โครงงาน CMC ปี63

โครงงานวทิ ยาศาสตร์
เรอ่ื ง

สมบตั ขิ องคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสจากเสน้ ใยพืช
Properties of Carboxymethylcellulose (CMC) from Plant Fiber

โดย

นางสาววลิ าวลั ย์ สระโร

นางสาวสริ ิพร ขนุ ฤทธแ์ิ กว้

นางสาวอมรรัตน์ เนยี มใหม่

โรงเรยี นเทศบาล ๕ (วัดหัวป้อมนอก)

รายงานฉบับนี้เปน็ สวนประกอบของโครงงานวิทยาศาสตร์ ระดบั มธั ยมศึกษาตอนปลาย
ในการประกวดโครงงานวิทยาศาสตร์ จัดโดย สมาคมวทิ ยาศาสตร์แหง่ ประเทศไทย
ในพระบรมราชปู ถัมภ์ – องคการพิพธิ ภณั ฑ์วิทยาศาสตร์แหงชาติ
เนอื่ งในวนั วทิ ยาศาสตร์แหงชาติ
ระหว่างวันที่ 4-6 เดอื นตุลาคม พ.ศ. 2563

ข

โครงงานวิทยาศาสตร์
เรือ่ ง

สมบัตขิ องคาร์บอกซเี มทลิ เซลลโู ลสจากเส้นใยพชื
Properties of Carboxymethylcellulose (CMC) from Plant Fiber

โดย

นางสาววิลาวลั ย์ สระโร

นางสาวสริ พิ ร ขนุ ฤทธแ์ิ ก้ว

นางสาวอมรรตั น์ เนียมใหม่

โรงเรียนเทศบาล ๕ (วัดหัวป้อมนอก)

อาจารย์ทป่ี รกึ ษาพิเศษ
นางสาวอนงค์นาถ ปราบรัตน์

อาจารย์ท่ีปรึกษา
นางสาวสาวบน เดน็ หมดั

ค

ช่ือโครงงาน สมบตั ขิ องคารบ์ อกซีเมทลิ เซลลูโลสจากเสน้ ใยพืช

(Properties of Carboxymethylcellulose (CMC) from Plant Fiber)

สาขา วทิ ยาศาสตร์กายภาพ

ชอื่ นักเรียน 1. นางสาววลิ าวัลย์ สระโร

2. นางสาวสริ ิพร ขนุ ฤทธ์แิ ก้ว

3. นางสาวอมรรัตน์ เนยี มใหม่

ชือ่ อาจารย์ที่ปรกึ ษา นางสาวสาวบน เด็นหมัด

ชื่อโรงเรียน โรงเรียนเทศบาล ๕ (วัดหวั ป้อมนอก)

สถานท่ีตดิ ตอ่ ถนนริมทางรถไฟ ตำบลบ่อยาง อำเภอเมืองสงขลา จังหวัดสงขลา

โทรศัพท์ 0-7432-1601 โทรสาร 0-7431-6142 E-mail [email protected]

บทคดั ย่อ

โครงงานวิทยาศาสตร์ เร่ือง สมบัติของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชมีวัตถุประสงค์

1) เพ่ือศึกษาและเปรียบเทียบปริมาณของผลผลิตและค่าระดับการแทนที่ของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจาก

เส้นใยพืช 2) ศึกษาและเปรียบเทียบสมบัติทางกายภาพของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชและ

ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้าโดยนำเส้นใยพืชมาสกัดเซลลูโลสด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

(NaOH) 6% w/v กำจัดลิกนินด้วยสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรด์ (NaOCl) 1% w/v สังเคราะห์คาร์บอกซี

เมทิลเซลลูโลสโดยนำเซลลูโลสท่ีสกัดได้ 5 g ทำปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น

40% w/v ไอโซโพรพานอล 20 cm3 และกรดโมโนคลอโรแอซิติก 6.25 g กรองและล้างตะกอนด้วย

สารละลายเอทานอล 70% และสารละลายเมทานอล 70% นำคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืช

ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้ามาศึกษาความหนา ความสามารถในการทนต่อสารเคมีเม่ือทดสอบ

ด้วยสารละลาย NaOH 6 mol/dm3 สารละลายกรด HCl 6 mol/dm3 และนำ้ ผลการศึกษา พบว่า

1. เสน้ ใยตน้ กลว้ ยมปี รมิ าณของผลผลติ คาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสมากท่สี ดุ รองลงมาคือ เส้นใยใบ

สับปะรด เสน้ ใยใบธปู ฤๅษี และเส้นใยใบอ้อย ตามลำดับ

2. เส้นใยใบสับปะรดมีค่าระดับการแทนท่ีมากท่ีสุด รองลงมาคือ เส้นใยใบธูปฤๅษี เส้นใยใบอ้อย และ

เสน้ ใยตน้ กล้วย ตามลำดับ

3. ความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรดเป็น 2.38 เท่าของฟิล์มคาร์บอกซี

เมทิลเซลลโู ลสทางการค้า

4. ฟลิ ์มคารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลสจากเสน้ ใยใบสับปะรดมีความสามารถในการทนตอ่ สารเคมีมากกว่า

ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้า โดยความสามารถในการทนต่อสารละลาย NaOH 6 mol/dm3

มากกว่าสารละลายกรด HCl 6 mol/dm3 และนำ้ ตามลำดับ

ง

กติ ติกรรมประกาศ

การทำโครงงานวิทยาศาสตร์เร่ือง สมบัติของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชคร้ังน้ีสำเร็จลุล่วง
เนื่องจากได้รบั ความร่วมมอื จากนายมนิต เพชรสุวรรณ ผอู้ ำนวยการสถานศึกษาโรงเรียนเทศบาล ๔ (บ้านแหลมทราย)
ช่วยปฏิบัติราชการผู้อำนวยการสถานศึกษาโรงเรียนเทศบาล ๕ (วัดหัวป้อมนอก) ครูสุมณฑา เอมเอก ครูศักดิ์ดา เอมเอก
ครูอนงค์นาถ ปราบรัตน์ ครูปัทมา วุฒิสมัย และครูสาวบน เด็นหมัด ตลอดจนผู้ปกครอง เพ่ือน ๆ พี่ ๆ ท่ีได้ให้
คำแนะนำ เอ้อื เฟอื้ ข้อมลู อปุ กรณแ์ ละสถานทใ่ี นการจัดทำโครงงาน

คณะผู้จดั ทำจงึ ใคร่ขอขอบพระคุณมา ณ โอกาสนด้ี ้วย

คณะผู้จัดทำ
1 ตลุ าคม 2563

สารบัญ จ

เรื่อง หน้า
บทคัดย่อ ค
กิตตกิ รรมประกาศ ง
บทที่ 1 บทนำ 1
1
- ที่มาและความสำคัญของโครงงาน 2
- วัตถุประสงคข์ องการศึกษาค้นคว้า 2
- ขอบเขตของการศึกษาคน้ คว้า 2
- สมมติฐานของการศึกษาค้นคว้า 2
- ตวั แปรท่เี กยี่ วข้อง 3
- ประโยชนท์ ค่ี าดวา่ จะไดร้ บั 3
- นิยามเชงิ ปฏิบตั ิการ 4
บทท่ี 2 เอกสารทเี่ กีย่ วขอ้ ง 8
บทท่ี 3 อปุ กรณแ์ ละวธิ ีการทดลอง 8
- อุปกรณแ์ ละสารเคมี 8
- วิธกี ารทดลอง 10
บทท่ี 4 ผลการทดลอง 12
บทท่ี 5 สรปุ อภิปรายผลการทดลอง 15
บรรณานกุ รม 16
ภาคผนวก

สารบญั ตาราง ฉ

ตารางท่ี หน้า
1 ปริมาณของผลผลิตคารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชชนดิ ต่าง ๆ 10
2 ค่าระดับการแทนที่ (DS) คาร์บอกซเี มทิลเซลลโู ลสจากเส้นใยพชื ชนดิ ตา่ ง ๆ 11
3 สมบตั ิทางกายภาพของฟลิ ม์ คาร์บอกซีเมทลิ เซลลูโลสชนิดตา่ ง ๆ 11
4 ปรมิ าตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (cm3) ทีใ่ ช้ในการหาค่าระดับการแทนที่ 17
5 ความหนาของฟลิ ์มคารบ์ อกซเี มทิลเซลลูโลสชนิดต่าง ๆ 18

บทที่ 1
บทนำ

ทีม่ าและความสำคญั ของโครงงาน

ตลาดของฟลิ ์มพลาสติก เช่น ฟลิ ์มกันรอย ฟิลม์ กนั กระแทก และฟิลม์ ถนอมสายตาเตบิ โตอย่างรวดเร็ว
และขยายวงกว้างควบคู่ไปกับการเติบโตของตลาดอปุ กรณส์ ื่อสาร เช่น สมาร์ทโฟนแท็บเลต็ และคอมพิวเตอร์
แตฟ่ ิล์มพลาสติกเหลา่ น้ีไม่สามารถย่อยสลายได้ กอ่ ให้เกิดขยะพลาสติกในส่ิงแวดล้อมจำนวนมาก นักเทคโนโลยี
จงึ พฒั นาพลาสตกิ ย่อยสลายได้เพื่อใช้ทดแทนพลาสติกจากปิโตรเลยี มข้นึ โดยพอลิเมอร์ท่ีย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ
และพอลเิ มอรช์ ีวภาพทไี่ ด้รบั ความสนใจอยา่ งแพร่หลายและนา่ สนใจ คอื คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสหรือซเี อ็มซี
ทเี่ ป็นอนพุ ันธ์ของเซลลูโลสอันเกดิ จากการปรับปรุงสมบัติของเซลลูโลสให้เกิดการแทนที่โครงสร้างเดิมด้วยหมู่
เมทิลและหมู่คาร์บอกซีเมทิลที่มีสมบัติเป็นสารเพ่ิมความหนืด ช่วยในการยึดเกาะและใช้เป็นสารคงสภาพได้
ไมม่ กี ลิน่ ไม่มรี ส ไม่มผี ลเสยี ตอ่ ส่ิงแวดล้อมและสามารถละลายน้ำได้ดี (ปยิ พร รม่ แสงและคณะ. 2563)

วิรงรอง ทองดีสุนทรและภาณุพงษ์ ใจวุฒิ (2557) ได้ศึกษาการเตรียมและการวิเคราะห์สมบัติของ
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเปลือกและเนื้อสับปะรดพันธ์ุปัตตาเวีย พบว่า สภาวะท่ีเหมาะสมในการสังเคราะห์
CMC คือ การใช้สารละลาย NaOH 40% w/v และใช้อัตราส่วน Cellulose : Mono-chloroacetic เท่ากับ 1 : 1.2
ท่ีอุณหภูมิ 50 °C ให้ค่า DS อยู่ในช่วง 0.68 - 0.70 ซ่ึงมีค่าใกล้เคียงกับทางการค้า (DS อยู่ในช่วง 0.5 - 1)
และ %Yield สูงสุดของการสังเคราะห์ CMC จากเปลือก แกนและเนื้อสับปะรดเท่ากับ 134 , 136 และ 137 %
w/w Cellulose ตามลำดับ สอดคล้องกับโศรดา กนกพานนท์ ชารีฟ อินทพันธ์และอภิตา บุญศิริ (2560) ได้
ศึกษาการสังเคราะห์คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเปลือกมะพร้าวอ่อนท่ีสกัดเซลลูโลสโดยการต้มด้วย
สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 4 - 10% แล้วนำมาสกัดลิกนินออกด้วยสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรด์
(NaOCl) เข้มข้น 1% ท่ีอุณหภูมิ 75 ๐C พบว่า ผลได้ของการสกัดอยู่ในช่วง 33 - 39 % ของน้ำหนักเปลือกมะพร้าว
บดแห้ง เซลลูโลสที่สกัดได้นำไปสังเคราะห์สารคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสโดยนำไปทำปฏิกิรยิ ากับกรดโมโนคลอโร-
แอซิติกในไอโซโพรพานอลและโซเดียมไฮดรอกไซด์เปรียบเทียบกบั ซีเอ็มซีท่ีผลิตทางการค้าพบวา่ มีความหนืด
ปรากฏสูงกวา่ ประมาณ 3 เทา่ ในขณะที่ค่าระดับการแทนทหี่ มู่ฟังก์ชันในเซลลโู ลสใกล้เคียงกนั ในชว่ ง 0.7 - 0.8
ประกอบกับพรชัย ราชตนะพันธุ์และคณะ (2550) ได้ศึกษาการผลิตฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเปลือก
มะละกอและคณุ สมบัติเชงิ กลของฟลิ ์ม พบวา่ เซลลูโลสถูกดัดแปรโดยทำปฏิกริ ิยากับกรดคลอโรแอซติ ิกได้เป็น
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เม่ือใช้อินฟราเรดสเปกตรัม (IR) ในการตรวจสอบพบหมู่ฟังก์ชันของเซลลูโลสและ
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเปลือกมะละกอ และคุณสมบัติเชิงกลของฟิล์มผสม CMCp : CMCc (25:75)
คลา้ ยกบั คณุ สมบัตขิ องฟลิ ์ม CMCc

คณะผู้จัดทำจึงสนใจศึกษาและเปรียบเทียบปริมาณของผลผลิตและค่าระดับการแทนที่ของคาร์บอกซี
เมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชจำนวน 4 ชนิด คือ ต้นกล้วย ใบอ้อย ใบธูปฤๅษี และใบสับปะรด โดยใช้สารละลาย
NaOH 40% w/v และใช้อัตราส่วน Cellulose : Monochloroacetic เท่ากับ 1 : 1.2 ในไอโซโพรพานอล

2

และศึกษาและเปรียบเทียบสมบัติทางกายภาพของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชท่ีมีปริมาณของ
ผลผลิตและค่าระดับการแทนที่มากท่ีสุดกับฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้าเพื่อเป็นแนวทางในการนำ
ไปพัฒนาฟิล์มบรรจภุ ณั ฑต์ อ่ ไป

วัตถปุ ระสงค์ของการศกึ ษาคน้ ควา้

1. ศกึ ษาและเปรยี บเทยี บปรมิ าณของผลผลติ และคา่ ระดบั การแทนที่ของคารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลส
จากเส้นใยพืช

2. ศึกษาและเปรียบเทียบสมบัติทางกายภาพของฟิลม์ คาร์บอกซเี มทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชและ
ฟิล์มคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสทางการค้า

ขอบเขตของการศกึ ษาคน้ ควา้

ศึกษาและเปรียบเทียบปริมาณของผลผลิตและค่าระดับการแทนท่ีของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจาก
เส้นใยพืช 4 ชนิด คือ ต้นกล้วย ใบอ้อย ใบธูปฤๅษี และใบสับปะรด โดยนำเส้นใยพืชมาสกัดเซลลูโลสด้วย
สารละลาย NaOH 6 % w/v ที่อัตราส่วนเส้นใยจากพืชต่อสารละลายเท่ากับ 1 : 10 แล้วกำจัดลิกนินด้วย
สารละลาย NaOCl 1 %w/v ที่อัตราส่วนเส้นใยพืชต่อสารละลายเท่ากับ 1 : 30 ดัดแปรคาร์บอกซีเมทิล
เซลลูโลสโดยนำเซลลูโลสท่ีสกัดได้ 5 g มาทำปฏิกิริยากับสารละลาย NaOH 40 % w/v ไอโซโพรพานอล
20 cm3 และกรดโมโนคลอโรแอซิติก 6.25 g กรองและล้างตะกอนด้วยสารละลายเอทานอล 70% และ
สารละลายเมทานอล 70% แล้วนำคารบ์ อกซีเมทิลเซลลโู ลสจากเส้นใยพืชที่มปี ริมาณของผลผลิตและค่าระดับ
การแทนที่เหมาะสมท่ีสุดมาข้ึนรูปเพ่ือศึกษาและเปรียบเทียบสมบัติทางกายภาพของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิล
เซลลูโลสจากเส้นใยพืชและฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้าเกี่ยวกับความหนา ความสามารถใน
การทนต่อสารเคมี เมอื่ ทดสอบด้วยสารละลาย NaOH 6 mol/dm3 สารละลายกรด HCl 6 mol/dm3 และน้ำ

สมมตฐิ านของการศกึ ษาคน้ คว้า

1. ถา้ เซลลโู ลสจากเส้นใยพชื ตา่ งชนดิ กนั ดงั น้ันปรมิ าณของผลผลิตและค่าระดบั การแทนที่ของ
คาร์บอกซเี มทิลเซลลูโลสต่างกัน

2. ถ้าชนิดของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสต่างกัน ดังน้ันสมบัติทางกายภาพของฟิล์มคาร์บอกซี
เมทิลเซลลโู ลสตา่ งกัน

ตวั แปรท่เี กีย่ วข้อง

ตอนที่ 1 การศกึ ษาและเปรียบเทยี บปรมิ าณของผลผลิตและคา่ ระดับการแทนท่ี
ตัวแปรต้น : ชนดิ ของเสน้ ใยพชื
ตัวแปรตาม : ปรมิ าณของผลผลิตและคา่ ระดบั การแทนทขี่ องคารบ์ อกซีเมทลิ เซลลโู ลส
ตวั แปรควบคุม 1. นำ้ หนักของเสน้ ใยพืช

2. กระบวนการสกัดเซลลูโลสจากพืช
3. กระบวนการสังเคราะห์คารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลส
4. อณุ หภมู ิ

3

ตอนที่ 2 การศึกษาและเปรียบเทียบสมบตั ทิ างกายภาพของฟลิ ์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส
ตัวแปรต้น : ชนิดของฟลิ ์มคาร์บอกซเี มทลิ เซลลโู ลส
ตวั แปรตาม : ความหนาและความสามารถในการทนต่อสารเคมี
ตวั แปรควบคุม 1. นำ้ หนักของคาร์บอกซีเมทลิ เซลลูโลส

2. ขนาดของชน้ิ ทดสอบ
3. ชนดิ ของสารทดสอบ
4. ความเขม้ ข้นของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)
5. ความเขม้ ข้นของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl)

ประโยชน์ที่คาดวา่ จะไดร้ บั

1. สามารถผลิตคาร์บอกซีเมทลิ เซลลูโลสจากเสน้ ใยพืชชนิดต่าง ๆ เชน่ ตน้ กล้วย ใบอ้อย ใบธูปฤๅษี
และใบสับปะรด

2. ได้รับความรเู้ ก่ียวกบั การวิเคราะห์สมบัติของคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสจากเส้นใยพชื
3. ได้รบั ความรเู้ ก่ยี วกับสมบตั ิทางกายภาพของฟิล์มคารบ์ อกซเี มทิลเซลลูโลสทผ่ี ลิตจากคาร์บอกซี
เมทลิ เซลลูโลสจากเสน้ ใยพชื และฟลิ ม์ คารบ์ อกซเี มทิลเซลลูโลสทางการคา้
4. เปน็ การเพม่ิ มลู คา่ และใชป้ ระโยชนจ์ ากวัสดเุ หลือท้งิ
5. เปน็ การลดปริมาณขยะ และนำวสั ดเุ หลือทงิ้ มาใช้ใหเ้ กดิ ประโยชนส์ ูงสุด

นิยามเชงิ ปฏิบตั กิ าร

1. คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืช คือ สารท่ีได้จากกระบวนการสังเคราะห์คาร์บอกซีเมทิล
เซลลูโลสจากเส้นใยพืช เชน่ ตน้ กล้วย ใบออ้ ย ใบธูปฤๅษี และใบสับปะรด

2. การวิเคราะห์สมบัติของคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสจากเส้นใยพืช คือ การหาค่าปรมิ าณของผลผลิต
และคา่ ระดับการแทนทค่ี าร์บอกซเี มทิลเซลลโู ลสจากเส้นใยพชื

3. ค่าปริมาณของผลผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (%Yield of CMC) คือ ร้อยละของอัตราส่วน
น้ำหนกั คาร์บอกซเี มทิลเซลลโู ลสตอ่ น้ำหนกั เซลลูโลส

4. ค่าระดับการแทนท่ี (Degree of Substitution; DS) คือ ค่าเฉล่ียการแทนท่ีหมู่ไฮดรอกซิลด้วยหมู่
คาร์บอกซีเมทิลบนโมเลกุลของกลูโคส วัดด้วยวิธีการไทเทรตกับสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเพ่ือหาปริมาณ
โซเดียมไฮดรอกไซด์ทีเ่ หลืออยู่ภายหลังการแทนทหี่ มู่ฟังก์ชนั ของคารบ์ อกซีเมทิลเซลลโู ลสเกลอื โซเดยี ม

5. ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืช คือ วัสดุชนิดหน่ึงที่ได้จากการขึ้นรูปคาร์บอกซีเมทิล-
เซลลูโลสจากเสน้ ใยพชื ท่มี ปี ริมาณของผลผลติ และค่าระดบั การแทนที่เหมาะสมทีส่ ดุ

6. สมบัติทางกายภาพของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืช หมายถึง ความหนา และ
ความสามารถในการทนต่อสารเคมี เมื่อทดสอบด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 6 mol/dm3 สารละลาย
กรดไฮโดรคลอริก 6 mol/dm3 และน้ำ

4

บทที่ 2
เอกสารที่เกี่ยวขอ้ ง

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (Carboxymethylcellulose , CMC)

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นไฮโดรคอลลอยด์ท่ีเป็น

คาร์โบไฮเดรตท่ีเกิดจากการแปรหรือปรับปรุงคุณสมบัติของเซลลูโลสซ่ึงเป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์พืชให้

เกิดการแทนท่ีโครงสร้างเดิมด้วยหมู่เมทิลและหมู่คาร์บอกซีเมทิล คุณสมบัติทั่วไปของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ทางการคา้ คอื ละลายน้ำได้ มีสีขาวถึงครีม ไม่มีกล่ิน ไม่มรี ส ไม่เปน็ พิษและมีลักษณะเป็นผง ความสามารถใน

การละลายของคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลสขึ้นอยู่กบั ค่าระดับการแทนที่ (Degree of Substitution , DS) คารบ์ อกซี

เมทิลเซลลูโลสทางการค้าจะมีค่า DS อยู่ระหว่าง 0.5 - 1.4 ค่า DS น้ีขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอีเทอริไฟอิง-

เอเจนต์ อุณหภูมแิ ละระยะเวลาในการเกิดปฏิกิริยาการแทนท่ีของหมู่ Carboxymethyl จะแทนทไี่ ดม้ ากท่ีสุด

3 หมู่ต่อแอนไฮโดรกลูโคส 1 หน่วย คือ DS = 3 ซ่ึงเป็นค่า DS สูงสุดท่ีจะเกิดได้ของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

(วริ งรอง ทองดีสุนทรและภาณุพงษ์ ใจวุฒ.ิ 2557 : 12)

การสังเคราะห์คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ทำได้โดยการนำเซลลูโลสมาทำปฏิกิริยาแอลคาไลเซชัน

(Alkalization) และปฏิกิริยาคาร์บอกซีเมทิลเลชัน (Carboxymethylation) การใช้งานคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ในอุตสาหกรรมข้ึนอยู่กับสมบัติต่าง ๆ ได้แก่ ค่าระดับการแทนที่ (Degree of Substitution , DS) ความบริสุทธิ์

การละลาย และความหนืดปรากฏ (Apparent Viscosity) โดยค่าระดับการแทนท่ี (Degree of Substitution , DS)

บอกถึงค่าเฉล่ียการแทนท่ีหมู่ไฮดรอกซิลด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิลบนโมเลกุลของกลูโคสมีค่าต้ังแต่ 0 - 3 ใน

ระดับการค้า คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีค่า DS ต้ังแต่ 0.4 - 1.5 โดยค่า DS ต้ังแต่ 0.6 ขึ้นไปจะทำให้คาร์บอกซี

เมทิลเซลลูโลสละลายน้ำได้ดี แต่ถ้าค่าต่ำกว่า 0.2 จะไม่ละลายน้ำ ในการเตรียมคาร์บอกซิเมทิลเซลลูโลส

จะต้องใช้เยอ่ื เซลลูโลสท่ีมีปริมาณแอลฟาเซลลูโลส หรอื เซลลูโลสคุณภาพสูงซ่ึงอาจเตรียมได้จากวตั ถุดิบตา่ ง ๆ

และวิธีทางเคมีที่แตกต่างกัน ในต่างประเทศส่วนใหญ่ผลิตเซลลูโลสจากไม้ยืนต้นจำพวกสนและยูคาลิปตัส

ทั้งน้ีการควบคุมคุณภาพเย่ือเซลลูโลสที่ได้ให้คงท่ีมีความจำเป็นอย่างย่ิงในการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมขนาด

ใหญ่ซ่ึงต้องใช้วัตถุดิบจำนวนมาก เพราะการใช้วัตถุดิบจำพวกพืชไร่ที่มีคุณภาพและปริมาณแตกต่างกันจาก

หลาย ๆ แหล่งจะทำใหไ้ ด้เยอ่ื เซลลโู ลสทมี่ ีคุณสมบัติไม่คงท่ี (กฤษณเวช ทรงธนศกั ดิแ์ ละวิทวัส จิรฐั พงศ.์ 2554)

การวเิ คราะห์สมบัติของคาร์บอกซเี มทิลเซลลูโลส

1. ปริมาณของผลผลติ คาร์บอกซเี มทิลเซลลูโลส (Yield of CMC (%) คำนวณไดจ้ าก

% yield of CMC = Weight of CMC (g) x 100
Weight of Cellulose (g)

2. ค่าระดับการแทนที่ (Degree of Substitution ; DS) โดยวิธี Potentionmeter Titration ซ่ึง

การเกิดคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสประเมินจากค่าระดับการแทนที่ของหมู่คาร์บอกซีเมทิลในเซลลูโลส หรือ DS

ตามมาตรฐาน ASTM D 1439 - 03 หลักการคือ ละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในกรด HNO3 2 M คนให้

5

ผสมกันเป็นเวลา 2 นาทีเพื่อให้หมู่ไนเตรทไปแทนที่หมู่คาร์บอกซีเมทิลในคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสได้เป็น
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในรูปกรด (Acid CMC) ทำการล้างกำจัดกรดส่วนเกินออกด้วยเอทานอลและนำไปอบ
ให้แห้ง นำคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในรูปกรดไปละลายในสารละลาย NaOH 0.5 นอร์มอลเพื่อเปล่ียนคาร์บอกซี
เมทิลเซลลูโลสในรูปกรดให้เป็นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเกลือโซเดียมท่ีละลายได้นำไปไทเทรตกับสารละลาย
กรด HCl 0.3 N โดยใช้สารละลายฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอนิ ดิเคเตอร์เพ่ือหาปรมิ าณสารละลาย NaOH ท่ีเหลืออยู่
ในสารละลาย คำนวณหาปริมาณสารละลาย NaOH ที่ทำให้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสกลายเป็นเกลือเพ่ือหา
ระดบั การแทนทขี่ องหมฟู่ ังกช์ นั ดังนี้

%CM = (V0 − Vn ) x 0.0058 x 100
M

DS = 162 x %CM
5800 - (57 x %CM)

โดยที่ V0 = ปริมาตรในการไทเทรต Blank (cm3)
Vn = ปรมิ าตรในการไทเทรตตัวอย่าง (cm3)
M = นำ้ หนักตัวอย่าง (g)

เสน้ ใยจากพืช
1. กลว้ ย

http://www.monmai.com
กลว้ ยน้ำวา้ ช่อื วิทยาศาสตร์ Musa ABB group (triploid) cv. “Nam Wa”
กล้วยน้ำว้าเป็นกล้วยพันธ์ุหน่ึงพัฒนามาจากลูกผสมระหว่างกล้วยป่ากับกล้วยตานีจัดเป็นพืชล้มลุก
ลำต้นสูงประมาณ 3.5 เมตร ลำต้นท่ีอยู่เหนือดินรูปร่างกลม กาบเรียงเวียนซ้อนกันเป็นลำต้นเทียม สีเขียวอ่อน
ลำต้นส้ันอยู่ใตด้ นิ ใบออกเรียงสลบั รูปขอบขนาน กว้าง 25-40 เซนตเิ มตร ยาว 1-2 เมตร ปลายใบมน ขอบใบเรยี บ
แผ่นใบเรียบ สีเขียว ด้านล่างมีนวลสีขาว เส้นใบขนานกันในแนวขวาง บริโภคกันอย่างแพร่หลาย ปลูกง่าย
รสชาตดิ ี (มหาวิทยาลัยมหิดล. 2563)
2. ออ้ ย

https://medthai.com
ออ้ ย ชื่อวิทยาศาสตร์ : Saccharum officinarum L.
อ้อยเป็นไม้ล้มลุกสูง 2-5 เมตร แตกกอแน่น ลำต้นสีม่วงแดงตั้งหรือมีโคนทอดเอน มีไขสีขาวปกคลุม
ไม่แตกกงิ่ กา้ น ใบเด่ียวเรียงสลับเป็น 2 แถว กวา้ ง 2.5-5 เซนติเมตร ยาว 0.5-1 เมตร ใบต้ังหรอื ทอดโค้ง ขอบใบ
มหี นามเล็ก ๆ ผลเปน็ ผลแบบผลธัญพชื แห้งและมีขนาดเล็กใบเหมือนใบข้าวทข่ี นาดใหญ่ขน้ึ (มลู นิธิวิกิพเี ดยี . 2563)

6

3. ธูปฤๅษี

https://medthai.com
ธปู ฤๅษี ชอื่ วทิ ยาศาสตร:์ Typha angustifolia
ตน้ ธูปฤๅษีมีถิ่นกำเนดิ ในทวปี ยุโรปและอเมรกิ า จัดเป็นไม้ลม้ ลุกมีอายุหลายปี เหงา้ กลม แทงหน่อข้ึน
เป็นระยะสั้น ๆ ลำต้นต้ังตรง มีความสูงประมาณ 1.5-3 เมตร เจริญเติบโตได้ดีในพ้ืนที่ ชุ่มน้ำ ขยายพันธุ์ด้วย
ผลหรือเมล็ด พบข้ึนตามหนองน้ำ ลุ่มน้ำท้ังน้ำจืดและน้ำเค็ม ตามทะเลสาบหรือริมคลองรวมไปถึงตามที่โล่ง
ทว่ั ๆ ไป ใบเปน็ ใบเดี่ยว มกี าบใบเรยี งสลับในระนาบเดียวกนั ลักษณะใบเปน็ รปู แถบ (เมดไทย. 2563)
4. สบั ปะรด

https://www.thaikasetsart.com
สบั ปะรด ชอ่ื วทิ ยาศาสตร:์ Ananas comosus
ไม้ล้มลุกสูง 90-100 เซนติเมตร มีลำต้นอยู่ใต้ดิน ใบเดี่ยวเรียงสลับซ้อนกันถี่มากรอบต้นกว้าง 6.5
เซนติเมตร ยาวได้ถึง 1 เมตร ไม่มีก้านใบ สับปะรดเป็นพืชใบเลี้ยงเด่ียวสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ได้ดี
จงึ เป็นพืชเศรษฐกิจท่สี ำคญั (มลู นธิ วิ ิกิพีเดยี . 2563)
งานวิจัยที่เก่ียวข้อง
วิรงรอง ทองดีสุนทรและภาณุพงษ์ ใจวุฒิ (2557) การเตรียมและการวิเคราะห์สมบัติของคาร์บอกซี
เมทิลเซลลูโลสจากเปลือกและเนื้อสับปะรดพันธุ์ปัตตาเวียโดยสกัดเซลลูโลสจากเปลือก แกน และเนื้อสับปะรด
โดยใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ท่ีอุณหภูมิ 70 °C และ 120 °C พบว่า การสกัดด้วยสารละลาย 30% NaOH
ท่ีอุณหภูมิ 120 °C (1 ชั่วโมง) ให้ค่า % ผลผลิตเซลลูโลสจากเปลือก แกน และเน้ือ (13.23 , 8.56 , 6.87%
โดยน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ) สูงกว่าท่ีได้จากการสกัดท่ีอุณหภูมิ 70 °C (3 ช่ัวโมง) (8.35 , 8.99 , 5.99%โดย
นำ้ หนกั แหง้ ตามลำดบั ) เซลลูโลสทไี่ ด้ถกู สังเคราะห์เป็นคารบ์ อกซีเมทลิ เซลลูโลส (CMC) ด้วยปฏกิ ิริยาอเี ทอริฟเิ คชนั
โดยใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และกรดโมโนคลอโรแอซิติก เม่ือศึกษาผลของความเข้มข้นของโซเดียม-
ไฮดรอกไซด์ท่ีใช้ (20 , 30 , 40 , and 50%w/v) ท่ีอุณหภูมิ 50 °C ต่อค่าระดับการแทนที่ (DS) ของ
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสท่ีได้ พบว่า การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ทำให้ค่า DS ของ
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ได้เพิ่มสูงขึ้น ความเข้มข้น NaOH 40% w/v ให้ค่า DS ของ CMC ที่ได้สูงท่ีสุด คือ
อยู่ในช่วง 0.68 - 0.70 จากน้ันศึกษาผลของอุณหภูมิในการสังเคราะห์คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (50 , 60 และ
70 °C) ความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ท่ีเหมาะสม (40% w/v) ต่อค่า DS %ผลผลิต ความหนืด
ความสามารถในการละลายน้ำ สัณฐานวทิ ยา และโครงสรา้ งหมฟู่ งั ก์ชนั ของคาร์บอกซีเมทลิ เซลลูโลสทผ่ี ลติ ได้
พบว่า เมื่อเพ่ิมอุณหภูมิในการสังเคราะห์จะทำให้ค่า %ผลผลิต ค่า DS และค่าการละลายน้ำของคาร์บอกซี

7

เมทิลเซลลูโลสท่ีได้ลดลง แต่ความหนืดเพ่ิมข้ึน อุณหภูมิการสังเคราะห์ไม่มีผลต่อ FTIR Spectra ของคาร์บอกซี
เมทิลเซลลูโลสซึ่งยังคงแสดงรูปแบบของพีคที่เหมือนกับคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้า การศึกษา
สัณฐานวิทยาพบว่า คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสท่ีได้จากสับปะรดมีผิวที่ขรุขระและมีรูปทรงเส้นใยหลากหลาย
ตรงข้ามกบั สณั ฐานวทิ ยาของคาร์บอกซเี มทิลเซลลูโลสทางการค้าที่แสดงผวิ ที่เรยี บและเป็นเส้นตรง

ศิริพร เต็งรังและคณะ (2558) ได้วิจัยและพัฒนาบรรจุภัณฑ์ พบว่า พลาสติกชีวภาพจากเปลือก
ทุเรียนด้วยการจากนำเส้นใยจากเปลือกทเุ รียนมาสังเคราะห์เป็นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เริ่มจากนำ
เส้นใยทผี่ ่านการฟอกแล้วไปบดให้เป็นผงละเอียด นำไปทำปฏิกริ ิยากับกรดคลอโรแอซิตกิ ในสภาวะด่าง พบว่า
ได้ซีเอ็มซี 138.12% ของน้ำหนักเซลลูโลสตั้งต้น มีลักษณะเป็นผงสีเหลืองอ่อน ละลายน้ำได้ดี มีความบริสุทธ์ิ
95.63% มีค่าองศาการแทนท่ี 0.68 เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร มีความหนืด 429.9 cPs จัดเป็น
ซีเอ็มซีชนิดความหนืดปานกลาง มีต้นทุนการผลิต 23.12 บาท/กรัม เม่ือนำมาข้ึนรูปเป็นแผ่นฟิล์มโดยเติม
สารเติมแต่ง 4 ชนิด คือ กลีเซอรอล ซอบิทอล พอลิเอทิลีนไกลคอล และแคลเซียมคาร์บอเนต ปริมาณ 10 ,
20 , 30 และ 40% โดยน้ำหนัก พบว่า สารละลายทุกกรรมวิธีมีความหนืดแตกต่างกัน แผ่นฟิล์มที่ได้มีความหนา
คา่ สี และเปอร์เซน็ ตก์ ารละลายนำ้ แตกต่างกันอย่างมีนยั สำคัญ (p<0.05)

โศรดา กนกพานนท์ ชารีฟ อินทพันธ์ และอภิตา บุญศิริ (2560) ศึกษาการสังเคราะห์ คาร์บอกซีเมทิล
เซลลูโลสจากเปลือกมะพร้าวอ่อนโดยนำเปลือกมะพร้าวอ่อนเฉพาะส่วนสีขาวเม่ือนำมาห่ัน อบแห้งและบดละเอียด
แล้วมีน้ำหนักประมาณ 16% ของน้ำหนักผลสด เมือ่ วเิ คราะห์ดว้ ยเทคนิค Thermal Gravitational Analysis
พบว่า ประกอบด้วยลิกนิน 35.3% ความช้ืน 6.2% เถ้า 2.5% และพอลิแซ็กคาไรด์ 46.8% ในพอลิแซ็กคาไรด์มี
เซลลูโลส 72.0% และเฮมิเซลลโู ลส 18.0% วัตถุดิบนี้เม่ือนำมาผ่านกระบวนการสกัดเซลลูโลสโดยการต้มด้วย
สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 4 – 10% แล้วนำมาสกัดลิกนินออกด้วยสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรด์
(NaOCl) เข้มข้น 1% ที่อุณหภูมิ 75 ๐C จำนวน 1 - 4 รอบได้ผลการสกัดอยู่ในช่วง 33 - 39% ของน้ำหนักเปลือก
มะพร้าวบดแห้ง แต่พบว่ามีส่ิงเจอื ปนจำพวกลกิ นินในช่วง 22-17% ข้ึนอยู่กับจำนวนรอบของการสกัดลิกนินด้วย
NaOCl เซลลูโลสท่ีสกัดได้น้ีถูกนำไปสังเคราะห์สารคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส นำไปทำปฏิกิริยากับกรดโมโน-
คลอโรแอซิติกในไอโซโพรพานอล โซเดียมไฮดรอกไซด์ได้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสประมาณ 140%
เปรียบเทียบกับน้ำหนักเซลลูโลสเร่ิมต้น การศึกษาคุณสมบัติของ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ผลิตจากเซลลูโลส
เปลือกมะพร้าวอ่อน เมื่อเปรียบเทียบกับคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ผลิตทางการค้าพบว่า มีความหนืดปรากฏ
สงู กวา่ ประมาณ 3 เทา่ ในขณะทค่ี า่ ระดบั การแทนทีห่ มู่ฟงั กช์ ันในเซลลูโลสใกลเ้ คยี งกนั ในชว่ ง 0.7 - 0.8

8

บทท่ี 3
อุปกรณ์และวธิ กี ารทดลอง

อปุ กรณแ์ ละสารเคมี

1. ตน้ กล้วย 18. เครือ่ งชง่ั ดจิ ิตอล (ยห่ี ้อ AND รุ่น FX - 2000)

2. ใบออ้ ย 19. อ่างนำ้ ควบคมุ อณุ หภมู ิ (ยห่ี อ้ MEMMERT

3. ใบธูปฤๅษี รนุ่ WNB22)

4. ใบสับปะรด 20. ตอู้ บลมรอ้ น (ยห่ี อ้ BINDER รุ่น OV-001)

5. คาร์บอกซเี มทลิ เซลลโู ลสทางการค้า 21. ไมโครมิเตอร์

6. สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) 22. บีกเกอร์

7. สารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรด์ (NaOCl) 23. ขวดกำหนดปรมิ าตร

8. กรดโมโนคลอโรแอซติ ิก (C2H3ClO2) 24. แทง่ แก้วคนสาร
9. เมทานอล (CH3OH) 25. จานเพาะเช้ือ
10. เอทานอล (C2H5OH) 26. ปิเปตต์
11. ไอโซโพรพานอล (C3H8O) 27. บิวเรตตพ์ ร้อมลูกยางบิวเรตต์
12. กรดแอซิติก (C2H4O2) 28. กระบอกตวง
13. สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ (HCl) 29. ขวดรูปกรวย

14. สารละลายฟนี อล์ฟทาลีน 30. แผน่ กระจก

15. สารละลายกรดไนตริก (HNO3) 31. เคร่ืองปนั่
16. กระดาษยูนเิ วอรซ์ ัลอินดิเคเตอร์ 32. ผา้ ขาวบาง

17. นำ้ 33. หลอดหยดสาร

วธิ ีการทดลอง

ตอนท่ี 1 การสกัดเซลลูโลสจากพชื : ดดั แปลงจากวธิ ขี องของ Rosa และคณะ (2010) ไดแ้ ก่

1.1 การต้มด้วยด่าง (Alkaline Treatment) นำเส้นใยพืช 20 กรัมเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

(NaOH) ความเข้มข้น 6% w/v ท่ีอัตราส่วนเส้นใยพืชต่อสารละลายเท่ากับ 1 : 10 (w/v) ที่อุณหภูมิ 80 ๐C

เป็นเวลา 2 ชวั่ โมง กรองล้างเยอ่ื ด้วยนำ้ สะอาด นำไปอบท่อี ณุ หภูมิ 60 ๐C เป็นเวลา 12 ช่ัวโมง

1.2 การกำจัดลิกนิน (Delignification) นำเยื่อพืชมาเติมสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรด์ (NaOCl)

1 % w/v ท่ีอัตราส่วนเย่ือพืชต่อสารละลายเท่ากับ 1 : 30 (w/v) ท่ีอุณหภูมิ 75 ๐C 2 ช่ัวโมง กรองล้างเย่ือพืช

ดว้ ยนำ้ สะอาด นำไปอบทอี่ ณุ หภูมิ 60 ๐C 12 ช่วั โมง

ตอนที่ 2 การสังเคราะห์คารบ์ อกซเี มทลิ เซลลโู ลส

2.1 นำเซลลูโลสที่สกัดจากพืชปริมาณ 5 g มาทำปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

ความเข้มข้น 40% w/v จำนวน 40 cm3 และไอโซโพรพานอล 20 cm3 ผสมให้เข้ากันที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา

30 นาที

9

2.2 เติมกรดโมโนคลอโรแอซิติก 6.25 g แล้วผสมให้เข้ากันเป็นเวลา 30 นาที ปิดคลุมสารละลาย
ด้วยอะลูมเิ นยี มฟอยล์ นำเขา้ ไปอบทอ่ี ณุ หภมู ิ 55 ๐C เป็นเวลา 3 ช่วั โมง

2.3 กรองสารละลายและล้างตะกอนด้วยเอทานอล 70% และเมทานอล 70% ปรับค่าพีเอชของ
สารละลายให้เป็นกลางดว้ ยกรดแอซติ ิก อบทอ่ี ุณหภมู ิ 60 ๐C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง

ตอนที่ 3 การวิเคราะห์สมบตั ขิ องคารบ์ อกซเี มทลิ เซลลโู ลส
3.1 ชง่ั คารบ์ อกซีเมทิลเซลลโู ลสทไี่ ด้
3.2 หาค่าระดับการแทนที่ (DS) โดยวธิ ี Potentionmeter Titration ตามมาตรฐาน ASTM D 1439 – 03 ดงั นี้

3.2.1 นำคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลสทไ่ี ด้ 1 g มาละลายกบั กรดไนตรกิ 2 M จำนวน 10 cm3 คนให้ผสม
กันเปน็ เวลา 2 นาที

3.2.2 กรองใหต้ กตะกอนแลว้ ลา้ งดว้ ยเอทานอล 70% และเมทานอล 70% นำตะกอนไปอบแห้ง
3.2.3 เติมสารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ 0.5 M จำนวน 25 cm3
3.2.4 นำสารละลายไปไทเทรตกับสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.3 M โดยใช้สารละลาย
ฟนี อลฟ์ ทาลนี เปน็ อินดเิ คเตอร์

3.2.5 คำนวณค่า %CM และ DS
ตอนท่ี 4 การศึกษาสมบัติทางกายภาพของฟิล์มคาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลส
4.1 นำคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสจากเส้นใยพืชทฟี่ อกแล้วมาบดละเอยี ดและละลายด้วยผงคารบ์ อกซีเมทิล
เซลลโู ลสสังเคราะห์ในอตั ราส่วน 1 : 1 ละลายนำ้ 60 cm3 จากนนั้ นำมาขึน้ รปู เปน็ แผ่นฟลิ ม์ แล้วนำไปตากให้แห้ง
4.2 วดั ความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลสจากเสน้ ใยพืชดว้ ยไมโครมิเตอร์
4.3 ตดั ฟลิ ม์ คาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสจากเส้นใยพชื ขนาด 3X3 cm จำนวน 3 ชิน้ แล้วนำมาทดสอบ
ความสามารถในการทนตอ่ สารเคมี ดังน้ี

4.3.1 ชิ้นท่ี 1 หยดน้ำและนับจำนวนหยดจนฟลิ ์มคารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพชื เมื่อเกิด
ชอ่ งว่าง สงั เกตและบันทกึ ผล

4.3.2 ช้ินที่ 2 หยดสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 6 mol/dm3 และนับจำนวนหยดจนฟิล์ม
คาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลสจากเส้นใยพชื ทเ่ี มอื่ เกิดช่องวา่ ง สงั เกตและบนั ทกึ ผล

4.3.3 ชิ้นท่ี 3 หยดสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 6 mol/dm3 และนับจำนวนหยดจนฟิล์ม
คารบ์ อกซีเมทิลเซลลโู ลสจากเส้นใยพชื เมื่อเกิดช่องวา่ ง สังเกตและบนั ทึกผล

4.4 ทำเช่นเดียวกับข้อ 1-4 แต่เปลี่ยนจากคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยพืชเป็นคาร์บอกซีเมทิล
เซลลโู ลสทางการคา้

10

บทท่ี 4
ผลการทดลอง

1.1 เส้นใยตน้ กลว้ ย 1.2 เส้นใยใบอ้อย 1.3 เสน้ ใยใบธูปฤๅษี 1.4 เส้นใยใบสับปะรด
ภาพท่ี 1 ลักษณะกายภาพของคารบ์ อกซีเมทลิ เซลลูโลสจากเส้นใยพืชชนิดต่าง ๆ

ตารางที่ 1 ปรมิ าณของผลผลิตคาร์บอกซีเมทลิ เซลลูโลสจากเส้นใยพชื ชนดิ ตา่ ง ๆ

เส้นใยพชื ครั้งท่ี น้ำหนกั ของเซลลโู ลส (g) น้ำหนกั ของ CMC (g) % Yield of CMC
5.00 7.55 151.00
1 5.00 8.24 164.80
5.01 8.10 161.68
ตน้ กล้วย 2 5.00 7.96 159.16
3 5.01 4.97 99.20
5.01 5.22 104.19
เฉลย่ี 5.00 5.26 105.20
5.01 5.15 102.86
1 5.01 5.09 101.60
5.00 5.69 113.80
ใบอ้อย 2 5.01 5.80 115.77
3 5.01 5.53 110.39
5.00 7.50 150.00
เฉลย่ี 5.00 7.45 149.00
5.01 7.25 144.71
1 5.00 7.40 147.90

ใบธูปฤๅษี 2
3

เฉลยี่

1

ใบ 2

สบั ปะรด 3

เฉลยี่

จากตารางท่ี 1 พบว่า เส้นใยตน้ กล้วยมีปริมาณของผลผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมากที่สุด (% Yield
= 159.16) รองลงมาคือ เส้นใยใบสับปะรด (%Yield =147.90) เส้นใยใบธูปฤๅษี (%Yield = 110.39) และ
เส้นใยใบอ้อย (%Yield = 102.86) ตามลำดับ

11

ตารางท่ี 2 ค่าระดับการแทนที่ (DS) คาร์บอกซเี มทิลเซลลโู ลสจากเส้นใยพชื ชนิดตา่ ง ๆ

เสน้ ใยพืช ปรมิ าตร HCl เฉล่ีย (cm3) %CM DS

CMC ทางการค้า 42.00 0.00 n/a

ตน้ กลว้ ย 41.13 0.50 0.01

ใบอ้อย 36.20 3.36 0.10

ใบธปู ฤๅษี 30.40 6.73 0.20

ใบสบั ปะรด 21.73 11.76 0.37

จากตารางที่ 2 พบว่า เส้นใยใบสับปะรดมีค่าระดับการแทนที่มากที่สุด (DS = 0.37) รองลงมาคือ

ใบธปู ฤๅษี (DS = 0.20) เส้นใยใบออ้ ย (DS = 0.10) และเสน้ ใยต้นกล้วย (DS = 0.01) ตามลำดบั

ตารางที่ 3 สมบตั ทิ างกายภาพของฟิล์มคารบ์ อกซเี มทิลเซลลูโลสชนดิ ต่าง ๆ

ชนดิ ของฟลิ ์ม ครั้งที่ ความหนา (mm) จำนวนหยดของสารท่ใี ช้ทดสอบ (หยด)
H2O NaOH 6 M HCl 6 M
CMC ทางการคา้ 1 0.08 40 160 90
2 0.08 39 158 90
CMC 3 0.08 40 158 87
ใบสบั ปะรด ค่าเฉล่ยี 0.08 40 159 89
SD 0.00 0.58 1.15 1.73
1 0.19 50 192 110
2 0.19 50 195 115
3 0.20 48 190 113
ค่าเฉลี่ย 0.19 49 192 113
SD 0.00 1.15 2.52 2.52

จากตารางท่ี 3 พบว่า ความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรด
มีค่าเฉลี่ย 0.19 mm มากกว่าความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้าท่ีมีค่าเฉล่ีย 0.08 mm
เม่ือทดสอบความสามารถในการทนต่อสารเคมี พบว่า ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรด
และฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสสังเคราะห์มีความสามารถในการทนต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์
6 mol/dm3 มากกวา่ สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ 6 mol/dm3 และน้ำ ตามลำดับ

12

บทที่ 5
สรปุ อภปิ รายผลการทดลอง

อภิปรายผลการทดลอง

จากตารางท่ี 1 พบว่า เส้นใยต้นกล้วยมีปริมาณของผลผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมากท่ีสุด
(%Yield = 159.16) รองลงมาคือ เส้นใยใบสับปะรด (%Yield =147.90) เส้นใยใบธูปฤๅษี (%Yield = 110.39)
และเส้นใยใบออ้ ย (%Yield = 102.86) ตามลำดับสอดคล้องกบั สมมติฐาน โดยปริมาณเซลลูโลสในพืชจะข้ึนอยู่
กับการเจริญเติบโต สายพันธุ์ของพืชและชนิดพืช ดังนั้นพืชชนิดต่างกันจึงมีปริมาณเซลลูโลสต่างกัน เม่ือนำมา
วิเคราะห์ปริมาณของผลผลิตคารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลสจงึ มคี า่ ต่างกนั

จากตารางที่ 2 พบว่า เส้นใยใบสับปะรดมีค่าระดับการแทนที่มากท่ีสุด (DS = 0.37) รองลงมาคือ
ใบธูปฤๅษี (DS = 0.20) เส้นใยใบอ้อย (DS = 0.10) และเส้นใยต้นกล้วย (DS = 0.01) ตามลำดบั สอดคล้องกับ
สมมติฐาน เน่ืองจากค่าระดับการแทนท่ี (DS) เป็นคุณสมบัติของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่สัมพันธ์กับ
ความสามารถในการละลายน้ำ ซ่ึงในการสังเคราะห์คารบ์ อกซีเมทลิ เซลลูโลสจากเซลลูโลสจากเสน้ ใยของพชื โดย
ใชส้ ารละลาย NaOH 40% w/v เป็น Etherifying Agent ดงั สมการ

Cellulose-OH + NaOH Cellulose-ONa + H2O

ซึ่งสารละลาย NaOH 40% w/v จะช่วยให้เส้นใยเซลลูโลสพองตัวก่อนจะให้หมู่คาร์บอกซีเมทิลเข้าทำปฏิกิริยา

แทนที่หม่ไู ฮดรอกซลิ จนได้เป็นคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลส ดงั สมการ

Cellulose-ONa + ClCH2COONa Cellulose-O-CH2COONa + NaCl
NaOH + ClCH2COONa คารบ์ อกซีเมทิลเซลลโู ลส
HO-CH2COONa + NaCl
Sodium Glycolate

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสสามารถแทนที่อะตอมของไฮโดรเจนของหมู่ (-OH) ใน Anhydroglucose Units
ของเซลลูโลสด้วยหมู่ Alkyl หรือหมู่ของ Substituted Alkyl คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสได้จากการดัดแปลง
โมเลกุลของเซลลูโลสโดยการควบคุมจำนวน Sodiumcarboxymethyl Groups (NaOOC-CH2-) เข้าไปใน
โมเลกุลของเซลลูโลสได้ เม่อื พิจารณาค่าระดบั การแทนที่ พบว่า เสน้ ใยใบสับปะรดมีค่าระดับการแทนท่ีมากท่ีสุด
รองลงมาคือ เส้นใยใบธูปฤๅษี เส้นใยใบอ้อย และเส้นใยต้นกล้วย ตามลำดับ แสดงว่าในการดัดแปรคาร์บอกซี
เมทิลเซลลูโลสจากเซลลูโลสจากเส้นใยของพืชโดยใช้สารละลาย NaOH 40% w/v เป็น Etherifying Agent มี
ความเหมาะสมกับเส้นใย ใบสับปะรด ใบธูปฤๅษี เส้นใยใบอ้อย และเส้นใยต้นกล้วย ตามลำดับ ทั้งนี้เมื่อ
พจิ ารณาคา่ ระดบั การแทนทพี่ บว่า เสน้ ใยใบสบั ปะรด (DS = 0.37) รองลงมาคือ เส้นใยใบธูปฤๅษี (DS = 0.20)
มีค่าระดับการแทนที่มากกว่า 0.2 สามารถละลายน้ำได้ ส่วนเส้นใยใบอ้อย (DS = 0.10) และเส้นใยกล้วย (DS = 0.01)
มีคา่ ระดับการแทนที่น้อยกว่า 0.2 จะไม่สามารถละลายน้ำโดย ท้ังนี้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเซลลูโลสจาก

13

เส้นใยใบสับปะรดมีความเหมาะสมสำหรับผลิตทางการค้าเพราะ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้าทั่วไปมี
Degree Of Substitution 0.4-1.2 ส่วนชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารจะมีไม่เกิน 0.9 เนื่องจากคุณลักษณะ
การละลายของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสไม่เพียงแต่ข้ึนอยู่กับ Degree Of Substitution แต่ยังข้ึนอยู่กับแบบ
การกระจายตัวของ Carboxymethyl Groups ท่ีเข้าไปแทนท่ี Hydroxyl Groups ในโมเลกุล นอกจากน้ี
ผลิตภัณฑ์เซลลูโลสท่ีมี Degree of Substitution (DS) สูงจะมีคณุ สมบัติเป็น Film-Strong ดีกว่าชนิดที่มี DS
ต่ำ เนื่องจากคุณสมบัติของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสท้ังทางฟิสิกส์และเคมี เช่น Degree of Solubility ,
Degree of Polymerization และ Uniformity of Substitution ขนาดของอนุภาค รูปร่าง ความถ่วงจำเพาะ
จึงทำใหม้ ีการผลติ คารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลสหลายชนิดเพื่อจดุ ประสงค์ในการใช้ทีแ่ ตกตา่ งกนั ออกไป

จากตารางท่ี 3 พบว่า ความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรด
มีค่าเฉลี่ย 0.19 mm มากกว่าความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้าท่ีมีค่าเฉลี่ย 0.08 mm
ดังนั้นความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรดเป็น 2.38 เท่าของฟิล์มคาร์บอกซี
เมทิลเซลลูโลสทางการค้า เนื่องจากในการข้ึนแผ่นฟลิ ์มคาร์บอกซเี มทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสบั ปะรดใช้เส้นใย
ใบสับปะรดจึงทำให้อาจจะมีขนาดความหนาของฟิล์มมากกว่าคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้า เม่ือทดสอบ
ความสามารถในการทนต่อสารเคมีพบว่า ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรดและฟิล์ม
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสสังเคราะห์มีความสามารถในการทนต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 6 mol/dm3
มากกว่าสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 6 mol/dm3 และน้ำตามลำดับ โดยฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจาก
เสน้ ใยใบสับปะรดมคี วามสามารถในการทนตอ่ สารเคมมี ากกว่าฟิลม์ คาร์บอกซเี มทิลเซลลโู ลสทางการค้า ดงั น้ัน
แผ่นฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรดจึงเหมาะสมสารท่ีมีสมบัติเบสมากกว่ากรดควรใช้ใน
การทำบรรจภุ ณั ฑ์สำหรบั สารทม่ี สี มบัติเบส เช่น สบู่ ผงซักฟอก เปน็ ต้น

สรปุ ผลการทดลอง

1. เสน้ ใยต้นกล้วยมีปริมาณของผลผลติ คารบ์ อกซีเมทลิ เซลลโู ลสมากทสี่ ุด รองลงมาคือ
เสน้ ใยใบสับปะรด เส้นใยใบธูปฤๅษี และเสน้ ใยใบอ้อย ตามลำดับ

2. เส้นใยใบสบั ปะรดมีค่าระดับการแทนทมี่ ากท่ีสุด รองลงมาคือ เส้นใยใบธูปฤๅษี เส้นใย ใบออ้ ย
และเสน้ ใยตน้ กลว้ ย ตามลำดับ

3. ความหนาของฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยใบสับปะรดเป็น 2.38 เท่าของฟิล์ม
คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการคา้

4. ฟิลม์ คารบ์ อกซีเมทิลเซลลูโลสจากเสน้ ใยใบสบั ปะรดมคี วามสามารถในการทนต่อสารเคมมี ากกว่า
ฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทางการค้า โดยความสามารถในการทนต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์
6 mol/dm3 มากกว่าสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 6 mol/dm3 และน้ำตามลำดับ

14

ขอ้ เสนอแนะ

1. ปริมาณเซลลูโลสท่ีสกัดได้และคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่สังเคราะห์ได้ยังมีค่าต่ำกว่ามาตรฐาน
ควรศกึ ษาวธิ ีการสกดั ใหเ้ หมาะสม เพอ่ื ให้ไดผ้ ลติ ภัณฑท์ ี่มีความบริสุทธม์ิ ากยิง่ ขนึ้

2. ควรศกึ ษาพชื เศรษฐกจิ ชนิดอื่นทค่ี าดวา่ สามารถดัดแปรคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสให้มคี ณุ สมบตั ิ
ใกลเ้ คยี งกับคาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลสทางการคา้

3. ควรใช้ฟลิ ม์ คารบ์ อกซีเมทิลเซลลโู ลสจากเส้นใยใบสับปะรดเป็นบรรจภุ ัณฑ์ใส่สารทมี่ สี มบตั ิเบส

15

บรรณานุกรม

กฤษณเวช ทรงธนศักดิ์และวทิ วัส จิรฐั พงศ์. (2554). “การศึกษาปรมิ าณเซลลูโลส เฮมิเซลลโู ลสและลิกนินจาก
ของเหลือทง้ิ จากพชื เพื่อใชใ้ นการผลติ แผ่นฟิล์มพลาสตกิ ชีวภาพ,”.การประชุมวชิ าการนานาชาติ
วศิ วกรรมเคมีและเคมีประยุกตแ์ ห่งประเทศไทยครง้ั ท่ี 21. วนั ท่ี 10 – 11 พฤศจกิ ายน 2554. :
สงขลา.

ปิยพร ร่มแสง มตั ติกา ไชยลังกา รังสรรค์ กนุ สะนา วชิ ชากร กนั ทรัญ อนุวฒั น์ โรจน์สนิ ทรัพย์และ
นพพล เลก็ สวัสด์.ิ (2563). CMC biopolymer. สบื ค้นจาก
www.agro.cmu.ac.th/absc/data/56/No07.pdf เมื่อวันที่ 10 มถิ นุ ายน 2563.

พรชัย ราชตนะพนั ธ์ุ สุพัฒน์ คำไทย นรวี ิชญ์ ยากี รญั ชดิ า อทุ ยั ยศ. (2550). “การผลติ ฟิล์มคารบ์ อกซเี มทิล
เซลลูโลสจากเปลือกมะละกอและคุณสมบัตเิ ชิงกลของฟิลม์ ,” ในการประชมุ ทางวิชาการของ
มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์ ครง้ั ท่ี 45 30 ม.ค. - 2 ก.พ. 2550. กรงุ เทพมหานคร.: มหาวิทยาลยั
เกษตรศาสตร์.: 790-799.

มหาวิทยาลัยมหดิ ล. (2563). กล้วย. สบื ค้นจาก http://www.medplant.mahidol.ac.th/pubhealth/musa.html
เม่อื วันที่ 20 มถิ นุ ายน 2563.

มลู นธิ วิ ิกิพีเดีย. (2563). สบั ปะรด. สืบค้นจาก https://th.wikipedia.org/wiki เม่อื วนั ที่ 20 มถิ ุนายน 2563.
มูลนิธวิ ิกิพีเดยี . (2563). ออ้ ย. สบื คน้ จาก https://th.wikipedia.org/wiki เมือ่ วนั ท่ี 20 มิถุนายน 2563.
เมดไทย. (2563). 18 สรรพคุณและประโยชนข์ องตน้ ธปู ฤๅษี (กกช้าง). จาก https://medthai.com

เมอ่ื วนั ท่ี 20 มิถุนายน 2563.
วริ งรอง ทองดีสนุ ทรและภาณุพงษ์ ใจวุฒิ. (2557). การเตรียมและการวเิ คราะหส์ มบตั ขิ องคารบ์ อกซีเมทิล

เซลลูโลสจากเปลอื กและเน้ือสับปะรด (Ananas comosus L. Merr) พนั ธ์ุปัตตาเวีย.
กรงุ เทพมหานคร. : สำนักงานคณะกรรมการวจิ ัยแห่งชาต.ิ
ศิรพิ ร เต็งรังและคณะ. (2558). รายงานโครงการวิจัย เรอ่ื ง วจิ ยั และพัฒนาบรรจภุ ณั ฑ์. กรุงเทพมหานคร :
กรมวชิ าการเกษตร.
โศรดา กนกพานนท์ ชารีฟ อินทพนั ธ์และอภติ า บุญศริ ิ. (ตุลาคม-ธันวาคม , 2560). “การสังเคราะห์คาร์บอกซี
เมทิลเซลลโู ลสจากเปลือกมะพร้าวอ่อน,”. วารสารพืชศาสตร์สงขลานครนิ ทร์. 4(4) : xx-xx.
Rosa, M. F. et.al (2010). “Cellulose Nanowhiskers from Coconut Husk Fibers : Effect of
Preparation Conditions on Their Thermal and Morphological Behavior,”. Carbohydrate
Polymers. 81 : 83-92.

16

ภาคผนวก

17

ตารางที่ 4 ปริมาตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ (cm3) ท่ใี ชใ้ นการหาคา่ ระดบั การแทนที่

เสน้ ใยพชื ครัง้ ที่ ขดี เร่ิมต้น ขดี สดุ ท้าย ปริมาตร HCl (cm3)

1 0.00 42.00 42.00

CMCทางการคา้ 2 0.00 42.00 42.00
3 0.00 42.00 42.00

เฉลี่ย 0.00 42.00 42.00

1 0.00 41.10 41.10

ตน้ กลว้ ย 2 0.00 41.10 41.10
3 0.00 41.20 41.20

เฉลยี่ 0.00 41.13 41.13

1 0.00 36.10 36.10

ใบอ้อย 2 0.00 36.30 36.30
3 0.00 36.20 36.20

เฉลีย่ 0.00 36.20 36.20

1 0.00 30.40 30.40

ใบธปู ฤๅษี 2 0.00 30.30 30.30
3 0.00 30.50 30.50

เฉลีย่ 0.00 30.40 30.40

1 0.00 21.80 21.80

ใบสบั ปะรด 2 0.00 21.70 21.70
3 0.00 21.70 21.70

เฉลย่ี 0.00 21.73 21.73

18

ตารางท่ี 5 ความหนาของฟลิ ์มคาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลสชนดิ ตา่ ง ๆ

ชนดิ ฟลิ ม์ คร้ังที่ ความหนา (mm) ค่าเฉลย่ี SD
มุมซา้ ยบน มมุ ขวาบน มุมซา้ ยล่าง มมุ ขวาลา่ ง
CMC 1 0.08 0.01
ทางการคา้ 2 0.07 0.08 0.08 0.09 0.08 0.01
0.08 0.07 0.08 0.08 0.08 0.01
3 0.07 0.07 0.08 0.08 0.08 0.00
ค่าเฉล่ีย 0.07 0.07 0.08 0.08 0.19 0.01
CMC 1 0.19 0.18 0.19 0.19 0.19 0.01
ใบสบั ปะรด 2 0.20 0.19 0.19 0.18 0.20 0.01
0.19 0.20 0.18 0.21 0.19 0.00
3 0.19 0.19 0.19 0.19
คา่ เฉลยี่