ชื่อเรื่อง: การผลิตฟิล์ม และสมบัติทางกายภาพของฟิล์มเซลลูโลส
จากแบคทีเรียไคโตแซน
ผู้วิจัย/ผู้เรียบเรียง: นางสาวทิพวัลย์ วัชรอาภานุกร
คณะทำงาน/อาจารย์ที่ปรึกษา: อาจารย์ ดร. ชิดพงษ์ ประดิษฐสุวรรณ
ที่มา: วิทยานิพนธ์เรื่อง การผลิตฟิล์ม และสมบัติทางกายภาพของฟิล์มเซลลูโลส จากแบคทีเรียไคโตแซน ภาควิชาเทคโนโลยีทางอาหาร จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
แหล่งสืบค้นฉบับเต็ม: หอสมุด สถาบันวิทยบริการ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
กลุ่มสินค้า: 1511 สัตว์น้ำและผลิตภัณฑ์
เทคโนโลยี: เทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์
Keyword: ฟิล์ม เซลลูโลส ไคโตแซน

การผลิตฟิล์ม และสมบัติทางกายภาพของฟิล์มเซลลูโลสจากแบคทีเรียไคโตแซน

ไคโตแซน (chitosan) เป็นสารจำพวกคาร์โบไฮเดรตในธรรมชาติเพียงชนิดเดียวที่มีประจุบวก ซึ่งได้มีการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างมากมาย ในอุตสาหกรรมกระดาษได้มีงานวิจัยพบว่า การเติมไคโตแซนลงในกระบวนการผลิตกระดาษสามารถปรับปรุงสมบัติเชิงกลของกระดาษได้เหมือนกับการเติมแคทอิออนิกพอลิอิเล็กโทรไลท์ (cationic –poly-electrolite) เช่น พอลิเอมีนต่างๆ (polyamine) ที่ใช้ปรับปรุงสมบัติเชิงกลของกระดาษในปัจจุบัน ทั้งนี้เพราะไคโตแซนสามารถเพิ่มจำนวนพันธะอิออนิกและพันธะไฮโดรเจน (ionic- and hydrogen- bond) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง ในโครงร่างตาข่ายของเส้นใยเซลลูโลสได้ อีกทั้งไคโตแซนยังไม่ก่อให้เกิดสารตกค้าง เนื่องจากสามารถย่อยสลายในธรรมชาติไปเป็นปุ๋ยให้กับพืชได้ และไม่เป็นพิษแต่อย่างใด

ในปัจจุบันงานวิจัยเพื่อศึกษาผลของการเติมไคโตแซนลงในขั้นตอนการผลิตกระดาษซึ่งใช้เยื่อที่มีความเป็นผลึกสูงและไม่มีประจุยังไม่เป็นที่แพร่หลาย จึงได้ทำการศึกษาผลของความยากง่ายในการขึ้นรูปฟิล์ม และสมบัติทางกายภาพของฟิล์มที่ผลิตได้ จากการเติมไคโตแซนลงไปในขั้นตอนการผลิตกระดาษใช้เยื่อชนิดดังกล่าวเป็นวัตถุดิบ ทั้งนี้ได้เลือกเซลลูโลสจากแบคทีเรียเป็นตัวอย่างในการวิจัยเพราะในปัจจุบันฟิล์มเซลลูโลสจากแบคทีเรียซึ่งผลิตโดยวิธีเดียวกับการทำกระดาษทั่วไป เป็นที่สนใจในวงการบรรจุภัณฑ์ เนื่องจากมีสมบัติเชิงกลที่ดี

1. วัตถุดิบ อุปกรณ์และเครื่องมือ

• เซลลูโลสจากแบคทีเรีย ที่มีคุณภาพ - ไม่เหมาะต่อการบริโภค
• ไคโตแซน สกัดจากเปลือกกุ้ง
• เครื่องกระจายเยื่อ (disintegrator)
• เครื่องกวน (mixer)
• เครื่องอัดแผ่นฟิล์ม (sheet press)
• ผ้าและกระดาษซับ
• แท่งน้ำหนัก (couch roll) 13 กิโลกรัม
• แผ่นโลหะกลม พื้นที่ 200 ซม.²
• สารละลายกรดอะซิติก (AR Grade) ความเข้มข้นร้อยละ 2 (น้ำหนัก/ปริมาตร) และ 5 โมลาร์
• สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (AR Grade) ความเข้มข้น 5 โมลาร์( 5M NaOH) 

2. ขั้นตอนการดำเนินงาน

2.1 การเตรียมสารละลายไคโตแซน

เตรียมสารละลายไคโตแซน ความเข้มข้นร้อยละ 0.5 (น้ำหนัก/ปริมาตร) ในสารละลาย กรดอะซิติก 2% เขย่าด้วยเครื่องเขย่า ความเร็วรอบ 200 รอบต่อนาที (rpm) เป็นเวลา 24 ชั่วโมง

2.2 การทำแผ่นเซลลูโลสจากแบคทีเรียให้บริสุทธิ์

นำแผ่นเซลลูโลสล้างน้ำสองครั้ง แล้วต้มในน้ำเดือดด้วยอัตราส่วนเซลลูโลสต่อน้ำ 1:1 (น้ำหนัก:ปริมาตร) อย่างน้อย 2 ครั้ง นานครั้งละ 30 นาที จนน้ำที่ใช้ต้มมีค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH)เป็นกลาง แช่เซลลูโลสดังกล่าวในน้ำจนอุณหภูมิลดลงเป็นปกติ และนำเซลลูโลสดังกล่าวผสมกับน้ำในอัตราส่วน 1:2 (น้ำหนัก/ปริมาตร) นำไปตีในเครื่องกระจายเยื่อที่ความเร็ว 10,000 รอบต่อนาที จากนั้นกรองแยกเซลลูโลสออกจากของเหลว นำเซลลูโลสที่ได้มาต้มในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้นร้อยละ 2 ด้วยอัตราส่วนเซลลูโลสต่อสารละลายเป็น 1 : 10 (น้ำหนัก : ปริมาตร) ที่อุณหภูมิ 100⁰ซ นาน 1 ชั่วโมง ก่อนการกรองและล้างเซลลูโลสจนน้ำล้างมี pH เป็นกลาง

เมื่อได้แผ่นฟิล์มบนตะแกรงแล้ว วางผ้าตามด้วยกระดาษซับและแผ่นทับลงบนแผ่นฟิล์มเปียก แล้วใช้

แท่งน้ำหนักกลิ้งทับไปมา เพื่อให้ฟิล์มติดมากับผ้า และทับด้านที่เหลือด้วยแผ่นโลหะกลม เพื่อนำไปอัดด้วยเครื่องอัด เส้นผ่านศูนย์กลาง 16.51 ซม. ด้วยความดัน 0.37 เมกะปาสคาล นาน 2.5 นาที ยึดแผ่นฟิล์มที่ได้ กับกรอบแล้วปล่อยให้แห้งที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาไม่ต่ำกว่า 12 ชั่วโมง เพื่อให้ได้แผ่นฟิล์มที่แห้งสนิท

3. สรุปผลการดำเนินงาน

จากการศึกษาพบว่าค่า pH ของสารแขวนลอยผสม และปริมาณไคโตแซนที่ผสมร่วมกับเซลลูโลสจากแบคทีเรียมีผลต่อสถานภาพ (รูปร่างและขนาด) ของไคโตแซน ในด้านรูปร่างพบว่าที่ 7.0 และ 10.0 ไคโตแซนจะตกตะกอนและแทรกอยู่ในโครงร่างตาข่ายของเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งตะกอนไคโตแซนมีโอกาสปิดช่องว่างระหว่างเส้นใยและสามารถสัมผัสและยึดกับเส้นใยด้วยแรงยึดเหนี่ยวทาง กายภาพ ส่วนในด้านขนาด พบว่า ที่ pH 10.0 ตะกอนไคโตแซนมีขนาดเพิ่มขึ้นตามปริมาณไคโตแซนที่ผสมในการผลิตฟิล์ม ส่งผลต่อสมบัติทางกายภาพของฟิล์มที่ดีขึ้น อาทิเช่น ดัชนีความต้านแรงดึง ดัชนีความ-ต้านแรงดันทะลุ ความยืด และการซึมผ่านได้ของไอน้ำ

ส่วนการทดสอบสมบัติของฟิล์มที่ผลิตได้นี้ พบว่าถึงแม้ฟิล์มดังกล่าวจะไม่สามารถต้านการเจริญของเชื้อ Escherichia coli ได้ แต่ก็มีคุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆโดยรวมเหมาะสมที่จะพัฒนา เป็นบรรจุภัณฑ์อาหารและยาได้เป็นอย่างดี