| บทคัดย่อ: |
เมล็ดชาอบแห้งมีปริมาณความชื้น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน เส้นใย และเถ้ามีค่าเฉลี่ย 7.40, 62.82, 11.24, 14.88, 15.37 และ 3.66 % ตามลำดับ นำมาสกัดน้ำมันด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติ (อุณหภูมิ 40, 50 และ 60 ?C ความดัน 175, 200 และ 225 bar เป็นเวลา 1, 3 และ 5 hr) และสกัดด้วยเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยว (อุณหภูมิบีบอัด 65, 75 และ 85 ?C) ผลการทดลองพบว่าการสกัดน้ำมันด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติ (อุณหภูมิ 40, 50 และ 60 ?C ความดัน 175, 200 และ 225 bar เป็นเวลา 1, 3 และ 5 hr) ได้ %oil yield และ และ % oil recovery ในช่วง 0.32-17.08% และ 1.88-99.33% ตามลำดับ จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการสกัดน้ำมันจากเมล็ดชาด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติด้วยวิธีการพื้นผิวตอบสนอง (Response Surface Methodology, RSM) เพื่อให้ได้ %oil yield สูงที่สุด พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดคืออุณหภูมิสกัด 48.69 ?C ความดันสกัด 175 bar เป็นเวลา 5 hr ได้ % oil yield ประมาณ 13.55 และอุณหภูมิสกัด 48.72 ?C ความดันสกัด 175 bar เป็นเวลา 5 hr ได้ % oil recovery ประมาณ 78.80 ดังนั้นงานวิจัยนี้นำข้อมูลการวิเคราะห์สภาวะที่เหมาะสมดังกล่าวไปเปรียบเทียบกับการทดลองที่อุณหภูมิในการสกัด 50 ?C ความดันสกัด 175 bar เป็นเวลา 5 hr ซึ่งได้ % oil yield และ % oil recovery ประมาณ 12.20 และ 70.90 ตามลำดับ
การสกัดน้ำมันจากเมล็ดชาด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติ
ผลการทดลองพบว่าน้ำมันสกัดมีค่าสี L* ค่า a* และค่า b* ของตัวอย่างน้ำมันสกัดที่ได้อยู่ในช่วง 31.74-47.93, 3.70-47.93 และ 45.27-65.52 ตามลำดับ เมื่ออุณหภูมิ ความดัน และเวลาในการสกัดที่มากขึ้นมีผลให้ค่า L* ค่า a* และ ค่า b* มีแนวโน้มที่สูงขึ้น ปริมาณความชื้นในน้ำมันสกัดมีค่าน้อยกว่า 1 %wb ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดมีค่าเฉลี่ยประมาณ 70.1-71 oBrix และมีค่าความหนาแน่นปนะมาณ 0.86-0.92 g/cm3
น้ำมันสกัดมี total flavonoid content, total tannin content และ total sapponin content ประมาณ 0.87-1.76 ?g/ml QE, 17.83-36.30 ?g/ml TE และ 20.04-25.08 mg saponin equivalent/g oil sample ตามลำดับ และกรดไขมันที่พบในตัวอย่างน้ำมันสกัดส่วนใหญ่ได้แก่ oleic acid (48.44-55.47%) linoleic acid (14.31-25.52%) palmtic acid (18.85-23.05%) และ steric acid (3.97-4.47%) นอกจากนี้ยังพบ gondoic acid (0.75-0.87%), ?-Linolenic acid (0.44-0.96%), palmitoleic acid (0.29-0.34%), margaric acid (0.12-0.23%), myristic acid (0.08-0.12%), eicosapentaenoic acid (0.06-0.13%) และ nervonic acid (0.09-0.10%) นอกจากนี้น้ำมันสกัดมีค่าความเป็นกรด (acid value) อยู่ในช่วง 1.44-5.65 mg KOH/g oil มีค่า free fatty acid ประมาณ 0.73-2.83% มีค่า TBARS ในช่วง 0.25-1.82 ?MDA/g มีค่า peroxide value ในช่วง 11.26-29.07 mEq O2/kg oil ค่า saponification value ประมาณ 105-234.92 mgKOH/g oil และค่า iodine value ประมาณ 35.48-59.66 g I2/100 g
ผลการวิเคราะห์ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ DPPH และ ABTS ของน้ำมันเมล็ดชาที่สกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติ มีค่าความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ DPPH (IC50) ของน้ำมันที่สกัดได้มีค่าในช่วง 7.37-26.86 g/l oil sample น้ำมันที่สกัดได้ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติที่สภาวะอุณหภูมิสกัด 50 ?C ความดันสกัด 200 bar และเวลาในการสกัด 5 hr มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ DPPH สูงที่สุด (7.37 g/l oil sample) ขณะที่ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ABTS (IC50) ของน้ำมันที่สกัดได้มีค่าในช่วง 22.01-979.9 g/l oil sample โดยน้ำมันที่สกัดได้ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติที่สภาวะอุณหภูมิสกัด 40 ?C ความดันสกัด 175 bar และเวลาในการสกัด 3 hr มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ABTS สูงที่สุด (22.01 g/l oil sample) นอกจากนี้น้ำมันเมล็ดชาที่สกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติมีปริมาณฟีนอลิกทั้งหมดของมีค่าในเฉลี่ย 38.99-275.30 mg of GAE/100g
การประเมินงบประมาณและระยะเวลาคืนทุนค่าสร้างเครื่องสกัดน้ำมันชาต้นแบบเครื่องสกัดน้ำมันเมล็ดชาด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติ เมื่อค่าใช้จ่ายในการลงทุนการผลิตเป็นค่าใช้จ่ายคงที่เพื่อเตรียมการสำหรับการผลิต ได้แก่ ค่าปรับปรุงอาคารสถานที่ ค่าเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิต ค่าอุปกรณ์สำนักงาน ค่าใช้จ่ายในการเริ่มโครงการ (Start-up expense) และค่าเงินทุนหมุนเวียนในการดำเนินการ (Working capital) รวม 5,400,000 บาท ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการผลิต 20850.05 บาทต่อรอบการผลิต (24 ชั่วโมง) ความสามารถในการสกัดน้ำมันด้วยเครื่องสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติจะได้ปริมาณน้ำมันต่อน้ำหนักเมล็ดชาแห้งที่อุณหภูมิในการสกัด 50 ?C ความดันสกัด 200 bar เป็นเวลา 3 ชั่วโมงโดยจะได้ผลผลิตน้ำมันเมล็ดชาออกมา 170.8 กรัมน้ำมันต่อเมล็ดชาอบแห้ง 1 กิโลกรัม ซึ่งคิดเป็น 189.8 มิลลิลิตรต่อเมล็ดชาแห้ง 1 กิโลกรัม มีระยะเวลาคืนทุน 5.05 ปีในการผลิตน้ำมันเมล็ดชาด้วยการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติเมื่อใช้เมล็ดชา 4 kgต่อรอบการผลิต ได้ปริมาณน้ำมัน 759.2 mlต่อรอบารผลิต และขายน้ำมันในราคา 3 บาท/ml หรือ) ระยะเวลาคืนทุน 9.07 ปีสำหรับการผลิตน้ำมันเมล็ดชาด้วยการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่สภาวะสูงกว่าจุดวิกฤติเมื่อใช้เมล็ดชา 3 kgต่อรอบการผลิต ได้ปริมาณน้ำมัน 569.4 mlต่อรอบารผลิต และขายน้ำมันในราคา 3 บาท/ml
การสกัดน้ำมันจากเมล็ดชาด้วยเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยว
ผลการทดลองพบว่าน้ำมันสกัดมีค่าสี L* ค่า a* และค่า b* ของตัวอย่างน้ำมันสกัดที่ได้อยู่ในช่วง 38.30-47.93, 3.70-5.27 และ 55.19-63.44 ตามลำดับ ปริมาณความชื้นในน้ำมันสกัดมีค่าน้อยกว่า 1 %wb (0.15-0.28 %wb) ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดมีค่าเฉลี่ยประมาณ 70.7-71.0 oBrix และมีค่าความหนาแน่นประมาณ 0.91-0.93 g/cm3 น้ำมันจากเมล็ดชาที่ได้จากเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวที่อุณหภูมิในการบีบอัด 65, 75 และ 85 ?C มี total flavonoid content, total tannin content และ total sapponin content ในช่วง 1.02-1.07 ?g/ml QE, 29.49-32.12 ?g/ml TE และ 35.60-39.20 mg saponin equivalent/g oil sample ตามลำดับ
กรดไขมันที่พบในตัวอย่างน้ำมันสกัดด้วยเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวส่วนใหญ่ได้แก่ oleic acid (49.84-50.14%) linoleic acid (24.14-24.45%) palmtic acid (18.74-19.19%) และ steric acid (4.16-4.36%) นอกจากนี้ยังพบ gondoic acid (0.91-0.92%), ?-Linolenic acid (0.52%), palmitoleic acid (0.27%), margaric acid (0.14%), myristic acid (0.08-0.09%), eicosapentaenoic acid (0.04-0.10%) และ nervonic acid (0.12-0.14%) และน้ำมันสกัดมีค่าความเป็นกรด (acid value) ในช่วง 0.91-1.10 mg KOH/g oil มีค่า free fatty acid ประมาณ 0.46-0.55% และค่า TBARS ในช่วง 1.06-1.84 ?MDA/g ขณะที่น้ำมันสกัดมีค่า peroxide value ในช่วง 9.45-20.69 mEq O2/kg oil ค่า saponification value ประมาณ 122.54-204.88 mgKOH/g oil และค่า iodine value ประมาณ 34.74-44.87 g I2/100 g
ผลการวิเคราะห์ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ DPPH และ ABTS ของน้ำมันจากเมล็ดชาที่ได้จากเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวมีค่าความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ DPPH (IC50) ของน้ำมันที่สกัดได้มีค่าในช่วง 22.06-24.38 g/l oil sample น้ำมันจากเมล็ดชาที่ได้จากเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวที่อุณหภูมิ 85 oC มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ DPPH สูงที่สุด (22.06 g/l oil sample) ขณะที่ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ABTS (IC50) ของน้ำมันที่สกัดได้มีค่าในช่วง 40.11-54.03 g/l oil sample โดยน้ำมันจากเมล็ดชาที่ได้จากเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวที่อุณหภูมิ 85 oC มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ABTS สูงที่สุด (40.11 g/l oil sample)
ปริมาณฟีนอลิกทั้งหมดของของน้ำมันจากเมล็ดชาที่ได้จากเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวมีค่าในเฉลี่ยประมาณ 293.07-322.11 mg of GAE/100g น้ำมันจากเมล็ดชาที่ได้จากเครื่องบีบอัดแบบสกรูเดี่ยวที่อุณหภูมิ 65 oC มีปริมาณฟีนอลิกทั้งหมดสูงที่สุด
การประเมินงบประมาณและระยะเวลาคืนทุนค่าสร้างเครื่องสกัดน้ำมันเมล็ดชาด้วยสกรูเดี่ยว เมื่อค่าใช้จ่ายในการลงทุนการผลิตเป็นค่าใช้จ่ายคงที่เพื่อเตรียมการสำหรับการผลิต ได้แก่ ค่าปรับปรุงอาคารสถานที่ ค่าเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิต ค่าอุปกรณ์สำนักงาน ค่าใช้จ่ายในการเริ่มโครงการ (Start-up expense) และค่าเงินทุนหมุนเวียนในการดำเนินการ (Working capital) รวม 800,000 บาท ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการผลิต 21,416.15 บาทต่อรอบการผลิต (24 ชั่วโมง) ความสามารถในการทำงานของเครื่องจักรในกระบวนการผลิต ความสามารถในการสกัดน้ำมันด้วยเครื่องสกัดแบบสกรูเดี่ยวจะได้น้ำมันเมล็ดชา 75.55 กรัมต่อเนื้อเมล็ดชาแห้ง 1 กิโลกรัมต่อชั่วโมงการทำงาน ซึ่งความสามารถในการทำงานของเครื่องสกัดทั้งหมดรวมกันจะได้ปริมาณน้ำมัน 755.5 กรัมต่อชั่วโมง คิดเป็น 839.4 มิลลิลิตรต่อชั่วโมง มีระยะเวลาคืนทุน 3.01 ปีในการผลิตน้ำมันเมล็ดชา 9 hr/day ได้ปริมาณน้ำมัน 7554.6 ml/day และขายน้ำมันในราคา 3 บาท/ml หรือ ระยะเวลาคืนทุน 3.33 ปีในการผลิตน้ำมันเมล็ดชา 10 hr/day ได้ปริมาณน้ำมัน 8394 ml/day และขายน้ำมันในราคา 3 บาท/ml หรือระยะเวลาคืนทุน 4.24 ปีในการผลิตน้ำมันเมล็ดชา 12 hr/day ได้ปริมาณน้ำมัน 10072.8 ml/day และขายน้ำมันในราคา 3 บาท/ml |
| บทคัดย่อ (EN): |
Dried tea seeds containing moisture, carbohydrate, crude protein, crude fat, crude fiber and ash contents of 7.40, 62.82, 11.24, 14.88, 15.37 and 3.66%, respectively, were used to extract oil using supercritical CO2 extraction technique. The experiments were performed in a laboratory-scale unit, evaluating the effects of extraction temperatures (40, 50 and 60 ?C), extraction pressures (175, 200 and 225 bar) and extraction times (1, 3, and 5 hrs) on the oil yield. The results were found that the supercritical CO2 extraction technique gave the %oil yield and %oil recovery in a range of 0.32-17.08% and 1.88-99.33%, respectively. The supercritical CO2 extraction condition was optimized by using response surface methodologies (RSM). The optimal conditions for oil yield and oil recovery within the experimental range of the studied variables were 48.69 ?C, 175 bar and 5 h, and 48.72 ?C, 175 bar and 5 h, respectively. The oil yield and oil recovery were predicted to be 12.20% and 70.90%, respectively.
Oil extraction using supercritical CO2 extraction technique
It was found that the obtained oil extracts had L*, a* and b* values in a range of 31.74-47.93, 3.70-47.93, and 45.27-65.52, respectively. When extraction temperature, extraction pressure and extraction time increased, L*, a* and b* values increased. The moisture content, total soluble solid and density of oil extracts were less than 1%wb, approximately 70.1-71 oBrix and about 0.86-0.92 g/cm3, respectively.
The total flavonoid, total tannin and total sapponin contents of oil extracts ranged from 0.87 to 1.76 ?g/ml QE, from 17.83 to 36.30 ?g/ml TE and 20.04-25.08 mg saponin equivalent/g oil sample, respectively. The main fatty acids of oil extracts were oleic acid (48.44-55.47%) linoleic acid (14.31-25.52%) palmtic acid (18.85-23.05%) and steric acid (3.97-4.47%) Moreover, small amount of gondoic acid (0.75-0.87%), ?-Linolenic acid (0.44-0.96%), palmitoleic acid (0.29-0.34%), margaric acid (0.12-0.23%), myristic acid (0.08-0.12%), eicosapentaenoic acid (0.06-0.13%) and nervonic acid (0.09-0.10%) were found in oil samples.
Additionally, these oil samples have acid (1.44-5.65 mg KOH/g oil), free fatty acid percentages (0.73-2.83%), TBARS (0.25-1.82 ?MDA/g), peroxide (11.26-29.07 meq O2/kg oil), saponification (105-234.92 mg KOH/g oil) and iodine (35.48-59.66 g I2/100g oil).
The DPPH IC50 value in the extracted oils ranges from 7.37 to 26.86 g/L. At the extraction temperature of 50 ?C, extraction pressure of 200 bar and extraction time of 5 hr, the extracted oil had the highest antioxidant capacity (DPPH IC50 value of 7.37 g/L). The ABTS IC50 value in the extracted oils ranges from 22.01 to 979.9 g/L. At the extraction temperature of 40 C, extraction pressure of 175 bar and extraction time of 3 hr, the extracted oil had the highest antioxidant capacity (ABTS IC50 value of 22.01 g/L). The total content of phenolic compounds in these oils ranges from 38.99 to 275.30 mg GAE/100g oil.
The result of laboratory-scale design of extraction process of oil from tea seeds using supercritical CO2 extraction showed the total investment for oil production was 5,400,000 Baht. The suitable extraction condition (50 ?C, 200 bar and 3 hr) yielded amount of oil about 170.8 g oil per 1 kg of dried tea seed or 189.8 ml oil per 1 kg of dried tea seed. For one production cycle of oil extraction (24 hrs) using 4 kg dried tea seeds, it yielded 759.2 ml of oil. The selling prices of oil was approximately 3 Bath/ml. The payback periods of oil extraction process was 5.05 years. If one production cycle of oil extraction using 3 kg dried tea seeds per one production cycle, it yielded 569.4 ml of oil. The selling prices of oil was approximately 3 Bath/ml. The payback periods of oil extraction process was 9.07 years.
Oil extraction using a single screw press machine
It was found that the obtained oil extracts had L*, a* and b* values in a range of 38.30-47.93, 3.70-5.27, and 55.19-63.44, respectively. The moisture content, total soluble solid and density of oil extracts were less than 1%wb, approximately 70.1-71?Brix and about 0.91-0.93 g/cm3, respectively, when the dried tea seeds were pressed at press head temperatures of 65, 75 and 85 ?C.
The total flavonoid, total tannin and total sapponin contents of oil extracts ranged from 1.02 to 1.07 ?g/ml QE, from 29.49 to 32.12 ?g/ml TE and 35.60-39.20 mg saponin equivalent/g oil sample, respectively. The main fatty acids of oil extracts were oleic acid (49.84-50.14%) linoleic acid (24.14-24.45%) palmtic acid (18.74-19.19%) and steric acid (4.16-4.36%) Moreover, small amount of gondoic acid (0.91-0.92%), ?-Linolenic acid (0.52%), palmitoleic acid (0.27%), margaric acid (0.14%), myristic acid (0.08-0.09%), eicosapentaenoic acid (0.04-0.10%) and nervonic acid (0.12-0.14%) were found in oil samples.
Additionally, these oil samples have acid (0.91-1.10 mg KOH/g oil), free fatty acid percentages (0.46-0.55%), TBARS (1.06-1.84 ?MDA/g), peroxide (9.45-20.69 meq O2/kg oil), saponification (122.54-204.88 mg KOH/g oil) and iodine (34.74-44.87 g I2/100g oil).
The DPPH IC50 value in the extracted oils ranges from 22.06 to 24.38 g/L. At the press head temperature of 85 C, the extracted oil had the highest antioxidant capacity (DPPH IC50 value of 22.06 g/L). The ABTS IC50 value in the extracted oils ranges from 40.11 to 54.03 g/L. At the press head temperature of 85 ?C, the extracted oil had the highest antioxidant capacity (ABTS IC50 value of 40.11 g/L). The total content of phenolic compounds in these oils ranges from 293.07 to 322.11 mg GAE/100g oil. At the press temperature of 65 ?C, the oil had the highest of total phenolic content
The result of laboratory-scale design of extraction process of oil from tea seeds using the single screw press method showed the total investment for oil production was 800,000 Baht. The single screw press machine yielded amount of oil about 75.55 g oil per 1 kg of dried tea seed per 1 working hour. For one production cycle of oil extraction (9 hrs/day), it yielded 7554.6 ml/day of oil and the selling prices of oil was approximately 3 Bath/ml. The payback periods of oil extraction process was 3.01 years. If one production cycle of oil extraction process (10 hrs/day), it yielded 8394 ml/day of oil and also the selling prices of oil was approximately 3 Bath/ml. The payback periods of oil extraction process was 3.33 years. Additionally, for one production cycle of oil extraction (12 hrs/day), it yielded 10072.8 ml/day of oil and the selling prices of oil was approximately 3 Bath/ml. The payback periods of oil extraction process was 4.24 years. |
