ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เยื่อกราฟีนออกไซด์ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและการแยกสีย้อม อย่างไรก็ตาม เยื่อเมมเบรนมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง เช่น อุตสาหกรรมอาหาร
ทีมวิจัยจากศูนย์นวัตกรรมสัตว์น้ำระดับโลก มหาวิทยาลัยชินชู ได้ศึกษาการประยุกต์ใช้เยื่อกราฟีนออกไซด์ในนม เยื่อชนิดนี้มักจะก่อตัวเป็นชั้นสิ่งสกปรกหนาแน่น (คาร์บอน, “เยื่อกราฟีนออกไซด์สำหรับนมปราศจากแลคโตส” บนเยื่อพอลิเมอร์)
ปิดเยื่อกราฟีนออกไซด์ที่ซึมผ่านด้วยแลคโตสและน้ำ ปล่อยให้ไขมัน โปรตีน และโมเลกุลขนาดใหญ่อยู่ในนม
เยื่อกราฟีนออกไซด์มีข้อดีคือสามารถสร้างชั้นการอุดตันที่มีรูพรุน ทำให้ประสิทธิภาพการกรองดีกว่าเยื่อโพลีเมอร์เชิงพาณิชย์ คุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างแบบชั้นที่เป็นเอกลักษณ์ของเยื่อกราฟีนออกไซด์ช่วยเพิ่มการซึมผ่านของแลคโตสและน้ำ ในขณะที่กันไขมัน โปรตีน และแร่ธาตุบางชนิด ดังนั้น เนื้อสัมผัส รสชาติ และคุณค่าทางโภชนาการของนมจึงสามารถคงไว้ได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับฟิล์มโพลีเมอร์เชิงพาณิชย์
เนื่องจากโครงสร้างแบบหลายชั้นที่เป็นเอกลักษณ์ของชั้นป้องกันการปนเปื้อนที่มีรูพรุนและเยื่อกราฟีนออกไซด์ ทำให้ความเข้มข้นของแลคโตสและอัตราการซึมผ่านของแลคโตสสูงกว่าเยื่อกรองนาโนเชิงพาณิชย์มาก การใช้เยื่อรองรับที่มีขนาดรูพรุน 1 ไมโครเมตรเป็นเยื่อกราฟีนออกไซด์ช่วยปรับปรุงการปนเปื้อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของชั้นป้องกันการปนเปื้อนที่มีรูพรุน ทำให้สามารถกู้คืนอัตราการไหลของน้ำหลังจากการกรองนมได้สูงขึ้น
งานวิจัยบุกเบิกชิ้นนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการป้องกันการเกาะติดที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการคัดแยกแลคโตสสูง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้เยื่อกราฟีนออกไซด์ในอุตสาหกรรมอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมนม วิธีการนี้ยังคงมีศักยภาพสูงในการกำจัดน้ำตาลออกจากเครื่องดื่ม ในขณะที่ยังคงรักษาส่วนผสมอื่นๆ ไว้ ทำให้คุณค่าทางโภชนาการเพิ่มขึ้น
คุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรกสูงของสารละลายที่มีสารอินทรีย์สูง (เช่น นม) ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับงานอื่นๆ (เช่น การบำบัดน้ำเสียและการใช้งานทางการแพทย์) กลุ่มวิจัยวางแผนที่จะศึกษาค้นคว้าการประยุกต์ใช้ฟิล์มกราฟีนออกไซด์ต่อไป
งานวิจัยนี้ต่อยอดจากผลการวิจัยก่อนหน้านี้ของกลุ่ม ซึ่งก็คือการสร้างเมมเบรนกราฟีนออกไซด์แบบพ่น (“การกรอง NaCl และสีย้อมอย่างมีประสิทธิภาพของเมมเบรนกราฟีนออกไซด์/กราฟีนแบบไฮบริด”) สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยนาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ เมมเบรนดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความเสถียรทางเคมีที่เพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มกราฟีนเพียงไม่กี่ชั้น ในขณะเดียวกันก็แสดงประสิทธิภาพการกรองที่เสถียรหลังจากใช้งานเป็นเวลาห้าวัน นอกจากนี้ วิธีการพ่นเคลือบยังมีความน่าสนใจอย่างมากในแง่ของความสามารถในการขยายขนาด
งานวิจัยบุกเบิกชิ้นนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการป้องกันการเกาะติดที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการคัดแยกแลคโตสสูง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้เยื่อกราฟีนออกไซด์ในอุตสาหกรรมอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมนม วิธีการนี้ยังคงมีศักยภาพสูงในการกำจัดน้ำตาลออกจากเครื่องดื่ม ในขณะที่ยังคงรักษาส่วนผสมอื่นๆ ไว้ ทำให้คุณค่าทางโภชนาการเพิ่มขึ้น
คุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรกสูงของสารละลายที่มีสารอินทรีย์สูง (เช่น นม) ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับงานอื่นๆ (เช่น การบำบัดน้ำเสียและการใช้งานทางการแพทย์) กลุ่มวิจัยวางแผนที่จะศึกษาค้นคว้าการประยุกต์ใช้ฟิล์มกราฟีนออกไซด์ต่อไป
งานวิจัยนี้ต่อยอดจากผลการวิจัยก่อนหน้านี้ของกลุ่ม ซึ่งก็คือการสร้างเมมเบรนกราฟีนออกไซด์แบบพ่น (“การกรอง NaCl และสีย้อมอย่างมีประสิทธิภาพของเมมเบรนกราฟีนออกไซด์/กราฟีนแบบไฮบริด”) สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยนาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ เมมเบรนดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความเสถียรทางเคมีที่เพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มกราฟีนเพียงไม่กี่ชั้น ในขณะเดียวกันก็แสดงประสิทธิภาพการกรองที่เสถียรหลังจากใช้งานเป็นเวลาห้าวัน นอกจากนี้ วิธีการพ่นเคลือบยังมีความน่าสนใจอย่างมากในแง่ของความสามารถในการขยายขนาด
วันที่โพสต์: 20 กรกฎาคม 2564
