮโดรมิเตอร์ (Hydrometer) ที่ใช้วัดความถ่วงจำเพาะของของเหลวที่เบากว่าน้ำ ซึ่งควรวัดได้ในช่วง 0.86 – 0.89 หรือสามารถทดสอบโดยใส่น้ำเปล่าลงไปผสมกับน้ำมันแล้วเขย่า           หากเป็นไบโอดีเซลที่ดีจะแยกตัวกับน้ำเร็วและค่อนข้างใสเหมือนเดิม หากไม่ได้คุณภาพตามนี้ ให้ตั้งทิ้งไว้อีก 2 – 3 วัน แล้วจึงนำมาใช้งาน หากได้คุณภาพแล้วให้นำไปเติมแทนหรือผสมน้ำมันดีเซลในรถยนต์ เครื่องยนต์การเกษตรหรือเครื่องยนต์เรือได้โดยไม่ต้องปรับแต่งเครื่องยนต์

กลีเซอรีนบริสุทธิ์ ไบโอดีเซล

• พระราชบัญญัติการสาธารณสุข พ.ศ.2535
• พระราชบัญญัติการสาธารณสุข พ.ศ.2550

[1] http://www.biodieselmagazine.com/articles/8211/community-scale-producer-establishes-oil-recycling-initiative

[2] http://nutrition.anamai.moph.go.th/temp/main/view.php?group=3&id=79

[3] http://hypertextbook.com/facts/2000/IngaDorfman.shtml

[4] http://www.chempro.in/palmoilproperties.htm

[5] http://pumplocker.com/images/lit/WEI1/FLUX-HIGH-VISCOSITY-B0000-VISC-CHART-1.PDF

[6] http://www.washtyme.com/category_s/48.htm

[7] http://www.biodiesel.eng.psu.ac.th/process.php

[8] http://nstda.or.th/rural/03tech-urban03.html