10.5.1 การจัดการไร่มันสำปะหลัง

การใช้รากมันสำปะหลังที่มีเปอร์เซนต์ของแป้งสูง นอกจากจะช่วยให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นแล้ว ยังเป็นการช่วยลดปริมาณนํ้าใช้ และลดปริมาณวัสดุเศษเหลือที่จะต้องจัดการอีกด้วย สำ หรับพันธุ์มันสำปะหลังที่ให้เปอร์เซ็นต์แป้งสูงและมีคุณภาพแป้งดีที่ได้รับการส่งเสริมให้ปลูกเพื่อเป็นวัตถุดิบของโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังได้แก่ พันธุ์เกษตรศาสตร์ 50 และพันธุ์ระยอง 5 เนื่องจากทั้งสองสายพันธุ์ให้ผลผลิตต่อไร่สูงด้วย ผลการวิจัยที่ผ่านมาและข้อมูลจากการสำรวจพบว่า มันสำปะหลังที่เก็บเกี่ยวในช่วงฤดูแล้ง โดยเฉพาะช่วงอากาศเย็น ในเดือนพฤศจิกายน ธันวาคม มกราคม กุมภาพันธ์ จะมีปริมาณแป้งในหัวสูงกว่าการเก็บเกี่ยวในช่วงเวลาอื่น ส่วนเดือนพฤษภาคม และมิถุนายน (ต้นฤดูฝน) ต้นมันสำปะหลังจะได้รับน้ำฝนดึงแป้งไปใช้แตกยอดและใบอ่อน หัวที่ได้จะมีแป้งต่ำกว่าฤดูอื่น [10] ศูนย์ลดต้นทุนการผลิตแป้งมันสำปะหลัง มูลนิธิสถาบันพัฒนามันสำปะหลังแห่งประเทศไทยได้จัดทำข้อแนะนำ วิธีการปลูกมันสำปะหลังที่เหมาะสมในทุกขั้นตอนตั้งแต่การเตรียมดิน การเตรียมท่อนพันธุ์ การเพาะปลูก การกำ จัดวัชพืชและใส่ปุ๋ย จนถึงการเก็บเกี่ยวและบำรุงรักษา ขยายพันธุ์ ข้อแนะนำ ต่าง ๆ เหล่านี้ผู้ประกอบการผลิตแป้งมันสำปะหลังควรผลักดันและให้การสนับสนุนแก่เกษตรกรในการนำไปใช้ในการเพาะปลูก รวมถึงปลูกฝังแนวคิดในการใช้ประโยชน์จากวัสดุเศษเหลือจากการเพาะปลูก เช่น ใบและลำ ต้นของมันสำปะหลัง และการนำ วัสดุเศษเหลือจากการผลิตแป้งมันสำปะหลัง ได้แก่ fruit water , กากมัน , เปลือกรากมัน และเศษราก และดินทรายกลับไปใช้ประโยชน์ในพื้นที่เกษตรกรรม ด้วย ในการเก็บเกี่ยวผลผลิตจากไร่ก่อนที่จะนำ ส่งโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังสิ่งที่ควรคำนึงถึง ได้แก่พยายามให้มีเศษของรากติดมาด้วยน้อยที่สุด และพยายามให้มีเศษดินทรายปนเปื้อนมาด้วยน้อยที่สุด (ด้วยการเก็บเกี่ยวผลผลิตในขณะที่ดินแห้ง หรือการกำ จัดเศษดินทรายขณะเก็บเกี่ยว) [11]

10.5.2 การรักษาคุณภาพของวัตถุดิบ

เกษตรกรควรจะทำ การเก็บเกี่ยวรากมันสำปะหลังเมื่อมีอายุ 10-12 เดือน ซึ่งเป็นช่วงอายุที่มีเปอร์เซ็นต์แป้งในรากสดสูงแล้วยังควรนำ รากสดส่งถึงโรงงานโดยเร็วที่สุด เนื่องจากรากมันสดที่ปล่อยทิ้งไว้นานเกินควรจะทำ ให้โมเลกุลของแป้งถูกเปลี่ยนเป็นกรดแลคติค (Lactic acid) โดยจุลินทรีย์ เป็นการสูญเสียแป้งโดยตรง [11] หัวที่ขุดแล้วหากทิ้งไว้จะทำให้หัวเน่าเสียได้ ภายใน 2 วันแรกหลังจากขุดปริมาณแป้งในหัวจะยังไม่ลดลง หลังจากขุดจะมีปริมาณแป้งในหัว 23.01 เปอร์เซ็นต์ ปล่อยทิ้งไว้ 2 วันแป้งยังไม่ลดวัดปริมาณแป้งในหัวได้ 23.07 เปอร์เซ็นต์ แต่หัวจะเริ่มเสียไปประมาณ 1.62 เปอร์เซ็นต์ แต่ถ้าทิ้งไว้ 4 วัน 6 วัน และ 8 วัน ปริมาณแป้งในหัวจะลดลงเหลือ 20.07 13.13 และ 9.94 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ภายในเวลาเพียง 6 วันหลังจากขุดปริมาณแป้งจะลดไปประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ (จาก 23.01 % เหลือ 13.13 %) และเมื่อเก็บหัวไว้ 8 วันหลังขุดปริมาณแป้งจะลดไปประมาณ 14 เปอร์เซ็นต์ (จาก 23.01 % เหลือ 9.94 %) ซึ่งจะลดลงไปมาก นอกจากนี้จะมีการเน่าเสียของหัวเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาที่เก็บหัวนานขึ้นด้วย [12] ดังแสดงในตารางที่ 2 [13]

10.5.3 การป้องกันการสูญเสียแป้งในระหว่างการผลิตและการลดปริมาณของเสีย

จากสมดุลมวลสารของกระบวนการผลิตแป้งมันสำปะหลังชนิด Native Starch ทั้งโดยวิธีการที่ไม่มีการนำ นํ้ากลับมาใช้ใหม่ และที่มีการนำ นํ้ากลับมาใช้ใหม่ (Recycle) มีการสูญเสียแป้งประมาณร้อยละ 16-17 (38-40 กิโลกรัมต่อตันรากมันสด) โดยร้อยละ 87 ของแป้งที่สูญเสียไปจะอยู่ในรูปของเหลวคือ นํ้าเสียจากการล้างรากมัน นํ้าเสียจากเครื่อง-ดีแคนเตอร์ นํ้าเสียจากการสกัดแป้ง และนํ้าเสียจากเครื่องแยก (Separator) และอีกประมาณร้อยละ 13 ของแป้งที่สูญเสียไปอยู่ในรูปวัสดุเศษเหลือที่เป็นของแข็ง คือ กากมันสำปะหลัง เปลือกรากมันสด และการสูญเสียแป้งที่ไซโคลนของหน่วยอบแป้ง อย่างไรก็ตามปริมาณการสูญเสียแป้งดังกล่าวยังขึ้นอยู่กับเครื่องมือและประสิทธิภาพการผลิตอีกด้วย โดยข้อเสนอในการป้องกันการสูญเสียแป้งที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตและการลดปริมาณของเสียจากการผลิต มีดังนี้ [10]

10.5.3.1 การควบคุมและรักษากระบวนการผลิตอย่างมีประสิทธิภาพ

การจัดการวัตถุดิบโดยรากมันสำปะหลังที่มีขนาดใหญ่จะต้องถูกแบ่งเป็น 2 ส่วน เพื่อให้เครื่องปอกเปลือกทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ รากมันสำปะหลังที่ส่งถึงโรงงานควรจะต้องนำ เข้าสู่กระบวนการผลิตทันที ในกรณีที่จำ เป็นต้องเก็บไว้รอการผลิตควรเก็บไว้ในลังหรือถัง (bunker) เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อน ลังหรือ ถังเก็บรากมันควรมีความจุเท่ารถบรรทุก 1 คัน( 625 กก./ลบ.ม.) เพื่อสะดวกในการนำ เข้าสู่การผลิตตามลำ ดับเวลาที่รากมันสดมาถึงโรงงาน ควรเก็บรากมันสดไว้ในลังหรือถัง หรือเก็บในที่ร่ม และไม่ควรกองวัตถุดิบบนพื้นคอนกรีต เพื่อป้องกันการสูญเสียแป้ง [14]

ก. การควบคุมระยะเวลาการผลิต (เพื่อลดการสูญเสียแป้งโดยจุลินทรีย์)
การผลิตแป้งมันสำปะหลังชนิด Native starch ใช้เวลาเฉลี่ยน้อยกว่า 1 ชั่วโมง หลีกเลี่ยงการนำ นํ้าแป้งกักเก็บในถังพักในระหว่างการผลิต ควบคุมให้การผลิตเป็นไปอย่างต่อเนื่อง ตลอดเวลา ป้องกันการทำ งานของจุลินทรีย์ในระหว่างการผลิต หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนสิ่งสกปรกในระหว่างการผลิต ด้วยการใช้ระบบปิดในทุกขั้นตอน ทำการแยก fruit water ออกจากรากมันสำปะหลังเนื่องจากมีสารอาหารที่เหมาะต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ควบคุมการผลิตและการใช้นํ้ากำ มะถัน ใช้ผ้ากรองแป้งที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วในขณะทำ การบรรจุป้องกันการรวมตัวของแป้งเป็นก้อนตามผนังของถัง หรือท่อด้วยการควบคุมอุณหภูมิของผลผลิต [11,14]

ข. ปรับปรุงวิธีการสกัดและแยกแป้ง (เพื่อให้ได้ผลผลิตสูงสุด)
ตรวจสอบเครื่องมือ/อุปกรณ์ที่ใช้ในการสับและบดรากมันสำปะหลังเพื่อให้การสับและบดมีประสิทธิภาพสูงสุด ควบคุมการไหลของนํ้าแป้งและนํ้าแบบ counter-current ควบคุมประสิทธิภาพของการแยกเศษดินทรายออกจากรากมันสำปะหลังและกากมันออกจากแป้งมันสำปะหลังก่อนนำเข้าสู่ขั้นตอนการทำ ให้แป้งบริสุทธิ์ เพื่อรักษาประสิทธิภาพของอุปกรณ์ รักษาอุปกรณ์ที่ใช้ในการแยกแป้ง เช่น ไซโคลนและเครื่องเซนตริฟิวจ์ด้วยการตรวจสอบ ล้าง ซ่อมบำรุงอย่างสมํ่าเสมอ [11,14]

ค. หลีกเลี่ยงการสูญเสียผลิตภัณฑ์ระหว่างการล้างในการผลิตแบบ batch
ตรวจสอบว่านำ ผลิตภัณฑ์ออกจากถัง ท่อและปั๊มจนหมดแล้วเมื่อสิ้นสุดการผลิตและก่อนการล้าง ตรวจสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดักแป้งที่ปลิวออกจากกระบวนการผลิตแป้งมันสำปะหลังและแป้งมันดัดแปรในขั้นตอนการทำให้แห้ง บำรุงรักษาไซโคลน(cyclone) และ Scrubber และผ้ากรองใน Bag filter ควบคุมระบบอัตโนมัติที่ควบคุมการทำ งานของเครื่องเป่าลมร้อน (flash-dryer) [7,13]

ง. ควบคุมประสิทธิภาพการผลิตก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์
ควบคุมปริมาตรอากาศที่จะให้ทำ ปฏิกิริยากับไอของกำ มะถันไม่ให้มากเกินไป เพราะจะทำ ให้อุณหภูมิขณะเผาไหม้ลดลงและปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างไม่สมบูรณ์ ควบคุมปริมาณของอากาศที่จะเข้าทำ ปฏิกิริยาการผสมระหว่างอากาศและไอของกำ มะถันที่สมํ่าเสมอจะทำให้ไม่มีปริมาณของก๊าซออกซิเจนเหลือพอที่จะทำ ให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นต่อจนเกิดเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ [7]

จ. ควบคุมพารามิเตอร์ที่จำเป็นในการผลิตแป้งดัดแปรและแป้งแปรรูป ได้แก่
ความเข้มข้นของสารเคมีที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา และสารเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิ และพีเอชในการเกิดปฏิกิริยาระยะเวลาที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา [7]

10.5.3.2 การปรับปรุงกระบวนการผลิต

การปรับปรุงเทคโนโลยีในการผลิตนอกจากจะส่งผลต่อคุณภาพของแป้งแล้วยังสามารถช่วยลดมลภาวะจากกระบวนการผลิตอีกด้วย

ก. การทำ ความสะอาดราก และการขนส่งวัตถุดิบ
ปรับปรุงวิธีกำ จัดเศษดินและทรายออกจากรากมันด้วยวิธีที่ไม่ใช้นํ้า เพื่อลดปริมาณความสกปรกของนํ้าเสียจากการผลิต)ในการขนส่งรากมันสดเข้าสู่กระบวนการผลิตควรจะมีการกำจัดเศษดินทรายอย่างต่อเนื่อง การล้างรากมันสำปะหลังใช้นํ้าล้างโดยการฉีดพ่นไปยังรากมันสำปะหลังในทิศทางสวนกัน (countercurrent) [2]

ข. การแยก Fruit water
อาจใช้ hydrocyclone แทนที่ดีแคนเตอร์ (decanter) เนื่องจากได้รับ fruit water ที่มีความเข้มข้นสูงเนื่องจากไม่ถูกปนเปื้อนด้วยนํ้าเสีย ประสิทธิภาพการแยก fruit water ด้วยดีแคนเตอร์ 80% ประสิทธิภาพการแยก fruit water ด้วยไฮโดรไซโคลน 95% หรือใช้นํ้ากำ มะถันในปริมาณน้อย (แยก fruit water ออกได้มาก) ใช้นํ้าในปริมาณตํ่ากว่าระดับเสียงตํ่ากว่า ค่าบำ รุงรักษาตํ่ากว่า ไม่มีการใช้เครื่องสูบนํ้าระหว่างหน่วยของไซโคลน เมื่อแยก fruit water ออกจากนํ้าทิ้งรวมจากกระบวนการผลิต จะสามารถลดปริมาณความสกปรกในรูปสารอินทรีย์ที่จะต้องบำบัด เมื่อใช้ดีแคนเตอร์แยก ประมาณ 34 กก.ซีโอดี/ตันรากสด (เท่ากับ 55%ของปริมาณความสกปรกในนํ้าเสียรวม) เมื่อใช้ไฮโดรไซโคลนแยก ประมาณ 40 กก.ซีโอดี/ตันรากสด (เท่ากับ 65%ของปริมาณความสกปรกในนํ้าเสียรวม) [2,7]

ค. การเพิ่มความเข้มข้นของนํ้าแป้ง
อาจใช้ไฮโดรไซโคลนจำ นวน 6-12 ขั้นตอนแทนเครื่องแยกแบบหมุนเหวี่ยง (Centrifugal separator) เนื่องจาก ประสิทธิภาพการล้างสูงกว่า ต้องการนํ้าใช้ในปริมาณน้อยกว่า เสียงดังน้อยกว่า และมีค่าบำ รุงรักษาตํ่ากว่า [2]

10.5.3.3 การลดปริมาณนํ้าเสีย

ในการลดปริมาณนํ้าเสียด้วยการนำ นํ้าทิ้งจากแต่ละขั้นตอนกลับมาใช้ใหม่ มีข้อพิจารณาดังนี้

• มีผลดีในด้านการลดการใช้ทรัพยากรนํ้า
• เพิ่มการสะสมของสารแขวนลอยหรือเกลือในนํ้าใช้มากขึ้น
• เพิ่มการกัดกร่อนของระบบท่อส่งนํ้าในกระบวนการผลิต
• เป็นการสะสมของสารต่าง ๆ ที่อาจเป็นอันตรายต่อการทำ งานของจุลินทรีย์ในระบบบำบัดนํ้าเสียแบบชีววิทยา

ในปัจจุบันโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังชนิด Native Starch ส่วนใหญ่จะนำ นํ้าเสียบางส่วนกลับไปใช้ในกระบวนการผลิตใหม่ โดยเฉพาะนำนํ้าเสียที่เกิดจากเครื่องแยก และเครื่องอัดกากกลับไปใช้ในการล้างรากมันสำปะหลัง ซึ่งเป็นขั้นตอนแรก โดยวิธีนี้จะสามารถลดปริมาณนํ้าเสียลงไป เหลือปริมาณนํ้าเสียที่ต้องบำ บัดประมาณ 3.8 ลูกบาศก์เมตร/ตันรากมันสด หรือสามารถลดปริมาณนํ้าเสียลงได้ประมาณร้อยละ 34 ในขณะที่โรงงานที่ไม่มีการนำ นํ้าทิ้งกลับมาใช้ใหม่ จะกำ เนิดนํ้าเสียในปริมาณเฉลี่ยสูงถึง 5.8 ลูกบาศก์เมตร/ตันรากมันสด อย่างไรก็ตามโรงงานที่มีกำ ลังการผลิตสูง ๆ (1,000-2,000 ตันรากสด/วัน) บางแห่งอาจสามารถลดการใช้นํ้าลงเหลือเพียง 1.5-2.0 ลูกบาศก์เมตร/ตันรากมันสด [8]